所谓土的物理状态

1、所谓土的物理状态，对于粗粒土来讲，就是指它的密实程度；对于细粒土，则是指它的 软硬程度(即粘性土的稠度/consistency)土的密实度通常指单位体积的土体中固体颗粒的含量。从这个意义上讲，在上一节的三 相比例指标中，干密度pd和孔隙比e (或孔隙率n)都是表示土的密实度的指标。但这 种直接用土粒的含量或孔隙含量表示密实度的方法具有明显的缺点，最主要的就是它们 没有考虑到土粒粒径级配这一重要因素的影响，不同级配的砂土，即使孔隙比相同，所 处的松密状态并不会相同。为了更好的表明粗粒土的密实状态，可以将天然孔隙比e与同一种土的最密实状态的孔 隙比emin和最松散状态孔隙比emax进行对比，看天然

2、的e是靠近emin还是靠近emax，以 此来判别它的密实度。这种度量密实度的指标称为相对密实度(relative density)D。D =max(1-13)max min显然，当e接近于emin时，Dr接近于1，土呈密实状态，当e接近于emax时，D接近于 零，土呈松散状态。通常根据Dr可以把粗粒土的松密状态分为下列三种;(According to Terzaghi)Dr 1 /3松散1/3 Dr 2/3密实天然砂土的密实度只能在现场利用标准贯入试验、静力触探试验等原位测试方法来获得。通常根据标准贯入试验的锤击数N63,5，将天然砂土分为表1-2中的四种密实度状态。(According to

3、 Code for design of building foundation GB50007-2002) 天然砂土的密实度划分表1-2砂土的密实度 松散 稍密中密 密实N1010 N 1515 N 30碎石土可以用可挖性、可钻性等方法进行现场鉴别，一般也可区分为密实、 中密和稍密三种密实度状态。 细粒土(粘性土)无法在实验室测定最大和最小孔隙比，实际上也不存在emax 和e i，因此只能根据孔隙比e或干密度pd来判断其密实度。Hi-4gST二、粘性土 （细粒土）的物理状态1.粘性土的稠度（consistency）状态粘性土最主要的物理性质是它的软硬程度，即稠度。它代表土颗粒之间结合的强弱，土

4、 对流动的抵抗能力。 土中含水量很低时，水都被颗粒表面的电荷紧紧吸着于颗粒表面，成为强结合水。强结 合水的性质接近于固体。因此，当土粒之间只有强结合水时，土表现为固态或半固态 （semisolid）（决定于水膜的厚薄）。当含水量增加，土粒周围的水膜加厚，除强结合水外还有弱结合水，弱结合水呈粘滞状 态，不能传递静水压力，不能自由流动，但受力可以变形，能从水膜较厚处向邻近较薄 处移动。此时土体可以被捏成任意形状而不破裂，外力取消后仍然保持改变后的形状， 这种状态称为塑态。弱结合水的存在是土具有可塑性的原因。土处在可塑状态的含水量 变化范围大体上相当于土粒所能吸附的弱结合水含水量，这一含量的大小主要

5、决定于土 的比表面积和矿物成分。粘性大的土比表面积大，矿物颗粒亲水能力强的土，自然也就能够吸附较多的结合水，所以它的 塑态含水量的变化范围也必定大。当含水量继续增加，土中除结合水外，还有相当数量的水处于电场引力范围之外，成为自由水，这时土粒之间被自由水隔开，土体不能承受任何剪应力，而成流动状态。可见， 粘性土的稠度反映了土粒之间的联结强度随含水量而变化的情况。分界含水量（A.Atterberg稠度界限）粘性土从某种（稠度）状态进入另一种（稠度）状态的分界含水量对粘性土的工程分类 和工程性质评价具有重要意义。工程上常用的分界含水量有液限和塑性wp。液限（liquid limit %）： 土由塑性

