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《基于水压率讨论土中孔隙水压力及有关问题》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、岩土工程界第10卷第5期基于水压率讨论土中孔隙水压力及有关问题方玉树(后勤工程学院,重庆)摘要提出了水压率的概念,在此基础上修正了孔隙水压力、浮力、浮重度、渗透力、固结系数和贮水率计算方法,分析了有效应力、有效自重应力和有效土压力变化规律,对渗流破坏、基坑底突和振动液化特征作出了解释。关键词水压率孔隙水压力浮力土压力渗透力有效应力岩土工程广泛涉及孔隙水压力或与孔隙水压力意见),文献[5]之条文说明对此规定作了如下解有关的问题。目前,人们对一些与孔隙水压力相关释:按有效应力原理应进行水土分算,这种方法概念的议题存在着争论或不完全清楚,如:比较明确,但粘性土孔隙水压力往往难以
2、确定,故采细粒土中水对结构物的浮力在按阿基米德定律用水土合算,这种方法低估了水压力的作用,对此应计算后要不要折减?文献[1]规定:浮力“在原则上有足够认识。第三种意见是根据经验确定是水土分[7]应按设计水位计算,对粘土当有经验或实测时可根算还是水土合算,这种意见对缺乏经验时如何计据经验确定。”该文献的条文说明对此规定做了如算没有说明。根据目前孔隙水压力和竖向有效自重下解释:“地下水对基础的浮力可用阿基米德原理应力(或浮重度)计算方法,水土分算的墙背土压力计算。这一原理对渗透系数很低的粘土来说也应是强度明显大于水土合算的墙背土压力强度。适用的,但有实测资料表明,粘土中基础所
3、受到的浮动水头范围内是否一律考虑渗透力?文献[8]力往往小于水柱高度。由于折减缺乏必要的理论依认为应一律考虑渗透力;文献[7]与[9]认为有渗流据,很难确切定量,故规定只有在具有地方经验或实时应考虑渗透力;文献[10]认为对透水性较强的土测数据时方可进行一定的折减。”文献[2]只要求对体应考虑渗透力,对相对不透水的土体可不考虑渗-7砂类土、碎石类土按计算水位的100%计算浮力,而透力;文献[11]与[12]以1×10m/s的渗透系数对粉土和粘性土是否按计算水位的100%计算浮力为界,渗透系数超过此值时计算渗透力,不超过此值未作要求。由此可见,当前的困惑在于折减符合实时不计
4、算渗透力。际,但不符合阿基米德定律或者说与现有孔隙水压为什么细砂和粉砂最易发生流土和振动液化?力计算方法不协调,不折减符合阿基米德定律或者为什么包括潜蚀和流土的渗流破坏会在水力坡说与现有孔隙水压力计算方法协调,但不符合实际。度远远小于1的情况下发生,又会在水力坡度远远计算土的有效自重应力时水位以下土的重度是大于1的情况下也不发生?否一律取浮重度?通常的做法是一律取浮重度,也因此有必要对孔隙水压力问题加以认真的考有意见认为,一般应取浮重度,但计算不透水层(例察。本文提出了水压率的概念,以此为基础对与孔如只含结合水的坚硬粘土层)中某点的自重应力隙水压力有关的问题作出了新的解答
5、。时,由于不透水层中不存在水的浮力,水位以下土的1水压率与孔隙水压力[3]重度应取饱和重度。根据目前普遍采用的土的浮重度和饱和重度的关系式,按浮重度计算和按饱1.1孔隙水压力的表达和重度计算的结果有近一倍的差别。为使土的力学问题能用连续体力学解决,必须土压力计算时是水土分算还是水土合算?第一把土看成连续体。因此,在研究地下水的运动时,某种意见是水土分算(或水土分算,有经验时可水土点的渗透速度是单位面积土截面的流量(而不是实[4]合算)(据文献[1]之条文说明,上海、广州有关标际流速);在研究土体内力时,某点的应力是单位面[5,6]准也持这种意见)。第二种意见是水土合算(据
6、积土截面上的压力。同样,与应力同量纲的孔隙水文献[1]之条文说明,深圳、湖北有关标准也持这种压力也应是单位面积土截面上的水压力。孔隙水压〔收稿日期〕2006-12-0721GEOTECHNICALENGINEERINGWORLDVOL.10No.5力涉及的截面应同土体内力涉及的截面一样是在颗体水压力)之比,称水压率。粒之间通过的宏观上是平面的曲面(参见图1)。1.2水压率的分析在那样的截面上,自由水所占的面积无论有多不同的土有不同的水压率。大总是小于截面总面积。因此,根据上述定义,孔隙对于由粗粒构成的土(纯粗粒土),截面(图1a水压力u应用下式表达:中虚线)面积由颗粒之间
7、接触面积和自由水所占面u=ξγwh(1)积构成,而颗粒之间接触面积最多只占截面面积的式中h为压力水头,ξ是单位面积土截面上自百分之几,因此水压率接近于1,在计算孔隙水压力由水所占面积,也即在同等压力水头下土中某面所时将水压率取1不会造成大的误差。受到的孔隙水压力与该面在完全暴露于水体中时所受到的水压力(即水力学上的水压强,以下简称水图1孔隙水压力涉及的截面示意a—纯粗粒土;b—纯细粒土对于由细粒构成的土(纯细粒土),除了颗粒和用土的总体积去除上式右边的分子分母,得自由水,还有结合水。结合水不能传递静水压力,它Vw/Vv=(Vw
