荷载的讨论之一水土压力计算方法讨论
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要 建 立 在 正 确 的 概 念 之 上 ， 文 作 为 一 个 课 程 作 业 ， 求 将 水 本 力 土 压 力 的 概 念 表 述 清 楚 ． 对 其 计 算 方 法 加 以讨 论 。 南 于 水 土 且 压 力 的计 算 和 有 效 应 力 及 抗 剪 强 度 理 论 有关 ， 文先 讨论 这 两 本
如在 图 ２ ｂ的 土 层 中 ．由 于 水 头 差 而 发生 自下 而 上 的 渗 一
流 时 ． 于 Ａ点 有 对
【 ＝ 『
和 ： 的 变形 （ 土 压缩 ） 与强 度 的变 化都 仅 取 决于有 效 应 力 的变 化 。
１１ 非 饱 和 土有 效 应 力 原理 。 于 非 饱 和 土 ， ｉ ｏ （９ ０ 等 ．２ ． 对 Ｂｓ ｐ １６ ） ｈ
科 技 教 育
农 经 科 ０ 年 ３ 第０ 忖 总 ９期） 村 济 技２１ 第２卷 ５月 第２ ２ （ ３
荷载的讨论之一水土压力计算方法讨论
向亚 卿 ， 富 强 ｚ梁 翻 娟 ｚ 马 。
（． １湖北 水利 水 电职 业技 术学 院 ． 北 武汉 湖
４０ ７ ： ３ ０ ０
２ 中国水利 水 电第 三工程 局 有 限公 司． ． 陕西 西安
两种 压 力 随深 度 的 分布 ． 图 １ ｂ所 示 。 如 一
２２ 渗 流 作 用 下 的 两种 应 力 －
在 渗 流 作 Ｊ 下 ． 体 中 的 有 效 应 力 及 孑 隙 水 压 力 将 会 发 生 ｝ ｝ ｊ 土 Ｌ
变 化 。如 在 图 ２ ａ的 土层 中 ． 于 水头 差 而 发生 自上 而下 的 渗 一 由 流 时 ． 于 Ａ 点 有 对
终 了 时应 等 于零 ， △ｕ表 示 。 用
１１ 有效 应 力原 理 ．
根据 有 效 应 力 原 理 ． 于 土体 自重 对 Ａ 点 作 用 的有 效 应 力 由
应 为 ： ： 一 ＝ 一 州 ２ ｕ ．胁 ｙ ｈ 式 中 ： 土 的 浮 重度 ， Ｎ ｍ 。 ＾一 ｙ ｋ ／ （） ７
基 本 概念 、 明 了碎散 颗 粒 材料 与 连 续 固体 材料 在应 力一 应 变关 阐 系 上 的重 大 区别 ， 而使 土 力学 成 为一 门独 立 学科 的 重要 标 志 。 从 任 这 有 三个 概 念 需 要 明 确 ： 效 应 力 （ｆ ｃｉ ｔ ｓ） 由 有 ｅ ｅｔ ｅｓｅｓ是 ｖ ｒ 颗 粒 问 接 触 点 传 递 的 应 力 ， 使 土 的 颗 粒 产 生位 移 ， 起 土 体 会 引
个 理 论 ， 讨论 水 土 压力 的 计算 方 法 。 后
１ 有 效应 力原理
太 沙 基 （ ．ｅｚｇ ｉ 在 １ ２ ＫＴ ｒ ｈ ） ａ 早 ９ ３年 就 提 出 了有 效 应 力 原 理 的
（ ａ
图 １ 自重 作 用 下 的两 种 应 力
（ ｂ）
图 １ ａ为 处 于 水 下 的 饱 和 土 层 ．在 地 面 下 ｈ 一 ２深 处 的 Ａ
［ 摘
算 和 水 土合 算 两 种计 算 方 法 ； 力 求将 概 念 表 述 清 楚 。 且
７０ １ ） １０ ６
要 ］ 坑 支护 结 构 上 的 水 土 压 力计 算 一 直存 在 争 议 。 在 有 效 应 力 及 抗 剪 强 度 理 论 的基 础 上 ， 论 了水 土 分 基 讨
［ 键 词 ］ 土压 力计 算 ； 效应 力 ； 剪 强度 ； 土 分 算 ； 土合 算 关 水 有 抗 水 水
的变 形 和 强 度 的 变 化 的 应 力 ， Ｏ 表 示 ；Ｌ 水 压 力 （ ｏｅｗ ｔ 用 － 孑隙 ｐ ｒ ａｅ ｒ
点 ， 于 土体 自震 对地 面 以下 Ａ 点处 作 用 的垂 向总 应 力 盯 为 ： 由
