应力作用下的孔隙水压力 一、 目的与意义 根据太沙基有效应力原理，在应力的作用下，土体体积变形和抗剪强度的变化，唯一决定于作用在土骨架上的有效应力。然而这一有效应力一般不能直接测定或直接计算，而是通过有效力原理，利用可以测定或可以计算的孔隙水压力来确定的(即σ ˊ=σ -μ )。因此，研究应力作用下的孔隙水压力的目的主要是进一步确定土中有效应力，以便进一步研究土的压缩变形和抗剪强度性状。例如下面将讨论的有效应力对抗剪强度的影响，以及有效压力对地基固结和地基稳定性的影响等。这是研究土的应力应变与强度关系中的一个有意义的问题。 为此，A．W．斯肯普顿(A．W．Skempton 1954)根据三轴试验的结果，引入了与土的性质有关的孔隙水压力系数 A、B，建立了轴对称条件的孔隙水压力方程，并应用于研究土的强度和变形性质。 二、轴对称应力条件下的孔隙水压力方程 轴对称应力条件下荷载应力增量引起的孔隙水压力可通过三轴剪切试验来研究。图 34-1所示为三轴剪切试验试样土单元体受到轴对称应力作用时，孔隙水压力和有效应力的变化过程。图 34-1(a)、(b)、(c)和(d)中的三个方块，按顺序分别表示土试样受到的轴对应力增量的作用力Δ σ 、在试样中产生的孔隙水压力增量Δ u和作用于土骨架的有效应力Δ σ ˊ。按试验的步骤，首先对试样施加等向围压力σc，待完全固结，使试样中的孔隙水压力完全消散至Δ u=0，围压力σc全部作用于土骨架成为有效应力σ ˊc，见图 34-1(a)，其意图是使试 样恢复至原位应力状态，然后，在不排水条件下，施加荷载应力增量，围压力为Δ σ3，轴向应力为Δ σ1，进行试验。按弹性理论应力叠加原理，把荷载应力增量分解为围压增量Δ σ3和轴压增量(Δ σ1-Δ σ3)两部分，分别见图34-1中(b)、(c)两种情况。在试验时应分别施加，先施加正应力部分，即施加等向围压力Δ σ3，见图34-1(b)。此时，由正应力引起的孔隙水压力为Δ u3。相应地，由有效应力原理得到作用于试样土骨架的有效应力为Δ σ ˊ3，即 Δ σ ˊ3=Δ σ3-Δu3 （34-1） 然后，继续施加轴向压力增量(Δ σ1-Δ σ3)，即施加剪应力进行剪切，见图34-1(c)。此时，土试样受轴向压力引起的孔隙水压力增量为Δ ul，相应土试样骨架受到的有效应力为 轴向： Δ σ ˊ1=Δ σ1-Δu1 （34-2） 径向： Δ σ ˊ3=0-Δ u1=-Δu1 （34-3） 土试样单元体受到轴对称应力增量Δ σ1和Δ σ3作用剪...
