基于水压率讨论土中孔隙水压力及有关问题
饱和土的大气张力郎肯土压力
饱和土的大气张力郎肯土压力佚名【摘要】该文总结了饱和土的大气张力郎肯土压力算法。
其计算要点有：饱和度系数、自由水通道率、膜的抗剪强度贡献、大气张力郎肯土压力。
算例分析表明，按大气张力郎肯土压力，饱和粘土的自由水通道率折减不大，相对自由水压力通过一定厚度后衰减为零，其结果与水土合算的接近。
饱和土的大气张力郎肯土压力算法，接近我国规范，对砂性土宜按水土分算计算，对粘性土宜按水土合算计算。
表层为较硬的饱和粘土的基坑，按经典郎肯土压力，基坑上部主动土压力为负值，表示土体拉住支护，处理为零，这是错误的；而按大气张力郎肯土压力，表示坑内支护上的大气压强能抵抗主动土压力，扶住支护。
%This paper summarizes the algorithm of the atmospheric tension Rankine's earth pressure of saturated soil.The calculation point is,saturation coefficient,the rate of free water channel,the shear strength of membrane contribution,atmospheric tension Rankine's earth pressure.Example analysis shows that,according to the atmospheric tension Rankine's Earth pressure,reduction of free water channel rate of saturated clay is not large,relatively free wa-ter pressure through a certain thickness attenuation is zero,the result with water and soil economical approach.Algo-rithm of the atmospheric tension Rankine's earth pressure of saturated soil,close to the specification in our country,the sand soil should calculate by Soil and water points algorithm,the cohesive soil should be calculated by water and soil e-conomical approach.For the foundation pit as the surface is a hard saturated clay,according to the classical Rankine's earth pressure,the upper active earth pressure isnegative,saying the soil pull in support,handling is zero,that is wrong;and according to the atmospheric tension Rankine's earth pressure,saying the atmospheric pressure on the pit supporting can resist active earth pressure,hold support.【期刊名称】《建材世界》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】5页(P88-92)【关键词】饱和土的大气张力郎肯土压力;相对自由水压力衰减;主动土压力负值;扶住支护【正文语种】中文Key words: atmospheric tension Rankine's earth pressure of saturated soil；relatively free water pressure attenuation；active earth pressure negative；hold support太沙基1923年提出了饱和土中的有效应力原理。
粉质粘土地基超孔隙水压力消散规律研究
粉质粘土地基超孔隙水压力消散规律研究粉质粘土地基超孔隙水压力消散规律研究1. 引言粉质粘土地基超孔隙水压力是地基工程中的一个重要问题，其变化规律对于保证地基的稳定性和可靠性具有重要意义。
本文将针对粉质粘土地基超孔隙水压力消散规律展开研究，旨在深入探讨其变化规律，为地基工程的设计和施工提供一定的理论支持。
2. 超孔隙水压力的定义与形成机制超孔隙水压力是指粉质粘土地基中孔隙水的压力超过了大气压力。
其形成机制主要与孔隙结构、水分含量和外界载荷等因素密切相关。
粉质粘土地基由于孔隙结构疏松，水分含量较高，外界载荷作用下，孔隙水会呈现出超孔隙水压力现象。
3. 粉质粘土地基超孔隙水压力消散规律的影响因素粉质粘土地基超孔隙水压力的消散规律受到多种因素的影响，主要包括时间因素、土体性质、水分渗透性、载荷条件等。
其中，土体性质对超孔隙水压力消散规律的影响较大，不同的土体类型在超孔隙水压力消散上表现出较大的差异。
4. 粉质粘土地基超孔隙水压力消散规律的研究方法为了研究粉质粘土地基超孔隙水压力的消散规律，研究者采用了多种方法进行试验研究，例如模型试验、现场试验、数值模拟等。
通过这些研究方法，可以较为准确地获得超孔隙水压力的变化规律，并为地基工程的设计和施工提供科学依据。
5. 粉质粘土地基超孔隙水压力消散规律的实例分析以某地基工程为例，通过实例分析的方式探讨粉质粘土地基超孔隙水压力的消散规律。
通过对实际施工情况的观察和监测，结合数值模拟分析，得出了超孔隙水压力消散规律的具体数值结果。
6. 粉质粘土地基超孔隙水压力消散规律的总结与回顾本文通过对粉质粘土地基超孔隙水压力消散规律的研究，总结了其变化规律的主要影响因素和研究方法。
通过实例分析，将理论与实践相结合，为地基工程的设计和施工提供了一定的参考依据。
本文也分享了对粉质粘土地基超孔隙水压力消散规律的个人观点和理解。
结论粉质粘土地基超孔隙水压力消散规律的研究对于地基工程的设计和施工具有重要意义。
关于有效应力原理的几个问题
第33卷 第2期 岩 土 工 程 学 报 Vol.33 No.2 2011年2月 Chinese Journal of Geotechnical Engineering Feb. 2011 关于有效应力原理的几个问题李广信（清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室，北京 100084）摘要：分析了关于饱和土体有效应力原理的一些错误的概念和理解，针对在饱和土中的孔隙水压力是否需要折减，黏性土的结合水能否传递水压力，试验中和原位孔隙水压力和地下室浮力的量测以及岩石、混凝土和黏土中有效应力原理的实用性等问题进行了讨论。
