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1、岩土工程界第12卷第1期岩土论坛土的自重应力和有效自重应力方玉树(后勤工程学院)20世纪80年代,在某刊进行过土的自重应力定、对土层结构的假定、对土体表面形态的假定有和有效自重应力的讨论:一位同行发表一篇短文认关,具体计算公式还与截面方向有关。在地基计算为自重应力计算时水下部分自重应按饱和重度计中,通常是在土为线弹性材料、土体为表面水平的半算,该文的观点遭到很多人的反对,这些人认为土的无限空间、土层沿水平方向无限展布的假定下计算自重应力应是有效应力。该刊从反对这种观点的文土的自重应力的,并主要计算
2、土的竖向自重正应力。章中选择了一篇予以发表并加了编者按。近几年在这些假定下,土的竖向自重剪应力恒为0而无需来,又有一些学者在岩土工程界进行了这样的讨计算,故土的竖向自重正应力可简称为土的竖向自论,不过仍然没有达成一致,甚至产生了一些新问重应力;在不计算土的侧向自重应力的场合还可以题。看来,关于土的自重应力和有效自重应力的讨进一步简称为土的自重应力。论离迷的破解还有相当长的距离。对这个议题,本根据上述土的自重应力的定义和计算假定,土人也有一些不同的研究心得想与同行交流。的竖向自重应力就是土体中单位面积底面
3、的土柱重量引起的压力。它是土的重度与土柱高度(即计算1关于土的自重应力的定义点从地面起算的深度)之积或各层土的重度与相应陈津民先生对土的自重应力的定义是:!土被层土柱高度乘积之和。重度因含水量的增高而增看成普通的线弹性体且无主动面力时土自重这个体大。如果把水下的土视为饱和,那么水下土的重度[1]力的弹性应力解∀(注:本人在引用陈先生给出的就增大到最大值###饱和重度。定义时考虑到语法改动了几个字,应该没有改变原按照上述土的自重应力定义和计算假定,土的意)。自重应力有以下有别于附加应力的特点:1)竖向自本
4、人不赞同这个定义,原因是:自重应力与是否重应力和侧向自重应力均是主应力;2)自重应力不把土看成普通的线弹性体无关(非线性的弹性体、小于0(但这不表示其改变量不小于0)。3)自重应非弹性体也有应力),也不能理解为某种条件下的力随土的重度与土柱高度的增大而增大;4)自重应应力解。自重应力计算方法才与对土的材料性质假力来源单一(即来自土的自重)。因此,土的竖向自定有关。在定义中,自重应力应归结于应力(或单重应力计算与附加应力计算不同,是简单的加法计位面积截面上的内力)而不是应力解。算,不存在求矢量和及代数和的问
5、题。陈梁生先生等给出的定义是:!地基中由于土[2]从这个认知出发,可以判断下列4种观点是不的自重作用而已经存在的应力∀。正确的。本人也不完全赞同这个定义,原因是:土体不用观点一:土的自重应力是有效应力(大量文献作地基时也有自重应力,把自重应力限用于地基显和很多同行有这种观点,例如文献[3]和上世纪80然不妥。此外,!已经存在∀的限定也显多余。不少教科书只论述自重应力的计算而没有清楚年代那场讨论中由很多人组成的应战方)。地给出相应定义。分析:根据有效应力原理,有效应力是总应力的本人认为,土的自重应力就是土体
6、中由土的自一部分。当总应力为土的自重应力时,土的有效应重引起的应力或者说就是土体中由土的自重引起的力(即有效自重应力)就是土的自重应力的一部分,单位面积截面上的内力。这就是土的自重应力的定故土的自重应力不一定是有效应力。义。观点二:土的自重应力可以分为总自重应力和[4]有效自重应力两部分。2关于土的自重应力的计算分析:一个事物可以分成两部分意味着这个事土的自重应力计算方法与对土的材料性质的假物是这两部分之和,总自重应力与有效自重应力两21岩土论坛GEOTECHNICALENGINEERINGWORLD
7、VOL12No1者之和不等于土的自重应力,故土的自重应力不能个组成部分,而属于附加应力,在附加应力计算中会分为总自重应力和有效自重应力两部分。计入这部分。观点三:地面有积水时,土的自重应力(注:该就应力而言,某种应力是否引起变形以及会引观点提出者称总自重应力)不等于土的饱和重度与起多大的变形,取决于它是否为有效应力以及有效土柱高度之积,土的自重应力计算应计入地面之上应力有多大,不取决于它是否为附加应力。并不是[5]水层引起的应力。只有附加应力才会引起变形,自重应力也会引起变分析:土中一点的应力是自重
8、应力与自重以外形,只是它是有效的。的因素引起的应力(即附加应力)之和。当地面有当需要计算土的自重应力及其变化引起的变形积水时,土的自重应力计算是否应计入地面之上水而涉及的土体远非表面水平的半无限空间、土层远层引起的应力取决于水层是否视为土层。如果水层非沿水平方向无限展布时,采用上述自重应力计算视为土层,则应计入水层引起的应力,因为此时水层假定将带来很大误差。此时最好不采用上述自重应引起的应力是土的自重应力的一个组成部分,在附力