ｏ－＇ ｊ ２ － ＋ ３ｈ （） ５
式 申：
水 的 重 度 ，Ｎ ｒ ； 一 土 的饱 和 重 度 ，Ｎｍ３ ｋ ，３ ｎ ｋ／ 。
Ａ 点处 由孔 隙 水 传 递 的静 水 压 力 ， 孔 隙 水 压 力 为 ： 即 ｕ－ （Ｊ ２ －￣ １ ｙｈ （） ６
ｐｅｓｒ） ｒ ｕｅ 由孔 隙 水 传 递 的应 力 ， 不 能 直 接 引 起 土 体 的 变 形 和 ｓ 它 强 度 变 化 ， 称 为 中性 力 ， 随 时 间 而 变 化 ， ｕ表 示 ； 静 叉 不 用 超 孔 隙水 压力 （ｘｅｓ ｏｅｗ ｔ ｒｓｕｅ 由 外 荷 引 起 的超 出 静 水 ｅｃｓ ｐ ｒ ａ ｒ ｅｓｒ） ｅｐ 位 以 上 的 那 部 分 孔 隙 水 压 力 。它 在 同结 过 程 中 不 断 变 化 ， 结 固
１１１ 饱 和 土 体 的 有 效 应 力 原 理 。作 用 于 饱 和 土体 内某 截 面 上 ．． 总 的 正 应力 Ｏ 由两 部 分组 成 ： 部 分 为孔 隙水 压 力 ｕ 另 一 部 分 － 一 ，
为 有 效 应 力 Ｏ ， 和 土 中总 应 力 与 孑 隙 水 压 力 、 效 应 力 之 间 － 饱 Ｌ 有 存 在 如 下 关 系 ：＝ “ －－ Ｏ Ｏ＋ （） １
前 儿 年 ． 坑 支 护 结 构 上 的水 土 压 力 计 算 成 为 岩 土工 程 界 基 ２ １ 自重 应 力作 用下 的 两 种 应 力 ．
的一 个焦 点 问 题 。 对 于 基 坑 板 桩 支 护 ， 直 存 在 着 水 土 分 算 和 一 水 土 合算 两 种 计 算 方 法 。对 于这 些 算 法 的理 解 和 讨 论 的 基 础 需
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ｃ￣ ｔ ｒ ＝
ｕＴ （＋ ） － ￣ Ａｈ Ｈ ｏ－ ， ￣ Ｈ＋ ）ｙ － Ａｈ － ｙＨ－， Ａｈ － Ｈ ％ ＇ ｇ －
（） ８
上 式是 研 究土 体 固结 和 强 度 的重 要 理论 基 础 。其 认 为 ： 和 饱 土 体 内 任～ 平 面上 受 到 的 总 应 力等 于 有 效 麻 力 加孔 隙 水 力 之
如在 图 ２ ｂ的 土 层 中 ．由 于 水 头 差 而 发生 自下 而 上 的 渗 一
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和 ： 的 变形 （ 土 压缩 ） 与强 度 的变 化都 仅 取 决于有 效 应 力 的变 化 。
１１ 非 饱 和 土有 效 应 力 原理 。 于 非 饱 和 土 ， ｉ ｏ （９ ０ 等 ．２ ． 对 Ｂｓ ｐ １６ ） ｈ
科 技 教 育
农 经 科 ０ 年 ３ 第０ 忖 总 ９期） 村 济 技２１ 第２卷 ５月 第２ ２ （ ３
荷载的讨论之一水土压力计算方法讨论
向亚 卿 ， 富 强 ｚ梁 翻 娟 ｚ 马 。
（． １湖北 水利 水 电职 业技 术学 院 ． 北 武汉 湖
４０ ７ ： ３ ０ ０
２ 中国水利 水 电第 三工程 局 有 限公 司． ． 陕西 西安
两种 压 力 随深 度 的 分布 ． 图 １ ｂ所 示 。 如 一
２２ 渗 流 作 用 下 的 两种 应 力 －
在 渗 流 作 Ｊ 下 ． 体 中 的 有 效 应 力 及 孑 隙 水 压 力 将 会 发 生 ｝ ｝ ｊ 土 Ｌ
变 化 。如 在 图 ２ ａ的 土层 中 ． 于 水头 差 而 发生 自上 而下 的 渗 一 由 流 时 ． 于 Ａ 点 有 对
终 了 时应 等 于零 ， △ｕ表 示 。 用
１１ 有效 应 力原 理 ．
根据 有 效 应 力 原 理 ． 于 土体 自重 对 Ａ 点 作 用 的有 效 应 力 由