指出长期的工程实践和大量的试验成果表明有效应力原理对于饱和砂土和黏土都是适用的和有效的。
关键词：有效应力原理；孔隙水压力；结合水；孔压的量测中图分类号：TU43 文献标识码：A 文章编号：1000–4548(2011)02–0315–06作者介绍：李广信(1941–)，男，黑龙江宾县人，博士，教授，从事土的本构关系等方面的研究。
E-mail: ligx@。
Some problems about principle of effective stressLI Guang-xin(State Key Laboratory of Hydroscience and Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China) Abstract: Some mistakes and wrong concepts about the principle of effective stress in saturated soil are pointed out and analyzed. Some problems in the field are discussed, for example, the reduction of pore water pressure in clay, the diffusion of bound water in clay, the accuracy of the principle of effective stress in rock, concrete and clay, the measurement of pore water pressure in clay and uplift pressure on basement. Through the long processs of practice and experiments, a conclusion is drawn that the principle of effective stress is applicable and effective in both saturated sand and clay.Key words: principle of effective stress; pore water pressure; bound water; measurement of pore water pressure0 引 言J.K.Mitchell认为太沙基关于饱和土体的有效应力原理是土力学的“拱心石”[1]，亦即是石拱结构中封顶的那一块石头，可见其重要性。
第6章 土的孔隙水压力
*
A=
(6.7)
土体的孔隙水压力虽然可以通过上述理论途径确定 但是考虑到各种复杂的因素 从工 程实用角度看 系数 A 和 B 仍需通过试验来确定 黄文熙 1989 年) 对式(6.1)可作如下变换
∆u = B ∆σ 1
(6.8)
其中
B = B[ K 0 + A(1 − K 0 )]
(6.9)
K0 为静止侧压力系数
第6章
土的孔隙水压力
153
∂ ∂h ∂ ∂h 1 ∂e )+ (K y )=− (K x ∂x ∂x ∂y ∂y 1+ e ∂ t
(6.11)
式中 h 为水头 u 为孔隙水压力 t 为时间 e 为孔隙比 式(6.11)中左边为单位时间流进土体的水量 右边为单位时间该土体的体积变形
h= u +y γw
∂ ∂h ∂ ∂h (K x )+ (K y )=0 ∂x ∂x ∂y ∂y
(6.13)
式(6.13)为稳定渗流或骨架不可压缩土体非稳定渗流的拉普位斯方程 结合相应边界条 件 可用有限元法确定坝体各点的孔隙水压力 这方面 有许多成熟的方法和程序 对于粘 性土 则应考虑式(6.11)的右项 这就是以下第 6.3.2 和 6.3.3 节要讨论的内容 6. 3. 2 太沙基固结理论 1. 基本原理 由于
K 0 = ∆σ 3 / ∆σ 1
(6.10)
在土石坝中 可以近似地看作∆σ1 和∆σ3 同步增加或减少 ∆σ3/∆σ1 基本保持不变 这样
B 可视为常数
其值可通过类似应力途径的室内试验测定
6. 3 确定孔隙水压力的理论和方法
6. 3. 1 基本方程 土石坝各运用期的孔隙水压力的确定 属于渗流和固结分析的专门问题 这里仅回顾一 些基本的概念 在二维问题中 反映流量平衡的微分方程式为
岩土工程中的孔隙水压力分析与设计
岩土工程中的孔隙水压力分析与设计岩土工程是一门专业性较强的工程学科，它研究的是土壤和岩石在工程中的力学性质和行为。
在岩土工程中，孔隙水压力是一个非常重要的参数，它直接影响着土体的稳定性和承载力。
在本文中，我将介绍孔隙水压力的分析与设计方法。
首先，我们需要了解孔隙水压力的概念。
孔隙水压力是指土体中存在的水分分子所产生的压力。
土壤和岩石内部存在许多的空隙，这些空隙中充满了水分。
当外界施加压力或负荷时，土壤和岩石中的孔隙水会产生压力。
孔隙水压力的大小取决于土体的渗透性和含水量。
在进行岩土工程设计时，我们需要对孔隙水压力进行分析。
一个常用的方法是通过地下水位的测量来确定孔隙水压力的大小和分布。
通过对地下水位的监测，可以了解到不同深度和位置处的孔隙水压力情况。
另外，还可以通过对土体渗透性和饱和度的测定，来进一步确定孔隙水压力。
孔隙水压力的分析对于岩土工程的稳定性研究至关重要。
如果土体中的孔隙水压力过大，将会导致土体的破坏和塌陷。
因此，在进行工程设计时，需要对孔隙水压力进行合理的控制和调整。
一种常用的方法是通过排水措施来降低孔隙水压力。
例如，在土堤的设计中，可以设置有效的排水系统，将土堤内部的孔隙水排除出去，从而减小孔隙水压力。
此外，孔隙水压力的分析还对于地下工程具有重要意义。
在地下开挖和隧道施工中，地下水的渗透和压力是一个关键问题。
如果地下水压力过大，将会导致施工中的水流问题和岩体的破坏。
因此，在地下工程中，需要对孔隙水压力进行准确的分析，并制定相应的排水和支护措施。
总之，孔隙水压力的分析与设计在岩土工程中具有至关重要的意义。
通过对孔隙水压力的分析，可以准确地评估土体的稳定性和承载力，并制定相应的设计措施。
岩土工程是一门非常复杂而又重要的学科，希望本文对读者们对岩土工程中的孔隙水压力分析与设计有一定的了解和认识。
孔隙水压力监测与地下工程安全控制
孔隙水压力监测与地下工程安全控制地下工程是人类利用地下空间进行建设和利用的重要领域。
其中，隧道、地下室和地铁等工程是我们日常生活中常见的地下工程形式。
然而，地下工程的建设存在许多安全隐患，如地层滑动、地震灾害以及孔隙水压力等。
本文将探讨孔隙水压力监测与地下工程安全控制的重要性，并介绍一些相关的技术手段。
一、孔隙水压力的危害孔隙水压力是指岩石或土壤中的水分子所承受的压力。
在地下工程中，如果孔隙水压力过高或过低，都会对工程安全造成严重威胁。
过高的孔隙水压力容易导致土体软化、液化等问题，使得地层变得不稳定，引发地层滑动和地震等灾害。
而过低的孔隙水压力则可能导致地下水位下降，导致地表沉降和地下水资源衰竭。
