土的自重应力计算的思考

1、土的自重应力计算的思考 以土的自重应力作为题目似乎与这门课高层建筑基础课关系并不大，但由于我是建筑工程系的本科生，可能对于教材上的概念理解有一定的困难，所以就想从已经学过的土力学知识出发探讨一些自己的理解和感触，而土体自重应力作为土力学的一个非常基本的概念，与后面的知识也是密切相关的。在我们所学习的土力学教材中，对于自重应力的计算描述的还是比较明确的，起初我也并未对此作太多思考，也只是照着书上的公式做习题，可能很多东西的理解不是特别深入。直到之后的学习逐渐涉及到浮力作用这一节，写到目前在地基土的浮力计算问题上仍有争议之处，这就引起了我的兴趣，于是我对此查阅了一些相关资料、文献，发现争议确实不少

2、，下面就来谈谈我的收获。 在我们使用的土力学书中，将土体视为均质的半无限体，重度为，取截面积F=1的土柱体，长度为z，考虑z方向上的平衡，得出公式： ?z= （1-1） cz对于成层的土体，每一层的厚度和重度分别为 和 ，类似于上式?hii推倒可得： n? ）-2（ 1 ?h?iczi1i?这个公式最大的争议之处，就在于 值的确定。在地下水位以上时，?i取土的天然重度并无太大争议，而在地下水为以下，就必须考虑 ?i浮力对土的重度的影响。书上所采用的，是利用土的液性指数 来IL区分不同的土层是否要考虑水的浮力作用，其计算公式为: (3-1) ?P=I L? PL液性指数可用来表示粘性土所处的软硬

3、状态，当其大于1时土体处于流动状态，计算时考虑浮力作用，土体重度取浮重度。当液性指数?小于零时，土处于固体状态，土中自由水无法传递静水压力，认为水不受浮力作用。若液性指数大于0小于1，土体的状态就比较难以确定，工程上取不利情况考虑。 查阅资料发现，这样的自重应力算法在工程界基本是国内外公认的，比较可靠的计算方法。但是公认就一定完全正确吗？对此我产生了一些疑问。在教材介绍液限时，有这样一段描述，意为保持原状的土即使含水率大于液限，仍可能具有一定的强度，并不呈现流动的状态，将这种状态称为潜流状态，这样的土体显然算得的 是大于1IL的，按教材应当作流动状态，计算浮力的影响，但这不就与实际的情况并不相

4、不符了？相信实际工程中有遇到这种状况的可能性，难道只能视而不见吗？此外，当考虑浮力作用时，用土体的浮重度（也就是书上的有效重度，等于饱和重度减去水重度）来代替天然重度计算自重应力，但这又牵涉到一个问题，地下水位以下，液限大于1的土体一定是饱和的吗？书上没有明确说明，而例题中仅给出含水率，也并未指出是饱和状态下的含水率，假使遇到非饱和土体，有效重度公式 不再适用，那又该如何处理呢？这些问题给我带来了一定的困扰。 除了以上我自己对这个公式有的一些困惑之外，在我查阅文献的过程中还发现围绕土体自重应力的计算问题还有许多其他的激烈的讨论。例如陈津民教授在他的论文2中提出由于土体的有效重度理论还并不完善，

5、在地下水位以下的土体重度应当全部采用饱和重度。而李广信教授也在文3中对于0的粘性土不能传递静水压力这个问IL题上提出了质疑，认为绝对不透水的土体是不存在的，即使0仍IL会受到浮力作用，甚至产生流土现象，计算时应当慎重。而教材中的计算还没有涉及到的一个问题是将地下水都作静水处理来计算其浮力作用，而没有考虑土体中的水的渗流作用。周载阳教授在文4中提出地下水作用应不止考虑静水压力，还应计算渗透力的作用。在他的理论中，不仅存在静水浮力作用，还可能因渗流产生负浮力、零浮力、欠浮力和超浮力等，得出的应力分布与传统方法也有很大不同。 碍于本人尚处大三，学识相当有限，对于这些教授所提出的理论还无法完全理解，自

6、然也就无从去判断其中的对错。但从以上的分析中，有些事情是可以确定的，那就是即便一条公式受到绝大多数人的公认，甚至被写入规范，搬上教材，应用于工程，但很可能仍存在它的局限性，不能做到百分百适用，面面俱到。最基本的一项自重应力计算是如此，对于这门学问之后的那些更复杂深刻的理论也自然是如此。地下工程的环境极其复杂，这就需要我们不断地进行思考，对我基于实做实验，们所认同的那些东西也尽可能的去质疑并发现问题，验结果再进行改正、优化。对于规范的生搬硬套，显然是不利于技术的进步与发展的。这也应证了一句老话，尽信书，则不如无书。 参考文献： 1.袁聚云、钱建固等，土质学与土力学，人民交通出版社 2.陈津民，二谈饱和土的有效应力，J.岩