6、状态转变为液态（流态）时的含水量。此时，土中结 合水含量最高，并开始有自由水了。塑限（plastic limit %）： 土从半固态进入塑性状态时的含水量，此时，土中强结合水含 量已达最大，并开始含有弱结合水。目前，液限的测定常用液限仪，塑限的测定常用手搓法，当然也有用联合测定仪一起 测定液限和塑限的，但这些测试方法只能近似给出分界含水量，并且也存在理论上的不 足，具体实验方法、操作要点在上实验课时再讲。除了液限、塑限外，还有缩限（shrinkage limit wj，它是指粘性土呈现为半固态与固态之 间的分界含水量。液性指数和塑性指数为了更加清楚的表明粘性土的稠度，人们常将土的天然含水量w与

7、液限和塑限进行比较，并引入了相对稠度（液性指数，liquidity index，IL）的概念:w 一 wI =p(1-14)L w - w 显然，当w接近于wp时，/l接近于零，土呈坚硬状态；而当w接近于wL时，IL接近于1， 土呈软弱状态。也就是IL越大，土质越软；IL越小，土质越硬。粘性土的软硬状态状态坚硬硬塑可塑软塑流塑液性指数ILI L 00 I l0.250.25Il0.750.75Il1液性指数IL的分母wL- %常以指标/ P代替，但习惯上还需乘以100,即：I = 100(%-w )(1-15)Ip称为塑性指数(plasti；index)。就物理概念而言，/p大体上表示土所能吸

8、附的弱结合水的 质量与土粒质量之比，如前所述，吸着结合水的能力是土的粘性大小的标志；同时，弱 结合水是土具有可塑性的原因。粘性和可塑性都是细粒土的重要属性，因此，工程上常 用塑性指数Ip作为细粒土分类的依据。灵敏度、触变性及；舌动度土的结构形成后就获得了一定的强度，并且这种强度会随时间而增长。在含水量不变的情况下， 将原状土捏碎，重新按原来的密度制备成重塑土，由于原状结构遭到了彻底破坏，重塑土样的强 度会比原状土样有明显的降低。原状土样的单轴抗压强度气与重塑土样的单轴抗压强度气之比 称为土的灵敏度(degree of sensitivity) St，即：St= M(16)根据灵敏度的大小可以将

9、粘性土分为三类：低灵敏土( 1 StW2)；中灵敏土(2 4)。与灵敏度密切相关的另一特性是触变性。结构受破坏，强度降低以后的土，若静置不动，则土 颗粒与水分子和离子会重新组合排列，形成新的结构，强度又将得到一定程度的恢复。这种在含 水量和密度不变的条件下，土因重塑而软化，又因静置而逐渐硬化的性质称为土的触变性 (thixotropy) o在实际工程中，有时两种粘土的塑性指数Ip很接近，但性质可能会有很大差异，为了进 一步加以区别，英国土力学家Skempton在1953年又引入了活动度A的概念，即：A = I /m式中m为粒径小于0.002mm的土粒质量占土样总质量的百分数。一、土的工程分类依

10、据*按前面的分析，影响土的工程性质的三个主要因素是土的三相组成、土的物理状态和土 的结构。在这三者中，起主要作用的无疑是三相组成。在三相组成中，关键又是土的固 体颗粒，而颗粒的粗细是最为重要的。因此，人们就按实践经验，以土中颗粒直径大于 0.075mm的质量占全部土粒质量的50%作为第一个分类界限。大于50%的称为粗粒土， 小于50%的称为细粒土。碎石土(soil of crushed rock，Gravels)指粒径大于2mm的颗粒含量超过总土重50%的土。根据粒组含量及颗粒形状，还可按 表1-4细分为漂石、块石、卵石、碎石、圆砾和角砾六类。砂土(sandy soil)指粒径大于2mm的颗粒

