饱和土与非饱和土固结理论及有效应力原理浅谈
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浅谈有效应力原理的应用(西南交通大学峨眉校区土木工程系,四川,乐山,614202)有效应力原理在土力学中占有相当重要的地位,它的提出使土力学逐渐发展成为一门独立的学科,贯穿着土力学的始终。
它在边坡稳定性问题、支挡结构的土压力、软土地基的处理、沙土的地震液化等问题上都有着广泛的应用,很好的解释了这些问题。
标签:有效应力;孔隙水;应用1 关于有效应力原理的概念土体是非线性的弹塑性体,由固态、液态、气态三相组成,其中固体颗粒占有主要部分,他们形成了有孔隙的骨架结构。
骨架中含有孔隙水,孔隙水所承担的压力为孔隙水压力,它是一种中性力。
作用在骨架单位面积上的应力为有效应力,是一种面积力。
土体重力,水压力,外荷载作用力三者之和为总应力。
依据太沙基有效应力原理,有效应力为作用在饱和土体上的总应力与孔隙水压力之差。
即:有效应力=总应力-孔隙水压力。
而土体的强度和土的变形主要取决于有效应力,而并非总应力,二者不能混淆。
2 有效应力原理的应用2.1边坡稳定性问题由于自然或人为因素的作用,破坏了原有的稳定土坡的力学平衡时,土体将沿着某一滑面发生滑动,工程中的这一现象为滑坡。
边坡稳定性主要是由土的抗剪强度决定的。
土的抗剪能力越强,边坡就越稳定。
抗剪强度的指标在用总应力来表示时有三组,而在用有效应力表示时只有一组。
即土的抗剪强度与有效应力一一对应,所以边坡稳定性的强弱是由粘土地基中的有效应力大小决定的。
在施工过程中,若不计水的排出,填土荷载全部由孔隙水压力承担,随着深度的增加,超孔隙水压力不断增大,总应力不断增大,而剪力强度和有效应力均保持不变。
随着时间的推移,超孔隙水压力不断消散,抗剪强度和有效应力不断增强。
因此,边坡稳定性随着时间的推移而逐步增大。
所以对于边坡稳定性,要考虑到一段时间后边坡的有效应力增大时是否还能保持稳定。
必要时可以采取加固措施。
常用的增强边坡稳定措施有如下两种方法:(1)减载加重。
此方法从简算的基本原理出发,减小下滑力和滑动力矩,增大抗滑力和抗滑力矩,从而提高土坡的稳定性(2)增强排水措施。
饱和土的有效应力探讨凌振光【摘要】饱和土的有效应力原理是土力学学科中的一个重要的原理。
通过总结前人对饱和土有效应力的理论分析,并梳理各学者对饱和土有效应力的分析结论,从不同的角度进行理论探讨,结合实际情况,提出新的理论分析见解。
【期刊名称】《建筑监督检测与造价》【年(卷),期】2015(000)006【总页数】5页(P39-42,48)【关键词】饱和土;有效应力;土力学【作者】凌振光【作者单位】广东省建筑科学研究院集团股份有限公司【正文语种】中文【中图分类】TU43近年来,关于土力学中基本概念的讨论在我国学术界引起人们极大的兴趣。
这对于澄清土力学中某些基本概念的混乱现象,明确土力学概念的物理本质是十分有意义的,值得大力倡导。
然而,令人遗憾的是,国内有关问题的讨论还基本上停留在问题的表面,远远未触及到这些问题背后所蕴涵的物理本质。
最近,发表于《岩土工程界》2006年第11期上的文献[1]所进行的关于饱和土的有效应力原理的讨论便是其中的一个典型的例子。
首先对饱和土的有效应力的基本概念作一个简单的介绍。
饱和土由土颗粒和水组成,土颗粒之间有些存在胶结物,有些没有粘结,但它们都能传递荷载,从而形成传力的骨架。
外荷载作用于土体,一部分由孔隙中的水承担,称为孔隙水压力,另一部分则由土骨架承担,称骨架应力或粒间应力,又叫有效应力(尽管实际它们可能有所不用)。
所谓有效,是指对引起压缩和产生强度有效。
有效应力并不是颗粒之间接触点处的实际应力,土粒大小不一,形状各异,个接触点传递力的大小和接触面积大小也都不同,无法求得个颗粒接触点处的应力。
工程中感兴趣的是平均意义上的粒间传递应力。
这个平均,不是粒间接触面积上平均,而是对包括孔隙在内的土体总截面积于土体总截面积之比。
关于孔隙水压力,又可分为两部分:一是静水压力,在建筑物荷载施加前就存在于地基中,一是超静孔隙水压力,是外荷载引起的孔隙水压力的增量。
