水位骤降工况下粘土的强度问题讨论 [复制链接]

根据经典的摩尔库伦土力学理论，粘土的破坏强度可以用有效应力来表达：
A.有效强度=有效粘聚力+法向有效应力*tan(有效内摩擦角)

另外，又可以根据现场原位十字板得到粘土的原位不排水强度：B.Cu

那么假设分析水位骤降的工况的时候，由于粘土的渗透系数较小，当水位下降较快的时候粘土相当于是不透水的，这时候可以得出一个初步结论：粘土内部的孔压几乎还是滞后在高水位时候的高孔压，同时，外部的水位下降造成总应力下降，那么如果按照A.有效强度理论，”有效应力=总应力-孔压“就会很小，从而导致粘土的有效强度也会骤降！这时候可以认为粘土液化了？

可是各种教材和文献都提到，粘土是不会，或者不容易液化的，理由是由于粘土材料会有较高的粘聚力！

对于上述问题我的理解就是：
第一点：A.和B.应该结合一起用，这点在所有教材里面都忽略或者没有提到！就是对于粘土，当采用有效强度的理论时，得到的强度应该不小于原位不排水强度！因为通常粘土可能已经是存在有超固结的现象（不然按照有效强度理论，天然表层的粘土都应该是没有强度的，平常我们遇到的粘土都不会是正常固结的），A。只是为了反映固结对于强度增长的贡献，而B。才是最准确的原位强度值。

第二点：对于水位骤降的工况分析，不能单纯采用A。或者B。来分析，两者都是错误的方法，因为水位骤降影响了孔压的分布，此时总应力法不能反映孔压的变化，显然是不对的；而即使能够得到准确的孔压分布后来采用有效应力法也是不对的，因为没有考虑到粘土的天然固有强度（根据实验做出来的粘土有效粘聚力通常很小，不能反映超固结的影响）

欢迎大家讨论，指正！

  

  

    

  

        

感谢你的回复。
对于你说的第2点，是否可以这样理解：地下水位下降的情况下，处于地下水位以下的粘土还满足“不透水”的条件，土体处于饱和状态，而地下水位以上的粘土水可以流走，达到排水条件，土体处于非饱和状态，不能用有效应力原理来解释了。
还有一点值得讨论的是：地下水位下降的情况下，出现地面沉降，该部分沉降只是地下水位以上的土体压缩的变形量吗？和地下水位以下的土无关？

      

我认为这不是静力平衡问题，是渗流问题（李广信土力学P90下面，但此处不是稳定渗流）。水位下降瞬时高水位处孔压不变，总应力在这个瞬间是不变的。有效应力瞬时增加是因为与低水位形成水位坡降，形成从高水位向低水位的渗流，有效应力增加量等于渗流压力，将促成原高水位处的黏土排水固结压缩变形。孔压逐渐下降，变形调整，然后总应力逐渐下降，有效应力也逐渐下降。固结过程虽然慢，但存在；渗透力可能很大，造成渗透破坏，譬如大变形和流土。所以感觉这种情况主要是靠变形重新协调应力突变的。

另外，P91例3-1上面那句话，此时的水位下降应该算作荷载或附加应力p=γw*Δh。所以我上面按自重应力分析严格说是不对的。

你好！非常高兴你提出了这个看法。借此机会也可以对我原来的回答做一些补充。

1. 地下水位下降会导致地面出现沉降，这不仅对粘土适用，对沙土也是一样。有效应力的确增加，土的抗剪强度也因此增加，你的观点我认为是正确的。

2.我的第2点观点需要做一些澄清。这个问题原来的题主他（她）有一个设定或者是假设，那就是他（她）提到的”水位下降的时候粘土相当于是不透水的“（我们先不考虑他（她）这个假定是不是符合实际情况）。您提到的地下水位下降，我的理解是水可以流走，而不是题主所说的”不透水“。因此，假设条件变了。就会出现”无法解释“这样的现象。

3. 多说几句。我的第2点的观点来源是土的三轴实验。三轴实验中，土试样是包裹在不透水的橡皮膜中。其他条件不变，外界围压下降时（围压一般通过水压控制），如果土是粘土，一般就会出现我所说的负孔压。这种情况和题主所说的”不透水“类似。

我很推荐的几本土力学书分享给大家，John Atkinson的 Mechanics of Soils and Foundation (2007) 和 Muir Wood的 Soil Behavior and Critical State Soil Mechanics. 后面一个只有一个版本。前面一个还有1993年的版本。

欢迎继续讨论！

顺着这个问题再往下考虑：实际工程中，一般的粘性土层地下水位下降，经过一段时间，会出现一定量的地面沉降，也就是说土层压缩固结，必然有效应力增加，土的抗剪强度提高了。按照13楼第2点的观点，似乎就无法解释了。