二、孔隙水压力的监测方法为了确保地下工程的安全，我们需要对孔隙水压力进行准确的监测。
常用的监测方法包括：孔隙水压力计法、压力平衡法和应变计法等。
其中，孔隙水压力计法是通过安装水压力计在地下进行实时监测，以获取孔隙水压力的变化情况。
压力平衡法则通过采用双时间法，利用两个压入深度相同、压入密度不同的水封制，来测定孔隙水压力的大小。
应变计法则是通过测量地下工程周围土体的应变情况，从而间接推算出孔隙水压力。
三、孔隙水压力监测的意义孔隙水压力监测对地下工程的安全控制具有重要意义。
通过实时监测孔隙水压力的变化趋势，可以提早发现潜在的地质灾害风险，从而采取相应的措施进行预防和控制。
监测数据也可以为地下工程设计和建设提供依据，从而确保施工质量和工程的稳定性。
四、孔隙水压力的影响因素孔隙水压力受多种因素的影响，包括气候变化、降雨情况、地下水位变化、地下水补给和岩土体的渗透性等。
因此，准确监测并控制这些因素对孔隙水压力的影响，对地下工程的安全控制至关重要。
五、应对孔隙水压力的安全控制措施为了保障地下工程的安全，我们需要采取一系列措施来控制孔隙水压力。
首先，对于地下工程设计和施工，需要进行充分的水文地质调查和岩土力学分析，以了解地下水情况，从而进行合理的设计和施工计划。
孔隙水压力
孔隙水压力导言孔隙水压力是指在土体的孔隙中存在的水分所施加的压力。
在岩土工程中，孔隙水压力是一个重要的参数，对土壤的力学性质和稳定性具有重要影响。
本文将从孔隙水的形成原因、测量方法以及影响因素等方面来详细介绍孔隙水压力的相关知识。
1. 孔隙水的形成原因1.1 降雨降雨是孔隙水形成的主要原因之一。
当土壤受到降雨的浸润时，土体中的孔隙随即充满了水分，形成孔隙水。
降雨的大小和持续时间会直接影响孔隙水压力的大小。
1.2 地下水地下水也是孔隙水形成的原因之一。
当地下水位高于土壤面时，地下水流入土壤孔隙中，形成孔隙水。
地下水位的变动会对孔隙水压力产生影响。
1.3 地下渗流地下渗流指的是地表水在土壤中的渗流过程，也是孔隙水形成的原因之一。
地下渗流的速度和方向会影响孔隙水的形成和分布。
2. 孔隙水压力的测量方法2.1 现场测量现场测量孔隙水压力的常用方法有浸水管法、压力计法和土压力室法等。
浸水管法是将浸水管插入土壤中，通过测量管中的水位来间接反映孔隙水压力。
压力计法是使用压力计来直接测量孔隙水压力。
土压力室法是利用土压力室来测量孔隙水压力。
2.2 实验室测定实验室测定孔隙水压力的常用方法有过渗法、固定底水头法和三向应力仪法等。
过渗法是将土样加在渗透器中，通过控制渗透压差来测量孔隙水压力。
固定底水头法是在土样底部设置固定水头，通过测量上部水头来测量孔隙水压力。
三向应力仪法是通过应力传感器来测量土样中的孔隙水压力。
3. 影响因素及其作用3.1 土体渗透性土体的渗透性是指孔隙水在土壤中的渗透能力。
渗透性越强，孔隙水压力的形成速度越快。
3.2 土体饱和度土体的饱和度指的是土壤孔隙中填满水分的程度。
饱和度越高，孔隙水压力越大。
3.3 土体孔隙结构土体的孔隙结构即孔隙大小和分布情况。
孔隙越大且分布越均匀，孔隙水压力越小。
3.4 孔隙水密度孔隙水密度是指单位体积土壤中的孔隙水的质量。
孔隙水密度越大，孔隙水压力越大。
4. 孔隙水压力的影响和应用4.1 岩土工程中的应用在岩土工程中，孔隙水压力是一个重要的参数，可以用来评估土壤的稳定性和承载力。
滑坡防治中的孔隙水压力及相关问题研究(方玉树)-PPT文档资料
浮力、渗透力、有效应力（包括有效自重应力） 和有效应力强度指标均与土的水压率有关，浮力 和渗透力随水压率的减小而减小直至为0，有效应 力（包括有效自重应力）随水压率的减小而增大 直至等于总应力（包括总自重应力），有效应力 强度指标随水压率的减小而变化直至等于总应力 强度指标，阿基米德定律在一般意义上不适用于 地下水浮力计算，现有渗透力公式是本文提出的 渗透力公式在水压率为1时的结果。 土压力的水土分算结果随水压率的减小而减小， 当水压率很小时，水土分算结果接近于水土合算 结果。 根据本文提出的孔隙水压力表达式可以对渗流破 坏（包括潜蚀和流土）、振动液化、地面沉降和 基坑底突作出较好的解释。
振动液化
土的振动液化是土在受到振动时丧失抗剪强 度的结果。水压率既影响初始孔隙水压力又影 响剩余孔隙水压力。因此，在其它条件相同时， 水压率越大，液化越易发生。
细砂和粉砂既因有较低的渗透系数而不易排 水又有很大的水压率，其孔隙水压力最容易积 累到很高的值，所以最易发生振动液化。
地面沉降
大面积抽取地下水引起的地面沉降是水 位下降导致土中有效自重应力增加的结果。 一方面，不同的土不仅有不同的压缩模量 也有不同的水压率，另一方面，压缩模量大 的土既可以有较低的水压率也可以有较高的 水压率或者说其有效自重应力的增加值既可 以较大也可以较小，压缩模量小的土既可以 有较高的水压率也可以有较低的水压率或者 说其有效自重应力的增加值既可以较小也可 以较大，故地面沉降量空间变化规律未必与 水位下降值变化规律一致。
条间水平力
E E W tan( ) KW i i 1 i i mi i U sin c l cos Q sin( ) / cos ) i mi mi i mi i i mi i i m
孔隙水压力
孔隙水压力孔隙水压力是地下水地质学中一个重要的概念，指的是地下岩石或土壤中孔隙中所含水所受的压力。
孔隙水压力不仅与地下水资源的开发利用有关，还直接影响着地下水系统的稳定性和生态环境的可持续发展。
孔隙水压力的形成原因孔隙水压力的形成受到多种因素的影响。
首先，地下水的输入和输出速率会直接影响孔隙水的压力。
如果地下水输入速率大于输出速率，孔隙水压力会增加；反之，则会减小。
其次，地下水系统中的岩层性质、地下水位高度等也会影响孔隙水压力的大小。
当岩层具有较好的透水性时，孔隙水压力会较小；而当地下水位较高时，孔隙水压力会增大。
孔隙水压力的测定方法为了准确测定孔隙水压力，地质学家和水文学家们提出了各种方法。
其中，常用的方法包括孔压计法、测孔法和地下水位计法等。
这些方法通过测定地下岩石或土壤中的孔隙水压力，可以帮助我们更好地了解地下水系统的运行情况和水文地质特征。
孔隙水压力的地下水资源开发利用孔隙水压力不仅仅是地下水系统中的一个物理概念，它也直接关系到地下水资源的开发利用。
通过适当调控孔隙水压力，我们可以更有效地开发和利用地下水资源，满足城乡居民的生活用水和工农业生产的需求。
同时，科学合理地管理孔隙水压力还可以减少地下水中的污染物质，保护地下水系统的健康和稳定。
孔隙水压力与生态环境保护孔隙水压力不仅与地下水资源的开发利用有关，还与生态环境的保护息息相关。
科学合理地管理孔隙水压力可以保持地下水系统的生态平衡，减少水资源浪费，防止地下水过度开采导致地下水位下降、地表塌陷等问题的发生。
因此，在地下水资源开发利用过程中，应该注重综合考虑孔隙水压力的影响，采取有效的管理措施，维护地下水系统的生态环境。
以上就是关于孔隙水压力的一些基本概念、测定方法以及与地下水资源开发利用和生态环境保护的关系。
