土力学中有效剪应力公式理论的公式以及解释

关于土力学中有效应力原理的概念
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|个人分类:|系统分类:|关键词:饱和土,有效应力原理
&&&&&&& 上周末,《岩土工程学报》在南京水科院组织了2010年的黄文熙讲座学术活动,其间也召开了学报编委会议,对由6个全国一级学会推荐的6位候选2011年黄文熙讲座主讲人进行无记名投票,其中香港理工大学的殷建华教授胜出。
&&&&&&& 从这次编委会议上获悉,学报近些年录用稿件率仍未高于来稿的20%。为继续保证刊文水平和质量,学报主编、河海大学教授殷宗泽教授作了科技论文写作与评审的专题发言,其中提到了近些年来一些学者质疑太沙基有效应力原理合理性的问题。记得在2008年底于东南大学召开的上,清华大学李广信教授还专门撰文阐述了这个问题。
&&&&&&& 太沙基有效应力原理(总应力=有效应力+孔隙水压力)是土力学理论的一个重要基石。但本人在直博学习初期,对教科书上的论证乃至这个原理的具体数学表达式也曾疑惑过。我觉得,在连续介质力学体系中,现行教科书和业内学长以穿过土颗粒接触点的曲线来截取分析隔离体、而且认为颗粒接触面总面积为零的做法,是欠妥的,由此解释太沙基原理的科学性显得牵强附会。而李广信教授以通过孔隙水和土颗粒的直线来截取分析隔离体的做法更为合理(中的第三节和图3),对太沙基原理公式的证明令人信服,本人课题组对不同孔隙率砂土上重物的上浮(图2-图6)也算是一种实例验证。
&&&&&&& 本博觉得需要注意的是,按照李广信教授上述文章第三节的基本概念和结果,我们在列土骨架(固相)力学平衡方程时,不能遗漏孔隙水压力的作用项[(1-n)u]。以土骨架和孔隙水位移向量表示的线性静力平衡方程(取压应力为正)则为:
式中左边的e 是固相体应变而非孔隙比,后2项分别反映了单位体积土骨架受到的孔隙水压力梯度和渗流力的作用。
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第五章 土体中的应力计算
本章学习要点:
本章内容是地基基础设计和施工的基础知识,也是下章讨论地基变形的前提,因此应很好地掌握。地基中的应力包括自重应力和附加应力,前者是土受的重力作用而产生的,后者是由于基础等外部荷载所引起的.由于产生条件不同,因此两者的分布规律和计算方法也不同。要学会自重应力的计算方法和分布规律,及常用的典型规则的均布荷载下地基附加应力的计算方法,并掌握基础底面应力计算和分布特点。要求明确有效应力的概念,这对全书的理解大有好处。
第一节 概述
大多数建筑物是造建在土层上的,我们把支承建筑物的这种土层称为地基。由天然土层直接支承建筑物的称天然地基,软弱土层经加固后支承建筑物的称人工地基,而与地基相接触的建筑物底部称为基础。
地基受荷以后将产生应力和变形,给建筑物带来两个工程问题,即土体稳定问题和变形问题。如果地基内部所产生的应力在土的强度所允许的范围内,那么土体是稳定的,反之,土体就要发生破坏,并能引起整个地基产生滑动而失去稳定,从而导致建筑物倾倒。地基中的应力,按照其因可以分为自重应力和附加应力两种:
自重应力:由土体本身有效重量产生的应力称为自重应力。一般而言,土体在自重作用下,在漫长的地质历史上已压缩稳定,不再引起土的变形(新沉积土或近期人工充填土除外)。
附加应力:由于外荷(静的或动的)在地基内部引起的应力称为附加应力,它是使地基失去稳定和产生变形的主要原因。
附加应力的大小,除了与计算点的位置有关外,还决定于基底压力的大小和分布状况。
一、应力~应变关系的假定
真实土的应力~应变关系是非常复杂的,
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