11、含量不超过全重的50%，而粒径大于0.075mm的颗粒含量超过 全重的50%的土。砂土根据粒组含量不同又被细分为砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂五 类。粉土(silty soil)指粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过50%，且塑性指数Ip W 10的土。这类土既不具 有砂土透水性大、容易排水固结、抗剪强度较高的优点，又不具有粘性土防水性能好、 不易被水冲蚀流失、具有较大粘聚力的优点。在许多工程问题上，表现出较差的性质， 如受振动容易液化、冻胀性大等等。粘性土指塑性指数Ip 10的细粒土。其中10 Ip17的土称为粘土。 粘性土可以根据液性指数IL分为坚硬、硬塑、可塑、软塑、流塑五种状态(如P2

12、7表1.6.1 所示)渗流(seepage)?由于土是具有连续孔隙的介质，当饱和土中两点存在着能量差时，也就是存在水位差时， 水就在土的孔隙中从能量高的点(水位高的点)向能量低的点流动。这种水在土体孔隙 中流动的现象就叫做渗流。渗透性(permeability)?土具有被水等液体透过的性质叫渗透性。渗透变形问题流经土体的水流会对土颗粒或土体施加作用力，称为渗透力(seepage force)。渗透力较大时会 引起土颗粒或土体的移动，从而造成土工建筑物或地基的渗透变形。一、土的渗透试验和达西定律各种水头的概念及水力坡降。水头(water head)：单位重量水体所具有的能量。渗流中一点的总水头h

13、可用下式表示：U V 2h = z +一 亍(2-1)Y 2 gw式中等号右侧的三项分别为位置水头、压力水头和流速水头，它们的物理意义均代表 单位重量水体所具有的各种机械能*。测管水头？位置水头与压力水头之和Z + u/i。它代表单位重量液体所具有的总势能。由于土中渗流阻力大，渗流速度V 一般都很小， 可以忽略不计，因此h = z + u/ Yw。注意：土体中两点是否会发生渗流，只取决于总水头差，若hAf时，才会发生水从总水头高 的点向总水头低的点流动(但水并非一定向低处流)水力坡降，水力梯度(hydraulic gradient)?i = Ah/L，渗流流过单位长度时的水头损失。管内水流动的

14、两种形式？流动时相邻的两质点流线永不相交的流动称为层流。若水流动时，相邻的两个质点流线相交，流动时将出现漩涡，这种流动称为紊流。土体中水的流速很小可看作为层流。法国工程师(H.Darcy) 1856年通过右图所示的试验装置，对均匀砂土进行了大量的试验，得 到了层流条件下，砂土中水的渗流运动规律。即著名的达西定律：v = k i orQ = Av = k A i(2-3)其中k是一个重要参数，称为土的渗透系数。它相当于水力坡降i = 1时的渗透速度，故其量 纲与流速相同，mm/s或m/day。流网的绘制（详讲）（1）绘制原则流线与等势线必须正交；流线与等势线构成的各个网格的长宽比应为常数，即A

15、/As = C，最好为弯曲正方形，即A / /As = 1；必须满足边界条件。（2）流网的绘制根据流场的边界条件，确定边界流线和边界等势线。如图中A-B-C-D为一流线，不透 水层为另一流线，上、下游透水面为两条等势线1、11；根据原则和初步绘制几条流线，每条流线不能相交，但必与上、下游的等势面正交， 再从中央向两边绘等势线，要求等势线与流线正交，成弯曲正方形；经反复修改，至大部分网格满足曲线正方形为止。对边值问题，流网的解是唯一的，精度可达95%以上。流网的特点（1）流网与上、下游水头无关；（2）上、下游透水面为首尾等势面。流网的应用（详讲）（1）求各点的测管水头与静水压力相邻等势线间的水头