应 为 ： ： 一 ＝ 一 州 ２ ｕ ．胁 ｙ ｈ 式 中 ： 土 的 浮 重度 ， Ｎ ｍ 。 ＾一 ｙ ｋ ／ （） ７
基 本 概念 、 明 了碎散 颗 粒 材料 与 连 续 固体 材料 在应 力一 应 变关 阐 系 上 的重 大 区别 ， 而使 土 力学 成 为一 门独 立 学科 的 重要 标 志 。 从 任 这 有 三个 概 念 需 要 明 确 ： 效 应 力 （ｆ ｃｉ ｔ ｓ） 由 有 ｅ ｅｔ ｅｓｅｓ是 ｖ ｒ 颗 粒 问 接 触 点 传 递 的 应 力 ， 使 土 的 颗 粒 产 生位 移 ， 起 土 体 会 引
个 理 论 ， 讨论 水 土 压力 的 计算 方 法 。 后
１ 有 效应 力原理
太 沙 基 （ ．ｅｚｇ ｉ 在 １ ２ ＫＴ ｒ ｈ ） ａ 早 ９ ３年 就 提 出 了有 效 应 力 原 理 的
（ ａ
图 １ 自重 作 用 下 的两 种 应 力
（ ｂ）
图 １ ａ为 处 于 水 下 的 饱 和 土 层 ．在 地 面 下 ｈ 一 ２深 处 的 Ａ
［ 摘
算 和 水 土合 算 两 种计 算 方 法 ； 力 求将 概 念 表 述 清 楚 。 且
７０ １ ） １０ ６
要 ］ 坑 支护 结 构 上 的 水 土 压 力计 算 一 直存 在 争 议 。 在 有 效 应 力 及 抗 剪 强 度 理 论 的基 础 上 ， 论 了水 土 分 基 讨
［ 键 词 ］ 土压 力计 算 ； 效应 力 ； 剪 强度 ； 土 分 算 ； 土合 算 关 水 有 抗 水 水
的变 形 和 强 度 的 变 化 的 应 力 ， Ｏ 表 示 ；Ｌ 水 压 力 （ ｏｅｗ ｔ 用 － 孑隙 ｐ ｒ ａｅ ｒ
点 ， 于 土体 自震 对地 面 以下 Ａ 点处 作 用 的垂 向总 应 力 盯 为 ： 由
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式 申：
水 的 重 度 ，Ｎ ｒ ； 一 土 的饱 和 重 度 ，Ｎｍ３ ｋ ，３ ｎ ｋ／ 。
Ａ 点处 由孔 隙 水 传 递 的静 水 压 力 ， 孔 隙 水 压 力 为 ： 即 ｕ－ （Ｊ ２ －￣ １ ｙｈ （） ６
ｐｅｓｒ） ｒ ｕｅ 由孔 隙 水 传 递 的应 力 ， 不 能 直 接 引 起 土 体 的 变 形 和 ｓ 它 强 度 变 化 ， 称 为 中性 力 ， 随 时 间 而 变 化 ， ｕ表 示 ； 静 叉 不 用 超 孔 隙水 压力 （ｘｅｓ ｏｅｗ ｔ ｒｓｕｅ 由 外 荷 引 起 的超 出 静 水 ｅｃｓ ｐ ｒ ａ ｒ ｅｓｒ） ｅｐ 位 以 上 的 那 部 分 孔 隙 水 压 力 。它 在 同结 过 程 中 不 断 变 化 ， 结 固
１１１ 饱 和 土 体 的 有 效 应 力 原 理 。作 用 于 饱 和 土体 内某 截 面 上 ．． 总 的 正 应力 Ｏ 由两 部 分组 成 ： 部 分 为孔 隙水 压 力 ｕ 另 一 部 分 － 一 ，
为 有 效 应 力 Ｏ ， 和 土 中总 应 力 与 孑 隙 水 压 力 、 效 应 力 之 间 － 饱 Ｌ 有 存 在 如 下 关 系 ：＝ “ －－ Ｏ Ｏ＋ （） １
前 儿 年 ． 坑 支 护 结 构 上 的水 土 压 力 计 算 成 为 岩 土工 程 界 基 ２ １ 自重 应 力作 用下 的 两 种 应 力 ．
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（） ８
上 式是 研 究土 体 固结 和 强 度 的重 要 理论 基 础 。其 认 为 ： 和 饱 土 体 内 任～ 平 面上 受 到 的 总 应 力等 于 有 效 麻 力 加孔 隙 水 力 之