在未来的研究和实践中，我们需要进一步深入探讨孔隙水压力的规律和特点，采取科学合理的措施，实现地下水资源的可持续开发利用和生态环境的可持续发展。
土中水压之争与水压率理论
1 建立水压率理论的基础
1.3 结合水不传递水压力 结合水不能传递静水压力的陈述由来已久，但 相关文献没有具体说明理由。本人认为，无 论是在静止条件下还是在渗流条件下，结合 水都不能传递水压力，理由是： 1.实验室里固态的无裂隙饱和重塑粘土样不含 自由水而只含结合水。当它受压时，我们既 不能见到水从土中流出，也不能测出水压力 或压力水头。
1 建立水压率理论的基础
1.3 结合水不传递水压力 2.粘土中颗粒被结合水包围，颗粒之间并 不接触，如果结合水能传递水压力，那 么，土中颗粒均处于悬浮状态，粘土对 任何接触面产生的压力都是水压力，其 侧压力系数为1，其有效应力始终为0， 粘土渗透固结无法进行。这显然与实际 不符。
1 建立水压率理论的基础
1 建立水压率理论的基础
1.2 孔隙水压力（及总应力、有效应力、剪应力）所涉 及的截面是在颗粒（或胶团）之间通过的宏观上是平 面的曲面
土体的变形源于颗粒之间的相对位移，因此，孔 隙水压力（及总应力和有效应力）所涉及的截 面应是在颗粒（或胶团）之间通过的宏观上是 平面的曲面。这样的截面性质才符合土的变形 破坏特点。显然，假想平面中的各种组分之间 （颗粒之间、结合水之间、自由水之间和气体 之间）接触面积是这个曲面中的相应组分之间 （颗粒之间、结合水之间、自由水之间和气体 之间）接触面积在这个平面上的投影面积。
2 水压原理
2.1 隙 压 的 达 在颗粒之间通过的截面上，自由水所占的面 孔 积无论有多大总是小于截面总面积。因此， 根据上述定义，孔隙水压力应用下式表达： 水 力 u w h 表 式中为压力水头，是单位面积土截面上自由 水所占面积，也即在同等压力水头下土中 某面所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，以下简称水体水压力）之比， 称水压率。
分析土壤的孔隙水压力。
分析土壤的孔隙水压力。
原题：分析土壤的孔隙水压力引言本文旨在分析土壤中的孔隙水压力。
土壤的孔隙水压力是指土壤颗粒间水分分布的压力。
了解土壤中的孔隙水压力对于农业、土壤保护和工程建设等领域具有重要意义。
孔隙水压力的影响因素土壤中的孔隙水压力受到多种因素的影响，包括土壤类型、水分含量、地下水位等。
不同类型的土壤具有不同的孔隙结构和水分保持能力，因此孔隙水压力也会有所不同。
水分含量的增加会使孔隙水压力增大，而地下水位的升高也会增加孔隙水压力。
孔隙水压力的测量方法测量土壤中的孔隙水压力有多种方法，常用的方法包括压滤法、压力棒法和毛细压力法。
压滤法通过施加一定压力使孔隙水排出，测量排出的水量来计算孔隙水压力。
压力棒法是通过插入压力棒到土壤中来测量孔隙水压力，根据压力棒受到的阻力来推断土壤的孔隙水压力。
毛细压力法是利用毛细现象，通过观察毛细管中水液位的变化来测量孔隙水压力。
孔隙水压力的应用了解土壤中的孔隙水压力对于农业生产、土壤保护和工程建设有着重要的应用价值。
在农业生产中，了解土壤的孔隙水压力可以帮助农民合理灌溉，提高水分利用效率。
在土壤保护方面，定期测量孔隙水压力可以帮助评估土壤的水分状况，及时采取措施保护土壤。
在工程建设中，掌握土壤的孔隙水压力可以帮助工程师设计合理的排水系统，避免土壤液化和坍塌等问题。
结论通过分析土壤中的孔隙水压力，我们可以更好地了解土壤的水分分布情况。
了解孔隙水压力的影响因素和测量方法，并将其应用于相关领域，有助于提高农业生产、土壤保护和工程建设的效率和质量。
岩土中的空隙和水讲义及思考题
岩⼟中的空隙和⽔讲义及思考题岩⼟中的空隙和⽔3．1 岩⼟中的空隙空隙：void ，interspace ，space地壳岩⽯中的空隙为地下⽔的赋存提供了必要的空间条件。
按维尔纳茨基的形象说法“地壳表层就好象是饱含着⽔的海绵”。
岩⽯空隙是地下⽔存储空间和传输通道，空隙的特征(多少、⼤⼩、形状、⽅向性、连通程度及其空间变化等)决定着岩⼟储容、滞留、释出以及传输⽔的性能。
岩⽯空隙可分为三类：a. 未固结的松散岩⽯中的孔隙；b. 固结的坚硬岩⽯中的裂隙；c. 可溶岩⽯中的溶⽳（隙）。
1．孔隙（pore ）松散岩⽯是由⼤⼩不等的颗粒组成的，颗粒及颗粒集合体之间的空隙––––孔隙。
孔隙的多少，决定岩⼟储容⽔的能⼒，在⼀定条件下，还控制岩⼟滞留、释出和传输⽔的能⼒。
孔隙体积的多少可⽤孔隙度表⽰：孔隙度（porosity ）（n ）––––指某⼀体积岩⼟（包括孔隙在内）中孔隙体积所占的⽐例。
即：VV n n = 式中：V n ––––岩⽯中孔隙的体积；V ––––包括孔隙在内的岩⽯体积；n ––––孔隙度，⽤⼩数或百分数表⽰。
另外⼀个概念：孔隙⽐（void ratio ）（ε）––––指某⼀体积岩⼟内孔隙的体积（V n ）与固体颗粒体积（V s ）之⽐。
即sn V V =ε因为V=V n +V s ，所以n 与ε关系为：nn -=1ε。
应⽤时：a. 涉及变形时（⼯程地质）→ε（采⽤孔隙⽐较⽅便）；b. 涉及⽔的储容与运动时（⽔⽂地质）→n （采⽤孔隙度⽅便）。
影响因素：a. 分选程度：分选程度好，n ⼤；分选程度差，n ⼩；b. 颗粒的排列情况：⽴⽅体排列时n =47.64%，四⾯体n =25.95% ；c. 颗粒的形状：形状愈不规则，棱⾓愈明显，n 愈⼤；d. 胶结充填情况：充填程度⾼，n ⼩。
孔隙度的测定⽅法：a. 饱和含⽔率：n =θs （θs 饱和含⽔率）；b. 抽⽔试验；c. 形态学⽅法：成象、扫描→借助与计算机处理（研究领域的前沿课题）。
李广信
李广信. 用旁压试验求Duncan双曲线模型的参数[J]. 勘察科学技术1986年05期李广信; 关于土力学理论发展的一些看法——兼与杨光华同志商榷[J]. 岩土工程学报1991年05期李广信, 有关土的相互作用问题[J]. 岩土工程学报1996年06期李广信, 关于Duncan 双曲线模型参数确定的若干错误做法[J]. 岩土工程学报1998年05期李广信, 基坑支护结构上水土压力的分算与合算[J]. 岩土工程学报2000年03期李广信; 案例趣谈[J]. 岩土工程界2003年06期李广信, 奇谈怪论土力学[J]. 岩土工程界2003年08期李广信; “说三道四”议规范(一)[J]. 岩土工程界2003年11期李广信; “说三道四”议规范(二)[J]. 岩土工程界2003年12期李广信, 土的清华弹塑性模型及其发展[J]. 岩土工程学报2006年01期李广信, 土体、土骨架、土中应力及其他——兼与陈津民先生讨论[J]. 岩土工程界2005年07期李广信, 岩坛六弊[J]. 岩土工程界2006年03期李广信; 案例十析[J]. 岩土工程界2006年06期李广信, 有效应力原理能够推翻吗[J]. 岩土工程界2007年07期李广信; 对“基于水压率讨论土中孔隙水压力及有关问题”一文的讨论[J]. 岩土工程界2007年09期李广信; 再议水压率[J]. 岩土工程界2008年02期李广信; 关于土力学教材讨论的一些体会(一)——有关土体的自重应力[J]. 