16、损失相等，其大小等于：（N = n-1）（2-15）式中：n -等势线数；N -等势线间隔数。在图 2-10 中，Ah = 5m，n = 11，N = 10，AAh.= 5/10 = 0.5m。从而：a 点：ha = h-Ah； b 点： h = h-Ah.； c 点：h = h-3Ah.（2）求各点的水力坡降及流速任一网格的平均水力坡降；=Ah/A/，平均流速v = k；，说明网格的A/越小，i和v就越i I ii ii i大。也就是流网中网格越密处，其水力坡降和流速越大。故图2-10中，下游坝趾水流渗 出地面处（图中CD段）水力坡降最大。该处的坡降称为逸出坡降，常是地基渗透稳定 的控制坡降

17、。*3）求渗流量每流道的单宽流量：Aq=v -As 1=k（Ah/A/）As =kAh （当取 As =A/） （2-16） i / ； i；Ti ； 总单宽渗流量：（2-17）其中M为流网中的流道数，等于流线数减去1。图2-10中M = 4。（4）求坝基上的渗透压力分布及渗透压力大小ui = hui X= （hi - z） %r土体本身自重引起的一一自重应力土中的应力附加应力外荷载作用在土层中引起的应力增量 地震引起的一一，惯性力一一后面介绍、渗透引起的渗透力第二章已经讲述一、应力应变关系的假定真实土的应力一应变关系是非常复杂的，它是非线性、非弹性而且还是各向异性的，但在我们求土中应力时多将

18、其简化为线弹性体一即应力与应变呈线性关系，服从广义虎克 定律，从而可直接用弹性理论得出应力的解析解，实践证明，这种简化求得的应力可以 满足许多工程要求，但需作以下说明：关于连续介质问题研究土中水土相互作用时不能将其看作连续体，但在研究地基受外载后的沉降等宏观现象时，就可以把它当作连续体进行研究，以平均应力的概念来对问题进行求解。关于线弹性问题 土是非线性的弹塑性体，如右图所示。但一般建筑物荷载在地基中引起的应力增量很小，土中塑性破坏的区域极小，可以近似按线弹性进行处理。图关于均质、等向问题理想弹性体应是均质各向同性体，而实际的土体是成层分布的（各向异性的），也非均 质的，但对变化不大的土层在计

19、算竖向应力时按均质各向同性体进行计算误差不大。二、地基中的几种应力状态工程中土的应力状态可能很复杂，但常见的地基中的应力状态可以分为以下几种：侧限应力状态在自重应力或无限大均布荷载作用下，水平方向不会有变形。即：应变：Ex= y=气 / E-（Oy+ 气）/E = 0应力：Txy= Tyz= Tzx= 0， x =气。= o = K oKo-土的侧压力系数（静止土压力系数），K0 =日 /（1-瑚。因此，在侧限应力状态下，只有oz 一个独立变量。二维应变状态一平面应变受力状态如上图所示的条形基础，堤坝，挡土墙等。此时，应力分量只是x、z两个坐标的函数，并且y=0，Tyx=0，Tyz=0，因此，

20、只有ox、oz和Txz三个独立变量。777三、土力学中应力符号的规定与弹性力学比较（1）弹性力学正应力：。与截面外法线方向相同为正（拉为正）。剪应力：在外法线与坐标轴一致的面上，T与坐标轴方向一致时为正；在外法线与坐标 轴相反的面上，T与坐标轴方向相反时为正。（2）土力学正应力：与截面外法线方向相反为正（压为正）。剪应力：在外法线与坐标轴一致的面上，T与坐标轴方向相反为正；外法线与坐标轴相 反的面上，T与坐标轴一致为正。2.与材料力学比较（用摩尔圆解决问题时）（1）材料力学（?）正应力：拉为正，压为负。剪应力：使微元体顺时针转动者为正，反之为负。（2）土力学正应力：压为正，拉为负。剪应力：使微

