当前课程知识点:高等土力学 > 第3章 土的强度 > 3.5 土的排水与不排水强度 > 3.5.1 土的排水与不排水强度1
同学们好
下面我们学习第五节
土的排水与不排水强度
这一节包括三方面的内容
一、有效应力原理及孔压系数
二、砂土的排水和不排水强度
三、黏土的排水与不排水强度
关于有效应力原理
我们比较熟悉
其要点之一是
总应力等于有效应力加孔隙水压力
在静水条件下孔隙水压力u等于γw∙h
γw是水的重度
h是水的深度
在应用有效应力原理时
常常会有一些错误的认识
比如
有人认为黏土中的孔隙水压力
应该在γw∙h的基础上
进行折减
还有人认为
孔隙水只是土体的一部分
所以有效应力原理的表达式
应该修改为
σ=(1-n)σ'+nu
造成这些错误认识的主要原因是
没有搞清楚一些重要概念的本质
比如
土颗粒 土骨架 土体有什么区别
什么是有效应力?
土骨架是由相互接触的固体颗粒
所形成的架构
具有相应土体的
全部体积和全部截面积
有效应力是由土骨架承担和传递的那部分应力
而不是颗粒内部的应力
因为有效应力原理很重要
我们推导一下它的表达式
作为基础
我们先用经典的方式推导
这个土体单元受竖向应力σ的作用
过土体单元取一水平截面
并用该面附近
过颗粒接触点的曲面a-a代替
如果取严格的平面
将穿过土颗粒
而我们定义的有效应力
不是指颗粒内部的应力
用A表示土单元的横截面积
αc表示
颗粒接触点的水平面积之和
与A的比值
任意相邻两个土粒间的
相互作用力竖直向的分量为PSVi
则可给出总应力σ的表达式
土颗粒之间多为点接触
接触面积很小
则αc趋向于0
再结合有效应力的定义
则可得出有效应力原理的表达式
我们取严格的平面
可否推导出有效应力原理的公式呢
答案是肯定的
这就是有效应力原理的推导方法之二
取穿过土单元的水平面a-a
其面积为A
通过任意一个土颗粒i的
横截面积为Asi
该土颗粒受力竖直向的分量为PSVi
则Asi上的应力为
σsi=u+PSVi/Asi
考虑到该平面上
所有颗粒断面积之和为A∙(1-n)
可得所有颗粒断面上
竖直向的合力为
P1=ΣPSVi+A∙u∙(1-n)
n为孔隙率
显然
水压力的合力为P2=A∙u∙n
我们可进一步得出总合力
P=P1+P2的表达式
两边同时除以A
再结合有效应力的定义
则可得出有效应力原理的表达式
下面讨论下多孔介质的有效应力原理的适用范围
实践证明
有效应力原理对饱和土是适用的
但应用于岩石 混凝土
或非饱和土时
有效应力原理形式不同
究其原因
如图所示
某些多孔介质的孔隙
与固体可能都是连续的
固体的接触或连接面积不可忽略
下面讨论下孔隙压力系数
主要讨论三轴应力状态的孔压系数A与B
等向压缩条件下产生的孔压为Δu0
偏差应力条件下产生的孔压Δu1
则总的孔压为:
Δu=Δu0+Δu1
=B[Δσ3=A(Δσ1-Δσ3)]
在孔压系数B的表达式中
CV为孔隙流体的压缩系数
饱和土CV趋向于0
干土CV趋向于∞
CS为土骨架的体积压缩系数
一般比较大
可以得出
饱和土B=1
干土B=0
一些饱和岩石和土的孔压系数B的参考值
列在这个表中
对一般的黏土和砂土
饱和时B值取1
不会引起太大误差
特别是黏土
这个表给出了非饱和黏土的孔压系数B
随饱和度的变化
二者呈正相关关系
但不是线性关系
更不是相等的关系
在一般应力状态下
李广信认为
孔压增量Δu
除了与平均应力增量Δp
和广义剪应力增量Δq有关以外
还与qΔθ有关
可以写成
du=b(dp+adq+cqdθ)
以饱和土为例
b=1
a和c可以根据土的弹塑性理论求出
-0.1 岩土工程的学科特点与发展
-0.2 土力学学科的发展历史
-0.3 岩土工程实践的发展
-0.4 理论与工程的检验
-0.5 岩土工程的可持续发展
-第0章 绪论-作业
-1.0 概述
--1.0 概述
--1.0 概述-作业
-1.1 室内试验
--1.1 室内试验-作业
-1.2 模型试验
--1.2 模型试验
--1.2 模型试验-作业
-1.3 原位测试与现场观测
--1.3 原位测试与现场观测-作业
-1.4 试验的检验与验证
-2.1 概述
--2.1 概述
--2.1 概述-作业
-2.2 应力和应变
--2.2 应力和应变-作业
-2.3 土的应力变形特性
--2.3 土的应力变形特性-作业
-2.4 土的弹性模型
--2.4 土的弹性模型-作业
-2.5 土的弹塑性模型的一般原理
--2.5 土的弹塑性模型的一般原理-作业
-2.6 剑桥模型
--2.6 剑桥模型-习题
-2.7 其它典型弹塑性模型
--2.7 其它典型弹塑性模型-作业
-3.1 概述
--3.1 概述-作业
-3.2 土的抗剪强度的机理
--3.2 土的抗剪强度的机理-作业
-3.3 土的强度与土的物理性质
--3.3 土的强度与土的物理性质-作业
-3.4 影响土的强度的外部因素
--3.4 影响土的强度的外部因素-作业
-3.5 土的排水与不排水强度
--3.5 土的排水与不排水强度-作业
-3.6 土的强度理论
--3.6 土的强度理论-作业
-3.7 黏性土的抗拉强度
--3.7 黏性土的抗拉强度-作业
-4.1 概述
--4.1 概述
--4.1 概述-作业
-4.2 饱和土的渗透性和基本方程
--4.2 饱和土的渗透性和基本方程-作业
-4.3 饱和土二维渗流和流网
--4.3 饱和土二维渗流和流网-作业
-4.4 饱和渗流数值计算方法
--4.4 饱和渗流数值计算方法-作业
-4.5 非饱和土中水的形态和基质吸力
--4.5 非饱和土中水的形态和基质吸力-作业
-4.6 非饱和土土水特征曲线
--4.6 非饱和土土水特征曲线-作业
-4.7 非饱和土的渗透性和数值计算
--4.7 非饱和土的渗透性和数值计算-作业
-5.1 概述
--5.1 概述
-5.2 土的压缩与地基的沉降
--5.2 土的压缩与地基的沉降-作业
-5.3 地基沉降的计算方法
--5.3 地基沉降的计算方法-作业
-5.4 单向固结的普遍方程及一般问题
--5.4 单向固结普遍方程及一般问题-作业
-5.5 土的三维固结理论
--5.5 土的三维固结理论-作业
-5.6 关于土体固结的其他问题简介
--5.6 关于土体固结的其他问题简介-作业
-6.1 概述
--6.1 概述
-6.2 边坡稳定分析方法
-6.3 最小安全系数和潜在滑动面的搜索方法
-6.4 极限平衡法边坡稳定分析的一些结论
-6.5 塑性力学上下限定理简介
-6.6 基于有限单元法的边坡稳定分析
-6 边坡稳定分析-作业