岩土工程界2008年09期李广信; 关于土力学教材讨论的一些体会(三、四、五)[J]. 岩土工程界2009年02期李广信, 蔡飞, 旁压试验在计算碎石桩荷载沉降关系中的应用[J]. 勘察科学技术1993年06期李广信, 陈轮, 郑继勤, 介玉新, 纤维加筋粘性土的试验研究[J]. 水利学报1995年06期李广信, 郭瑞平, 土的卸载体缩与可恢复剪胀[J]. 岩土工程学报2000年02期李广信, 黄永男, 张其光, 土体平面应变方向上的主应力[J]. 岩土工程学报2001年03期李广信, 武世锋, 土的卸载体缩的试验研究及其机理探讨[J]. 岩土工程学报2002年01期李广信, 刘早云, 温庆博, 渗透对基坑水土压力的影响[J]. 水利学报2002年05期李广信, 吴剑敏, 浮力计算与粘土中的有效应力原理[J]. 岩土工程技术2003年02期李广信, 吴剑敏, 关于地下结构浮力计算的若干问题[J]. 土工基础2003年03期李广信; 张在明; 关于桩基软弱下卧层验算的几点认识[J]. 岩土工程技术2007年03期李广信; 李学梅; 土力学中的渗透力与超静孔隙水压力[J]. 岩土工程界2009年04期介玉新, 李广信, 郑继勤, 纤维加筋土计算的新方法[J]. 工程力学1999年03期介玉新, 李广信, 纤维加筋粘性土边坡的模型试验和计算分析[J]. 清华大学学报(自然科学版) 1999年11期介玉新, 李广信, 加筋土的计算方法[J]. 水利水电技术1999年05期介玉新, 李广信, 纤维加筋土计算方法的研究[J]. 土木工程学报1999年05期介玉新, 李广信, 加筋土数值计算的等效附加应力法[J]. 岩土工程学报1999年05期介玉新; 温庆博; 李广信; 许延春; 有效应力原理几个问题探讨[J]. 煤炭学报2005年02期王钊, 邹维列, 李广信, 挡土结构上的土压力和水压力[J]. 岩土力学2003年02期张在明; 依据旁压试验结果估算地基土载荷试验沉降量[J]. 土木工程学报1983年02期张在明; 岩土工程系列讲座——第三讲深开挖与支护工程的技术要点[J]. 工程勘察1989年03期张在明; 第六讲岩土工程中的现场检验与监测[J]. 工程勘察1989年06期张在明; 计算机在工程勘察中的应用[J]. 工程勘察1991年02期张在明; 陈雷; 高层建筑地基整体稳定性与基础埋深关系的研究[J]. 工程勘察1994年06期张在明; 关于地基承载力问题的分析[J]. 工程勘察1995年02期张在明; 努力保持在勘察行业的技术领先水平，为首都规划建设服务[J]. 北京规划建设1996年03期张在明; 岩土工程计算机辅助系统(CAGE)的研制与应用[J]. 工程勘察1997年04期张在明; 等效变形模量的非线性特征分析[J]. 岩土工程学报1997年05期张在明; 对于高层建筑勘察布孔方案的讨论[J]. 工程勘察2000年03期张在明; 孙保卫; 徐宏声; 地下水赋存状态与渗流特征对基础抗浮的影响[J]. 土木工程学报2001年01期张在明; 对于发展环境岩土工程的初步探讨[J]. 土木工程学报2001年02期张在明; 关于后压浆桩桩端压力确定方法的研究[J]. 工程勘察2001年05期张在明; 岩土工程师的继续教育与计算机技术的应用[J]. 岩土工程界2002年11期张在明; 我国岩土工程技术标准系列的特点和可能存在的问题[J]. 岩土工程界2003年03期张在明; 北京地区高层和大型公用建筑的地基基础问题[J]. 岩土工程学报2005年01期张在明; 土力学学习和研究的好教材[J]. 岩土工程界2005年02期张在明; 贺信[J]. 城市勘测2006年04期张在明; 《岩土工程20讲——岩土漫话》书序[J]. 岩土工程界2007年07期张在明; 一本有特色的土力学教材[J]. 岩土工程学报2008年04期张在明; 沈小克; 周宏磊; 孙保卫; 唐建华; 国家大剧院工程中的几个岩土工程问题[J]. 土木工程学报2009年01期张在明; 沈小克; 周宏磊; 唐建华; 杨素春; 韩煊; 国家体育场桩基工程的分析与实践[J]. 土木工程学报2009年01期周锡元; 董津城; 符圣聪; 张在明; 杨德林; 唐海山; 北京市区小区域地震影响[J]. 地震学报1982年03期宁乃勇; 张在明; 一种微机控制的共振柱试验设备[J]. 工程勘察1988年02期陈雷; 张在明; 沈小克; 地理信息系统(GIS)在工程勘察中的应用[J]. 工程勘察1998年02期朱国祥; 张在明; 建筑场区孔隙水压力场对地基沉降计算结果的影响[J]. 勘察科学技术2000年06期孙巍; 沈小克; 张在明; 岩土工程勘察今后十年发展趋势[J]. 工程勘察2001年03期魏海燕; 孙保卫; 张在明; 地下水对建筑基础设防水位设计的影响分析[J]. 北京水利2005年02期周宏磊; 张在明; 基床系数的试验方法与取值[J]. 工程勘察2004年02期孙保卫; 张在明; 城市工程建设中的地下水问题[J]. 工程勘察2004年05期周宏磊; 张在明; 关于边坡稳定性分析中几个问题的讨论[J]. 工程勘察2006年12期胡鹏飞; 张在明; 利用数学软件对Mindlin解的积分及工程应用[J]. 岩土工程技术2008年01期张鹏; 张在明; 杨宇友; 工程勘察数据的传递控制与可视化[J]. 岩土工程技术2008年02期路德春; 张在明; 杜修力; 姚仰平; 平面应变条件下的极限土压力[J]. 岩石力学与工程学报2008年S2期胡鹏飞; 张在明; 杨宇友; 考虑不同基础埋深的沉降计算统一公式[J]. 岩土工程技术2008年04期路德春; 姚仰平; 张在明; 杜修力; 循环加载条件下土的应力路径本构模型[J]. 水利学报2008年08期王军辉; 韩煊; 周宏磊; 张在明; 地下结构对渗流场阻隔问题的解析半解析法[J]. 水文地质工程地质2009年02期杨宇友; 张钦喜; 张在明; 刘艳; 李聪; 量纲分析法在土工模型试验中的应用[J]. 北京工业大学学报2009年06期张鹏; 张在明; 杨宇友; 胡鹏飞; 模糊聚类在地层分析中的应用[J]. 岩土力学2009年08期杨宇友; 姚爱军; 张在明; 张鹏; 胡鹏飞; 岸坡地下水控制技术的试验研究[J]. 岩土力学2009年08期罗文林; 张在明; 考虑渗流影响的基坑水压力计算[J]. 工程勘察2009年09期张芳; 张鹏; 陈雷; 韩煊; 周宏磊; 张在明; 三维岩土工程勘察信息系统的工程应用[J]. 地下空间与工程学报2010年05期孙保卫; 徐宏声; 张在明; 孔隙水压力测试与建筑抗浮水压力的确定[J]. 工程勘察1998年03期张在明; 陈雷; 沈小克; 工程勘察场地复杂程度划分及其专家系统的建立[J]. 土木工程学报1998年06期张在明; 陈雷; 沈小克; 工程勘察与地基评价计算机专家系统(EIFEES)[J]. 岩土工程学报1998年06期陈愈炯, 温彦锋, 基坑支护结构上的水土压力[J]. 岩土工程学报1999年02期张武, 高层建筑桩筏基础模型试验研究[D]. 