21、元体逆时针转动者为正，反之为负。一、地基中的自重应力自重应力（effective overburden press）：在没有修建筑物之前，地基中由于土体本身的 有效重量而产生的应力。研究地基中的自重应力目的是为了确定土体的初始应力状态。天然情况下地基中的自重应力状态属于侧限应力状态。竖向自重应力气z（教材3.2.1）由于土体中所有竖直面和水平面上均无剪应力存在，故地基中任意深度z处的竖向自 重应力就等于单位面积上的土柱重量。.对于单一土层，任意深度z处的自重应力为：气z = Vz当地基由几层不同容重的土层组成时，则任意深度z处的自重应力为：acz*（3-2）水平向自重应力气x、由于是侧限条件，

22、艮据上一节对侧限应力状态的分析，有：”=K0 cz，K0 =日 /（1句K0- 土的侧压力系数（静止土压力系数），它是侧限条件下水平方向的有效应力与竖直方 向的有效应力之比。侧限状态又叫K0状态。由于只有有效应力才能使土体变形，使土粒挤密，所以，自重应力一般均指有效自重应 力，并且工程上通常将竖向有效自重应力气z简称为自重应力，并改用气表示。、土坝的自重应力czc 对于中小型坝，可以采用简化计算，即：忽略土体中剪应力的作用，认为土柱间相互独立，也就是任一点的自重应力等于其上部土柱的重量ac = yH。 对于重要的土坝要进行有限元分析。3-3地基中的附加应力计算自重应力引起的压缩变形在历史上已经

23、完成，不会再引起地基的沉降，由于修建建筑物在地基中将引起新的附加应力，它可使地基发生新的变形，引起建筑物的沉降，因此需 要知道外荷载引起的附加应力。-布希涅斯克解图3-6竖向集中荷载作用下弹性半空间中任一点的应力1. M（x、y、z）点的应力：Tzy3P 2兀3P 2兀3P 2兀z 33P=cos3 0R5 2兀 R2z 2 x3Pxcos2 0 2兀氏3Py八cos2 02兀 R3R5z 2 y其中R = Jx 2 + y 2 + z 2一、竖向集中力P作用下土体中的附加应力P =a z 2 z 2其中a = a （r/z）称为集中荷载作用下的应力分布系数。具体的a值见教材p79表应力分布规

24、律（1）从（3-4）式可知，气是轴对称分布的从（3-3）式容易得到：气:七：丁 z：x：y今水平截面上的总应力过原点（集中力作用点）（3）在集中力P作用线上的分布r = 0 处，z = 0， 0 - 8Z I z今8，oz= 0 oz随深度增加而递减。（4）在r 0的某一圆柱面上分布z = 0时气=0；随着zf, - I, ,先从零逐渐增大（由于 增加），至一定深度后又随着z 的增加逐步减小（由于-1 的作用）：（5）在某一 z=常数的水平面上气的分布气值在集中力作用线（r = 0）上最大。且随着深度z的增大，集中力作用线上的气逐渐减小，而水平面上的应力分布越来越均匀。集中力作用下弹性半空间中

25、z的分布如下图所示。沿水平面沿水平面沿水平面图3-7集中力作用下弹性半空间中七的分布（6）应力泡 将半空间内气相同的点连接起来就得到气的等值线，如下图所示，其型如灯泡，故又称 应力泡。 总之集中力P在地基中引起的附加应力气的分布是向下、向四周无限扩散的。当地基表面作用有几个集中力时，可以分:别算出各集中力在地基中引起的附加应力，几 个集中力在地基中产生的总应力等于各集中力在地基中引起的应力之和（根据应力叠加 原理）。二、矩形面积上各种分布荷载作用下的附加应力计算基础的形状及基底上的压力分布各不相同，但都可以利用刚才所讲的集中荷载在土体中引起 的应力计算方法和公式，以及应力叠加原理，来计算地基内