若没有特别说明,一般情况下所讲的孔隙水压力,就是超静孔隙水压力。
浅谈土力学发展史及未来前景浅谈土力学发展史及未来前景摘要:从1773年法国库仑创立了著名的土的抗剪强度的库仑定律和土压力理论,到1963年,Roscoe发表著名的剑桥模型,土力学经历了萌发期、古典土力学、现代土力学三个历史时期。
随着现代科技的发展,土力学从广度和深度方面都有了长足发展。
在这个过程中人们充分认识到了试验、实践和经验的重要性。
在未来土力学的发展中信息化施工方法将成为一个趋势,开展土力学工程问题计算机分析研究也将成为一个重要的研究方向。
关键词:古典土力学本构模型信息化施工数值模拟一、土力学发展的三个历史时期1、萌发期(1773—1923)1773年法国库仑根据试验,创立了著名的土的抗剪强度的库仑定律和土压力理论。
发表了《极大极小准则在若干静力学问题中的应用》,为土体破坏理论奠定基础。
1857年英国朗肯提出又一种土压力理论。
1885年法国布辛尼斯克求得半无限空间弹性体,在竖向集中力作用下,全部6个应力分量和3个变形的理论解。
在此后的漫长的150年中,而且只限于研究土体的破坏问题。
2、古典土力学(1923—1963)1923年,Terzaghi发表了著名的论文《粘土中动水应力的消散计算》,提出了土体一维固结理论,开创了土体变形研究。
接着又在另一文献中提出了著名的有效应力原理,从而建立起一门独特的学科—土力学。
古典土力学可归结为:一个原理——有效应力原理两个理论——以弹性介质和弹性多孔介质为出发点的变形理论以刚塑性模型为出发点的破坏理论(极限平衡理论)传统力学的研究内容可用框图表示如下:3、现代土力学(1963—今)1963年,Roscoe发表了著名的剑桥模型,才提出第一个可以全面考虑土的压硬性和剪胀性的数学模型,因而可以看作现代土力学的开端。
下列几方面取得重要进展:1、非线性模型和弹塑性模型2、损伤力学模型与结构性模型3、非饱和土固结理论4、砂土液化理论的研究5、剪切带理论及渐进破损6、土的细观力学二、土力学的发展现状土木工程功能化、城市立体化、交通高速化,以及改善综合居往环境成为现代土木工程建设的特点。
研究探讨Research308简析饱和土与非饱和土固结理论李向群1(指导老师)刘帅2(吉林建筑大学测绘与勘察工程学院,吉林长春130118)中图分类号:TB332 文献标识码:A 文章编号1007-6344(2020)02-0001-01摘要:这篇文章通过对饱土和非饱和土各自的概念以及目前国内外的研究成果进行了简要的阐述,为了在今后土的固结试验与研究当中应注重二者的区别于联系,来促进在固结理论的进一步深入研究打下基础。
关键词:饱和土;固结理论;非饱和土0 引言近些年,随着我国基础建设的大力推进,人们对岩土工程行业的技术提出了更高的要求。
土固结问题在工程实践当中随处可见的,而土的固结理论的研究对建筑物沉降、地基稳定以及地基的设计与处理都有指导性的作用。
土体在外力作用下土体受压收缩并伴随着水从孔隙中排出,土骨架在孔隙水压力的作用下发生变形并缓慢的趋于稳定,这就是固结的过程。
在土体结构内部土骨架有效应力的增加过程和孔隙水压的消散的过程可以看作饱和土的固结过程。
对非饱和土而言,气体与水同时存在土的孔隙当中,其固结过程是水与气之间的相互作用。
由于孔隙水非饱和土中的渗透性、孔隙气的渗透性以及土中的水分与土体结构的影响,这些因素将极大地影响非饱和土固结的研究。
目前,在实践当中还没有发现有成熟与适用的非饱和土固结理论,故在未来对非饱和土固结这个领域的研究还是非常有意义的。
1 饱和土固结理论研究饱和土实质上是在土体结构内部土颗粒周围的孔隙被水充满的二相体系。
对于透水性好的饱和土(沙土、碎石头),其变形所经历的时间段短,可以认为在外荷载施加完毕时,土体的结构就已经趋于稳定了。
如果对于透水性好的软粘土而言,其固结变形需要几年甚至几十年才能完成。
人们普遍的认为土力学学科的诞生是基于太沙基固结理论和有效应力原理的提出。
太沙基固结理论与有效应力原理都是由美国著名的土力学家太沙基所证明推广得到并且得到了岩土工程界学者们的认可。