中国建筑科学研究院2002张树光, 张向东, 石东, 纤维加筋土边坡的计算机模拟[J]. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版) 2000年04期杜洪贵, 张树光, 纤维加筋土边坡的破坏机理分析[J]. 岩土工程界2001年05期周景星, 也对地基沉降计算中的e、a、Es谈点看法[J]. 岩土工程界2006年04期周景星, 王洪瑾, 也谈土力学中的孔压系数——答陈津民先生“土力学的孔压系数”[J]. 岩土工程界2007年12期尹显俊, 王光纶, 吴健, 周景星, 高挡墙堆石混合坝静动力稳定分析[J]. 水利水电技术2003年06期周景星, 王洪瑾, 也谈土中的应力兼答陈津民先生文章“土中的应力——错误的自重应力计算公式”[J]. 岩土工程界2005年07期付磊, 王洪瑾, 周景星, 初始主应力偏转角α0对土石坝动力计算结果的影响[J]. 水利学报1999年02期周景星, 于秀荣, 严以谨, 我国筒仓储粮通风、熏蒸、减压新技术[J]. 粮食科技与经济1999年03期[7] 周景星, 于秀荣, 粮堆通风工艺设计及其实例[J]. 粮食流通技术1999年01期周景星, 王怀江, 于秀荣, 粮堆通风工艺设计及其实例[J]. 粮食流通技术1999年02期[9] 付磊, 王洪瑾, 周景星, 主应力偏转角对砂砾料动力特性影响的试验研究[J]. 岩土工程学报2000年04期沈瑞福, 王洪瑾, 周克骥, 周景星, 动主应力旋转下砂土孔隙水压力发展及海床稳定性判断[J]. 岩土工程学报1994年03期夏艳华, 黄土抗侵蚀能力与抗剪强度的关系研究[D]. 中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所）2003。
基于孔压消散改进模型的土体孔隙水压力预测
为 １５０ ｃｍ ２ ，锥底直径为 ３５ ６ ｍｍ，顶角为 ６０°，设备
土粒比重 液限 ／ ％ 塑限 ／ ％ 塑性指数 ／ ％
土类
结果比较可靠。 因此，精确的孔隙水压力在计算固
２ ７１
２６ ２
１５ ５
淤泥质粉质黏土
２ ７３
４１ ７
淤泥质粉质
黏土夹粉砂
２ ７０
３６ ５
２５ ３
１１ ２
粉质黏土
５１ ２
３２ ０
１９ ２
２ 双曲线拟合法
Ｔａｎ 等 ［１５］ 提出了黏土中固结沉降（ ｓ） 和消散时
间（ ｔ） 之间的双曲线关系，如式（１） 所示。
ｓ ＝ ｔ ／ （ α ＋βｔ）
（１）
ｌｉｍ ｓ ＝ ｌｉｍ（ α ／ ｔ ＋β） －１ ＝ １ ／ β ＝ ｓ ｆ
ｕ ０ ） １ ６８９ ，ｕ ｉ 为 ｉ 时 刻 孔 隙 水 压 力， ｕ ０ 为 静 孔 隙 水
压力。
力与孔隙水压力 ［１１］ ；采用 Ｅ４ＦＣＳ 系列软件（ ４ ０ 版
将 ｔ 与 ｕ ｄ 曲线上的两个随机消散数据点 （ ｔ １ ，
ｕ ｄ１ ） 和（ ｔ ２ ，ｕ ｄ２ ） 代入式（３） ，则 χ 与 δ 的表达式为
双曲线函数与 ｔ 相关。 双曲线拟合方法适用于 ｔ＞ｔ ５０
和 ｔ＜ｔ ５０ 的 ＣＰＴＵ 试验。
根据 Ｃｈｕｎｇ 等 ［１６］ 的研究结果，式（３） 可转换为
ｔ（ ｃ ｈ ／ ｒ ２ ） ／ ｕ ｄ ＝ α（ ｃ ｈ ／ ｒ ２ ） ＋ｔ（ ｃ ｈ ／ ｒ ２ ）
（４）
χ
式中：ｃ ｈ 为水平固结系数；ｒ 为探头半径；α ＝ （ ｕ ｉ －
关于Bishop非饱和土有效应力公式等几种有效应力认识的分析
关于Bishop非饱和土有效应力公式等几种有效应力认识的分析方玉树【摘要】一些同行对有效应力的认识(包括Bishop非饱和土有效应力公式)存在偏差.该文对这些认识进行了分析.【期刊名称】《重庆建筑》【年(卷),期】2016(014)005【总页数】3页(P42-44)【关键词】有效应力;有效应力原理;孔隙水压力;饱和土;非饱和土【作者】方玉树【作者单位】后勤工程学院,重庆 400041【正文语种】中文【中图分类】TU43土的有效应力原理是土力学特有的原理，对解释和分析一些与水有关的土体变形破坏现象和问题有重要作用。
近些年来，笔者在阅读教科书、学术论文、审稿意见和参加学术会议讨论中发现，一些同行对有效应力的认识（包括Bishop非饱和土有效应力公式）存在偏差。
本文对这些认识进行分析，期望对正确认识有效应力有所帮助。
为了识别和分析有效应力认识上的错误，先阐明对有效应力的几点基本认识。
（1）有效应力原理可表示为下面的公式：σ'=σ-u （1）式中σ'为有效应力，σ为总应力，u为孔隙水压力。
其基本含义是：分析土的固结变形时所采用的应力应是有效应力，从总应力中扣除中性应力后所获得的应力才是有效应力。
（1）式中的孔隙水压力必须做中性应力解。
（2）提出有效应力原理的条件是：土的固结是土中孔隙体积减小所致即源于颗粒之间的相对位移而颗粒和水的体积均不减小。
因此，总应力、孔隙水压力和有效应力的作用面（即计算截面）是在颗粒之间通过的假想平面。
说它是假想的，是因为在颗粒之间通过的面实际上是曲面，假想平面面积是这个曲面在相应平面上的投影面积。
（3）土的有效应力原理中的总应力、中性应力（孔隙水压力）、有效应力的含义是：首先，三者作为土中的应力和满足加减运算关系的应力，均应是单位面积土截面上的某种压力（即总压力、有效压力和水压力）［1］。
其次，总应力是全部的、不区分来源（自重产生和附加荷载产生）和是否有效的应力，中性应力是对土的固结无效的或者说不起作用的应力也就是不引起颗粒之间相对位移的应力，有效应力是对土的固结起作用的应力也就是要引起颗粒之间相对位移的应力。
滑坡防治中的孔隙水压力及相关问题研究.ppt
n Cj B j i 1 j
Dn Bn
0
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25
滑动面为圆弧形的滑坡稳定性计算公式
条间水平力
Ei Ei1 Wi tan(i m i ) KWi
Ui sin m i cm ili cosm i Qi sin( i m i i ) / cos(i m i )
大的土既可以有较低的水压率也可以有较高
的水压率或者说其有效自重应力的增加值既
可以较大也可以较小，压缩模量小的土既可
以有较高的水压率也可以有较低的水压率或
者说其有效自重应力的增加值既可以较小也
可以较大，故地面沉降量空间变化规律未必
与水位下降值变化规律一致。
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16
基坑底突 底突发生临界顶板厚度为
2
认识不一致或不完全清楚
（1）孔隙水压力：同水力学中的静水压强
（2） 地下水对结构物的浮力：对细粒土， 悬而未决
（3）水位以下土的有效自重应力:水位以下 土的重度是否一律取浮重度？
（4）水位以下土压力：对粘性土，水土分算 还是水土合算？
（5）土中渗透力：动水头范围内是否一律考 虑渗透力？
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10
土压力