26、任意点的附加应力。（一）矩形面积竖直均布荷载在求地基内任一点的应力之前，先求解角点下的应力，而后用角点法计算任意点处的应 力。角点下的应力以矩形荷载面任一角点为坐标原点0,如下图所示。 将任一微元dA = dxdy上的荷载以集中力dP代替，dP = p0dA = p0dxdy，根据(3-3)式，doz3dP z3 ,2兀 R 5y dxdydP在M点引起的竖向附加应力d气为:将上式在0ACD上积分，即得矩形均布荷载p0在M点引起的附加应力气:。书：齐（x 2 + y：+ z 2 Ldypmm - n (1=以p= I arctg 一- +2兀 |_nJ 1 + m2 + n2J1 + m2 +

27、 n2 vm2 + n2 。c= f （m*, n*）叫做矩形竖直均布荷载角点下的应力分布系数。可从教材P83表查得。任意点的应力一角点法 角点法:利用角点下应力计算公式和叠加原理，求地基中任意点的附加应力的方法。气=仁 ci +。cn) p0气=(以 CI + 以 Cn+ 以 Cm + 以 Cw) P0当o点位于荷载面中心时，a Ci=a 5= a c田=。，顼4。ciP0 这就是角点法计算均布矩形荷载中心点下气的解。气=(a Ci + a 5-a C田-a cv)P0此时，实际荷载面abcd等于两个大的荷载面ogae( I )、oebf(II)之和减去两个小的荷载面ogdh(III)、oh

28、cf(IV),所以:此时，实际荷载面abcd等于新的大荷载面ohbe( I )减去两个长条荷载面 ogce(II)、ohaf(III)后，再加上公共荷载面 ogdf(IV),所以：b(aci-a”aCm+ acv)P0(二)矩形面积上作用竖直三角形荷载设竖直荷载沿矩形面积的b边呈三角形分布，沿l边荷载分布不变，最大荷载强度为p0，取荷 载强度为零的边上的角点1为坐标原点，如右图所示。则荷载面上任意微元dA = dxdy上的等效 集中荷载为dP = bpdxdy图3-11矩形面积上作用三角形分布时角点下的附加应力根据布希涅斯克解，dP在角点1下深度z处M点引起的竖向附加应力d气为:dozdxdy

29、3 p 9- 2兀b将上式沿矩形面积积分后，可得出竖直三角形荷载作用在矩形面上时，在零角点下任意 深度Z处所引起的竖直附加应力气为： TOC o 1-5 h z 气=小 tc P0（3-6）mn 1n 2式中a =厂-. 一:tc 2 兀：m 2 + n 2 （1 + n 2） m 2 + n 2 +1同理，可以求得最大荷载角点下任意深度z处的竖直附加应力气为：q= a tc P0= （a c- a tc）P0（3-7）a tc和a tc均为m = l/b，n = z/b的函数称为矩形面积竖直三角形荷载角点下的附加应 力系数，其中a tc可由教材P88表查得。注意：b为荷载变化方向的边长，l为

30、荷载不变方向的边长。三、线荷载和条形荷载作用下地基中的附加应力计算在实际工程中当荷载面积的长宽比l/b10时，可以看作条形荷载，按平面问题求解。（一）竖直线荷载一弗拉曼解为了求解条形荷载作用下地基中的附加应力，先来介绍线布荷载作用下的解答。将y轴 置于线荷载作用线上，如右图所示。根据J.Boussinesq解，某微段的等效集中荷载dP = dy在M点引起的竖向应力为：图3-12竖直线荷载作用下地基中的附加应力分析do =互 dyz2 兀 R 52 pz 3兀(x2 + z 2 )22 pz 3兀R 412 p R=COS3 B兀R1px 2 z2px 2 z2 p c . c 按弹性力学方法还

