土力学教学中的有效应力原理.pdf

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1、土力学教学中的有效应力原理王仕传(安徽建筑工业学院土木工程学院，安徽合肥230601)得有效抗剪强度指标Cf=O，’=30。，如果试样在不排水条件下破坏，试求剪切破坏时的有效大主应力和小主应力。该题给出两组抗剪强度指标：一组不排水剪抗剪强度指标，一组由固结不排水剪试验得到的有效应力抗剪强度指标。需求解剪切破坏时有效大主应力和有效小主应力。对于不排水剪三轴试验，总应力圆直径不变，围压不同，总应力圆只是位置不同，有效应力圆是唯一的，和总应力圆等直径，直径为2c。根0引言据有效应力原理：l=’l+“(1)土的抗剪强度和土的变形是土力学中两大主要问题。土是3=。“(2)由固相、液相、气相组

2、成的三相介质。三相组成间的比例不同，由此可得：土的性质具有明显差别。正是因为土的三相介质组成，相对于’广。3=广3=2c(3)一般连续介质表现出不同的特点，土的强度问题和土的变形问另一方面，有效应力抗剪强度包线是唯一的，无论哪组试题也就具有特殊性。理解土的强度问题和土的变形问题首先需验，当总应力圆换算为有效应力圆时，剪切破坏对应的有效应认识土中的应力。根据来源不同，土中的应力分为自重应力和力圆一定和有效应力抗剪强度包线相切。根据极限平衡状态方附加应力。根据土中三相介质承担者的不同，土中应力又分为程，可列出第二个方程：有效应力和孔隙压力。对于饱和土来说，孑L隙压力即为孔隙水’l=’3

3、tail(45。+’／2)(4)压力，孔隙水压力和有效应力之和为总应力，此即饱和土有效代入可得：应力原理。土的强度和土的变形主要取决于土中的有效应力，’l=3g。3(5)即土骨架承担的应力，以及有效应力和孔隙水压力之间的相互联立式(3)、(5)，可得：DJl=60kPa，’3=20kPa。转换关系。本文通过相关案例介绍如何应用有效应力原理理解该实例主要考察三点：①不排水剪总应力圆大小相同，只土力学课程中的强度和地基变形问题。是位置不同，有效应力圆唯一；②有效应力抗剪强度包线唯一，对于同一种土，无论哪组试验，当用有效应力表示、剪切破坏1土的强度时，根据极限平衡条件，有效应力圆一定和该

4、抗剪强度包线相切；③根据分析问题的不同，有效应力和总应力间应灵活转换。土的抗剪强度主要取决于土骨架间作用力，即有效应力。考生能列出第一个方程，但多数列不出第二个方程。土的抗剪强度除了和土的性质有关外，还和剪切时的排水条教学实例二：饱和黏性土地基上修筑路堤形成的边坡，施件、应力历史、应力状态等因素有关，排水条件是其中最主要的工结束时边坡稳定性和长期稳定性比较。因素。排水条件不同，抗剪强度指标是不同的，分为：不固结不边坡稳定性主要取决于土的抗剪强度，是土的抗剪强度理排水抗剪强度指标、固结不排水抗剪强度指标、固结排水抗剪论在边坡工程中的应用。而土的抗剪强度主要和土的骨架间的强度指标，此为

5、三组总应力抗剪强度指标。当用有效应力表示应力相关。因此，评价边坡施工结束时稳定性和长期稳定性实时，土的抗剪强度包线是唯一的，有效应力抗剪强度指标只有质上是评价施工结束时和长期使用后粘性土地基中有效应力一组。土的抗剪强度和有效应力具有一一对应关系。当用总应大小。力表示时，土有三组抗剪强度指标，抗剪强度不唯一，主要是排以地基中一点为例，随着填土荷载的不断增大，超孔隙水水条件不同，土的抗剪强度有不同的表现形式。在计算土的抗压力不断增大，如果不考虑施工过程中排水，填土荷载全部由剪强度时，利用有效应力原理计算土的有效应力，利用有效应孔隙水压力承担，即外荷载产生的附加应力全部转化为孔隙水力抗剪

6、强度包线的唯一性，可以唯一的求得土的抗剪强度。下压力，地基土骨架没有变形，有效应力不变。施工过程中，土的面以两个教学实例说明土的抗剪强度中有效应力原理的具体有效应力和抗剪强度保持不变。竣工以后，总应力不变，粘性土应用。教学实例一：某正常固结饱和黏土试样进行不固结不排水试验得c．=20kPa，．-0，对同样的土样进行固结不排水试验，地基中超孑L隙水压力不断消散，根据有效应力原理，有效应力强夯法加固地基具有效果明显、经济、工期短、设备简单等逐步增加。抗剪强度和有效应力具有一一对应关系，抗剪强度优点，近年来，在机场、港口等大面积软土地基浅层加固中得到相应提高，因此，边坡稳定性安全系数在施

7、工刚结束时最小，并了广泛的应用。软粘土在强夯动力作用下，要求瞬时从土体孔随着时间的发展逐步增大。此题说明如何应用有效应力原理理隙中排出大量水，但由于时间短、渗透性差，水来不及排出，导解土的固结对边坡短期稳定性和长期稳定性的影响。致土中孔隙水压力增高，且短时间难以消散，土体抗剪强度大大降低。因此，强夯施工必须满足一定的要求。目前的强夯新工2地基变形艺理论主张，软粘土地基强夯加固时，应采用“少击多遍”的夯击方式，以“先轻后重、逐级加能、轻重适度”为原则，并辅以合适的排水措