当土体中存在孔隙水压力时，土压力在原则上 应按水土分算方法计算，即某种变形状态（静止状 态、主动状态和被动状态）下的土压力应为相应状 态下侧向有效土压力与侧向总孔隙水压力之和。上 述两项的大小均随土的水压率变化。当土的水压率 很小时，孔隙水压力接近于0，土的竖向有效自重 应力接近于竖向总自重应力，有效应力强度指标接 近于总应力强度指标，有效土压力系数接近于总土 压力系数，故按水土分算方法计算的土压力接近于 按水土合算方法计算的土压力，可以按水土合算方 法计算土压力。当土的水压率较大时，按水土合算 方法计算土压力是不恰当的，应采用水土分算方法。
孔隙水压力和孔隙水应力
孔隙水压力和孔隙水应力孔隙水压力和孔隙水应力这俩词听起来是不是有点复杂？别担心，我给你说说这其中的趣事。
孔隙水压力呢，简单来说，就是水在土壤或岩石中的压力。
想象一下，当你把一根吸管插进水里，吸管里的水会因为压力向上涌，这就是压力的魔力。
水无处不在，就像我们生活中的各种情感，有时让人觉得畅快，有时又压得人喘不过气。
土壤中的水也一样，有时候它会让地基稳稳当当，有时候却会让整个建筑物心慌慌，仿佛随时要崩溃。
说到孔隙水应力，哇，这又是个热闹的话题。
它指的是土壤或岩石中水对周围颗粒的压力。
想象一下，一群小伙伴挤在电梯里，电梯一动，他们就互相推挤，推挤的力度会影响每个人的感受。
这就跟孔隙水应力一样，水的压力会影响到土壤中每一个小颗粒，它们就像那些小伙伴，受不了就会出现裂缝，甚至崩塌，真是让人担心。
孔隙水压力和应力就像是一对欢喜冤家，互相影响又不可分割。
比如说，土壤里水位升高，孔隙水压力就会增加，导致土壤的承载力下降，建筑物也跟着瑟瑟发抖。
你想想，如果一栋大楼底下水位忽然升高，那可就得小心了，简直像是给它穿上了“水中靴”，走路都不稳了。
于是，土壤的行为就变得异常活跃，时而安静，时而喧闹，就像一场没有彩排的戏剧，情节不断反转，真是让人捧心。
咱们还得考虑天气的影响。
雨水就是个捣蛋鬼，来得时机不对，轻轻一来，孔隙水压力瞬间就翻倍。
这就像是你心里藏着的小秘密，被不小心戳破，心情瞬间变得复杂。
这种情况会让土壤的稳定性降低，严重时可能引发泥石流等自然灾害，真是让人防不胜防。
说到这里，咱们还得佩服一下科学家，他们真是耐心细致，深入研究这些复杂的关系，试图给出最终的答案，仿佛在解一道永恒的难题。
想想看，孔隙水压力和孔隙水应力不仅仅是学术上的干巴巴的数字，它们关乎我们的生活、建筑和安全。
生活中，我们的情绪也有压力，有时候你可能因为工作上的小事而心情低落，跟孔隙水一样，被压得喘不过气。
学会释放压力也很重要，适时地放松就像让水流动起来，让一切恢复平衡。
孔隙水压力负值
孔隙水压力负值【原创实用版】目录一、孔隙水压力的概念及意义二、孔隙水压力负值的原因三、孔隙水压力负值在工程中的影响四、如何解决孔隙水压力负值的问题正文一、孔隙水压力的概念及意义孔隙水压力是指土体中由孔隙水所传递的压力。
在土体中，水与固体颗粒相互作用，产生各种力的作用，其中之一就是孔隙水压力。
孔隙水压力对土体的稳定性和变形有着重要的影响，因此在土力学研究中，孔隙水压力的研究具有重要的意义。
二、孔隙水压力负值的原因孔隙水压力负值主要是由毛细水造成的。
毛细水是指在土壤孔隙中，由于表面张力作用而形成的水分子间的吸引力。
这种吸引力使得水分子在孔隙中呈现出一种类似毛细现象的现象，因此被称为毛细水。
在渗透固结过程中，伴随着孔隙水压力的逐渐消散，有效应力在逐渐增长，土的体积也就逐渐减小，强度随之提高。
而毛细水则会产生负的孔隙水压力，这种现象在业内也被称为假粘聚力。
三、孔隙水压力负值在工程中的影响孔隙水压力负值对土体的稳定性和变形有着重要的影响。
一方面，负的孔隙水压力会导致土体的有效应力增加，从而提高土体的强度；另一方面，负的孔隙水压力也会使得土体产生不均匀的应力分布，导致土体的变形和稳定性问题。
因此，在工程设计中，需要对孔隙水压力负值进行充分的考虑，以确保工程的稳定和安全。
四、如何解决孔隙水压力负值的问题解决孔隙水压力负值的问题，需要从以下几个方面入手：1.优化工程设计：在工程设计中，应该充分考虑孔隙水压力负值的影响，采取相应的措施，例如合理选择土体材料、调整土体的应力状态等，以减小孔隙水压力负值的影响。
2.加强土体改良：对于已经产生的孔隙水压力负值，可以通过土体改良的方法来解决。
例如，可以采用固化剂、化学药剂等方法，提高土体的强度和稳定性，从而减小孔隙水压力负值的影响。
3.监测与检测：在工程施工过程中，应该加强对土体的监测和检测，及时掌握土体的变形和稳定性情况，对于出现的孔隙水压力负值问题，应该及时采取措施进行处理。
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岩土工程广泛涉及孔隙水压力或与孔隙水压力 有关的问题 。目前 ,人们对一些与孔隙水压力相关 的议题存在着争论或不完全清楚 ,如 :
细粒土中水对结构物的浮力在按阿基米德定律 计算后要不要折减 ? 文献 [ 1 ]规定 :浮力“在原则上 应按设计水位计算 ,对粘土当有经验或实测时可根 据经验确定 。”该文献的条文说明对此规定做了如 下解释 :“地下水对基础的浮力可用阿基米德原理 计算 。这一原理对渗透系数很低的粘土来说也应是 适用的 ,但有实测资料表明 ,粘土中基础所受到的浮 力往往小于水柱高度 。由于折减缺乏必要的理论依 据 ,很难确切定量 ,故规定只有在具有地方经验或实 测数据时方可进行一定的折减 。”文献 [ 2 ]只要求对 砂类土 、碎石类土按计算水位的 100%计算浮力 ,而 对粉土和粘性土是否按计算水位的 100%计算浮力 未作要求 。由此可见 ,当前的困惑在于折减符合实 际 ,但不符合阿基米德定律或者说与现有孔隙水压 力计算方法不协调 ,不折减符合阿基米德定律或者 说与现有孔隙水压力计算方法协调 ,但不符合实际 。
力 ,应按 (5)式计算 。 由此可见 ,地下水或涉及地下水的水对结构物
或土体的浮力与土的水压率有关 ,随水压率的减小 而减小 ,在上方无地表水或虽有地表水但与地下水 不连通时可减至 0,在上方有与地下水连通并具有 相同水位的地表水时可减至负值 。阿基米德定律是
(5)式和 (6)式在水压率为 1时的结果 ,是地下水浮 力规律的特殊情形 。只有在水压率接近于 1 时 ,浮
自由水所占面积比例增加 ) ,为使涉及孔隙水压力
的问题能够或易于求解 ,可在一定的空间和时间范
围内被视为一个常量 。
土的水压率是对土的水压性的度量 。土的水压
性是指土能够受到一定水压的性能 。
显然 ,土的水压性是土的一个重要的水理性质 ,
土的水压率是土的一个重要的水理性质指标 。
岩土工程界 第 10卷 第 5期
f
=
γ w
A
(ξh2
-
h1 )
=
ξA h1
(6) 式中 h1 、h2 分别为结构物或土体顶面与底面处 压力水头 。
当结构物或土体位于地表水位面以下而地下水
与地表水不连通时 ,地表水是作用在结构物或土体 上方的荷载 ,水在静止状态下对结构物或土体的浮 力也即地下水在静止状态下对结构物或土体的浮