31、可推得：o =兀（x + z）= nRcs&sin2 &112 pxz 22 pxz 22 pT xz = T zx =市m = F =不 C。 SinB11以上各式中一单位长度上的线荷载（kN/m）（二）条形面积上的竖直均布荷载 条形荷载沿宽度方向某微段dx上的荷载d = pdx可视为线荷载，并假定M点到该微段 的连线与z轴的夹角为6,如右图所示。一 匕节顽图3-13条形面积在竖直均布荷载作用下地基中的应力分析(教材p96图中6标注有误) 因为d p = p dx =乌必0 cos P，所以:b =zO =xf db =2pocos2 pdp = p邱舟&邓邱宵叩饱-印 z nnP,斜Z同理

32、得:(B - B ) - sin(B - B )cos (B + B )(3-12)n 2 12 12 1(3-11)pT = T = COS2 B -COS2 B xz zx n 21(3-13)以上三式中当M点直接位于荷载分布之下时，B1为负。 M点的最大和最小主应力分别为： I 。+。ff -。、p1 : = + , ( )2 + T =0 I 22 号 n3J设B0为M点与条形荷载两侧连线的夹角，则B 0 = B2-B1，于是上式可以进一步变换为:(B2- B1) + sin(B2-B1)(3-14)；土 (B0SinB0)(3-15)O1的作用方向与B0的平分线一致，O3的作用方向与

33、B0的平分线垂直。上式表明，当p0 一定时OO3仅决定于B0。上式在研究地基承载力时具有重要作用。前面条形面积均布载荷下地基中的Oz、Ox和Txz计算式也可改用下面三个工程上常用的 直角坐标表示式。但此时的坐标原点取在荷载的中心。气2 sz p0(3-16)Ox = a sxP。(3-17)Txz = a sxzp0(3-18)以上三式中的asz、a sx、a泊分别为条形面积受竖直均布荷载作用时的竖直应力、水平 应力和剪切应力附加系数，它们可以在很多书本或手册查得。3-5饱和土体中的有效应力原理 前面介绍的各种自重应力和附加应力在三项土中由谁来分担？它们是如何分配与转化 的？这些问题在土力学中

34、都极为重要，太沙基（Terzaghi）提出的有效应力原理和固结理论 不但回答了上述问题，也说明了碎散性材料和连续固体材料在力学特性上的本质区别， 是使土力学成为一门独立学科的重要标志。一、有效应力原理在饱和土体中取面积为的柱状体进行研究，如右图所示。X A当外力（自重或外荷） X。作用于土体后，一部分由土骨架承担，并通过颗粒之间的 接触面进行应力的传递，称为粒间应力；另一部分则由可以承受法向应力的水来承担， 并通过连通的孔隙水传递，这部分水压力称为孔隙水压力。即：A X O = 2 Psv + Aw X uo = 2 P / A + （A / A） x u2 Psv/A代表断面A上的平均竖直粒

35、间应力，定义为有效应力，用o表示。同时由于在 断面A上颗粒之间的接触是点接触，因此颗粒接触面积接近为零，也就是AwzA，所以:o = o+ u（3-23）该式就是著名的有效应力原理表达式。以上讨论可以归纳为以下两个要点：饱和土体内任一平面受到的总应力。可分为由土颗粒承担的有效应力和孔隙水承担的孔隙水 压力，即：o = o+ u土的变形与强度只取决于有效应力。（1）变形：土的变形一般指土中孔隙的变化。主要包括：颗粒移到更稳定的位置；接触点 破碎；土粒断裂。（1）（2）（3）（4） 孔隙水压力对土颗粒的作用是各向相等的，不会使土颗粒移动，造成孔隙的变化。同时， 孔隙水压力对土粒的压缩而引起颗粒本身体积的变化比起孔隙的变化可以忽略。*（2）强度：由于水不能承受剪应力，因此孔隙水压力的变化也不会直接引起土的抗剪强度的变 化。土的强度主要是由粒间正应力o引起的粒间摩擦力T f = f o【例】求推动一个重为W物体需要的力。当物体在空气中时：F = Wk如果将该物体放到1万米深的海底，。将增加到100MPa，但a*减小了。F = Ao- 口 = （W-Vyjk，