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 自由水 ,还有结合水 。结合水不能传递静水压力 ,它 包围着细小颗粒 ,与所包围的颗粒一起组成胶团 。 孔隙水压力涉及的截面应是在胶团之间通过的宏观 上是平面的曲面 ,截面 (图 1b中虚线 )面积由胶团 之间接触面积和自由水所占面积构成 。对于由粗粒
力才能按阿基米德定律计算 。 需要指出的是 :土的水压率在与结构物接触处
的表面和土层内部一般是不同的 。结构物所受浮力 首先受控于与结构物接触处的土表面的水压率 ,当 接触面的水压率小于土层内部的水压率 (如接触面 因混凝土系现场浇注而成为胶结面 )时 ,结构物所 受浮力才受控于土层内部的水压率 。当按上述方法 计算时 ,应确保接触面的水压率不因接触紧密程度 的降低而增大 。当直接与结构物接触的土层较薄而 其水压率小于其下方土层的水压率时 ,还应校核由 上方土层与结构物构成的组合体的抗浮稳定性 。
(3)
式中 μ为土的给水度 , n为土的孔隙度 。由此得
ξ =μ/ n
(4)
因此 ,通过测定土的给水度和孔隙度可大致确
定土的水压率 。由于土的给水度可在 0与孔隙度之
间取值 ,根据 (4)式 ,土的水压率可在 0与 1 之间取
值。
凡影响自由水所占面积与孔隙所占面积之比的
因素都影响土的水压率 ,因自由水所占面积与结合
1. 1 孔隙水压力的表达
为使土的力学问题能用连续体力学解决 ,必须 把土看成连续体 。因此 ,在研究地下水的运动时 ,某 点的渗透速度是单位面积土截面的流量 (而不是实 际流速 ) ;在研究土体内力时 ,某点的应力是单位面 积土截面上的压力 。同样 ,与应力同量纲的孔隙水 压力也应是单位面积土截面上的水压力 。孔隙水压
2 与孔隙水压力有关的若干土力学计算问题
2. 1 浮力
地下水在静止状态下对底面水平 、在水位面以
下呈竖直柱状的结构物或底面水平 、以地表为顶面
的竖直柱状土体的浮力在数值上等于作用在结构物
或土体底面上的总孔隙水压力 ,据此并据 ( 1 )式可
得下式 :
f
=
ξγ w
hA
=
ξγ w
V
(5)
式中 f为浮力 , A 为结构物或土体底面积 , V 为
结构物或土体在地下水位面以下部分的体积 。
当结构物或土体位于地表水位面以下而地下水
与地表水连通并具有相同水位时 ,水在静止状态下 对结构物或土体的浮力在数值上等于作用在结构物
或土体底面上的总孔隙水压力与作用在结构物或土
体顶面上的总水体水压力之差 ,当结构物或土体顶
面水平时 ,据此并据 (1)式可得下式 :
土压力计算时是水土分算还是水土合算 ? 第一 种意见是水土分算 (或水土分算 ,有经验时可水土 合算 ) [ 4 ] (据文献 [ 1 ]之条文说明 ,上海 、广州有关标 准也持这种意见 ) 。第二种意见是水土合算 [ 5, 6 ] (据 文献 [ 1 ]之条文说明 ,深圳 、湖北有关标准也持这种
〔收稿日期 〕 2006 - 12 - 07
体由若干水平层状土层组成时 ,有效应力的变化可
因各层土的水压率不同而在各层交界处不连续 。
2. 3 有效自重应力和浮重度
根据土的有效应力表达式 ,土的竖向有效自重
应力是竖向总自重应力与孔隙水压力之差 ,因此 ,当
把土体视为半无限空间体时 ,由多个水平土层组成
的土体中某点的竖向有效自重应力 σc′z应按下式计 算:
和细粒共同构成的土 ,孔隙水压力涉及的截面应是 在颗粒之间 、胶团之间及颗粒与胶团之间通过的宏
观上是平面的曲面 ,截面面积由颗粒之间接触面积 、 胶团之间接触面积 、颗粒与胶团之间接触面积和自
由水所占面积构成 。在这些组成部分中 ,颗粒接触 面积所占比例很小 (比纯粗粒土中的还要小 ) ,可以 忽略不计 ;因公共结合水的存在 ,胶团之间接触面积 所占比例通常不能忽略 ,在颗粒组成固定的条件下 随结合水膜的变薄而增大 。另外 ,当胶团与胶团接 触时 ,一个胶团内的颗粒与另一个胶团内的颗粒并 不接触 ;当颗粒与胶团接触时 ,该颗粒与胶团内的颗 粒也并不接触 。因此 ,截面总面积几乎等于结合水 所占面积与自由水所占面积之和也即孔隙所占面
1. 3 孔隙水压力的变化规律
根据 (4)式和 (1)式 ,孔隙水压力可在 0和水体 水压力之间取值 。显然 ,粗粒土的水压率大于细粒 土 ,故在同等压力水头下 ,粗粒土的孔隙水压力也大 于细粒土 。当给水度接近于 0 时 ,因水压率接近于 0,故孔隙水压力接近于 0;当给水度接近于孔隙度 时 ,因水压率接近于 1,故孔隙水压力接近于水体水 压力 。当土体由若干水平层状土层组成时 ,孔隙水 压力的变化可因各层土的水压率不同而在各层交界 处不连续 ,当上层土的水压率大于下层土的水压率 时上层土的孔隙水压力可以大于下层土的孔隙水压 力。
水压力 u应用下式表达 :
u
=
ξγ w
h
(1)
式中 h 为压力水头 ,ξ是单位面积土截面上自
由水所占面积 ,也即在同等压力水头下土中某面所
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
体水压力 )之比 ,称水压率 。
1. 2 水压率的分析
不同的土有不同的水压率 。 对于由粗粒构成的土 (纯粗粒土 ) ,截面 (图 1a 中虚线 )面积由颗粒之间接触面积和自由水所占面 积构成 ,而颗粒之间接触面积最多只占截面面积的 百分之几 ,因此水压率接近于 1,在计算孔隙水压力 时将水压率取 1不会造成大的误差 。
m1
m2
m2
∑ ∑ ∑ σc′z =
γ i
hi
+
γ j
hj
-
ξγ m2 w
hj
(8)
i =1
j =1
j =1
式中 m 1 、m2 分别为计算点以上土层中水位面
以上和以下土层数 ,γi、γj 分别为水位面以上第 i层
土和水位面以下第 j层土的重度 , hi、hj 分别为水位
意见 ) ,文献 [ 5 ]之条文说明对此规定作了如下解 释 :按有效应力原理应进行水土分算 ,这种方法概念 比较明确 ,但粘性土孔隙水压力往往难以确定 ,故采 用水土合算 ,这种方法低估了水压力的作用 ,对此应 有足够认识 。第三种意见是根据经验确定是水土分 算还是水土合算 [ 7 ] ,这种意见对缺乏经验时如何计 算没有说明 。根据目前孔隙水压力和竖向有效自重 应力 (或浮重度 )计算方法 ,水土分算的墙背土压力 强度明显大于水土合算的墙背土压力强度 。
为什么细砂和粉砂最易发生流土和振动液化 ? 为什么包括潜蚀和流土的渗流破坏会在水力坡 度远远小于 1的情况下发生 ,又会在水力坡度远远 大于 1的情况下也不发生 ? 因此有必要对孔隙水压力问题加以认真的考 察 。本文提出了水压率的概念 ,以此为基础对与孔 隙水压力有关的问题作出了新的解答 。
1 水压率与孔隙水压力
动水头范围内是否一律考虑渗透力 ? 文献 [ 8 ] 认为应一律考虑渗透力 ;文献 [ 7 ]与 [ 9 ]认为有渗流 时应考虑渗透力 ;文献 [ 10 ]认为对透水性较强的土 体应考虑渗透力 ,对相对不透水的土体可不考虑渗 透力 ;文献 [ 11 ]与 [ 12 ]以 1 ×10 - 7 m / s的渗透系数 为界 ,渗透系数超过此值时计算渗透力 ,不超过此值 时不计算渗透力 。