2016年12月11日,大家一起刷新岩土工程的基本概念!暂时的目标是每天刷新一个基本概念,针对一个概念深入剖析、理解。期待着大家抛去完美主义,放下自我保护,畅所欲言,专注成长,共同的进步。特别声明,本人水平有限并不是来给大家上课,仅仅是想起到一个剖砖引玉的作用,更确切地说是求拍砖,所以如果文字中有说的不对的地方期待着各位的指正也希望不会惊吓到大家!
DAY3
有效应力
如果学过其它基础力学比如材料力学,应力是它们里面非常基础和简单的一个概念。在此不再赘述。那土力学里面怎么又提出一个有效应力的概念呢?有必要么?有啥区别呢?由于土体是一个三相体也就是土体里面有三种相态的物质(相态的意思就是物质的状态,常见的有固态、液态、气态。还有一些比较少见的比如液晶、等离子等等),哪三态呢?固态、液态、气态。而材料力学,一般情况下是研究单一相态的物质,通常是固态。相态方面的差异会不会影响力学性质的研究呢?会的。多了的两种相态中气态其实对力学性质影响比较小(一般考虑气态物质为空气吧!如果是其它气体比如氮气、氦气就不太清楚了。),因为空气能提供的抵抗外界荷载的力量实在有限(即使假设全是封闭气泡相对土颗粒提供的力量,空气提供的也是很小很小的吧!自己的想法,没有试验过。)。而液体的影响则比较大,液体首先是密度就比较大,那密度大同样体积质量就比较大,质量比较大惯性就比较大,惯性比较大你想改变它的状态就需要付出更大的力,所以水本身也能提供更大的力维持现在的状态。不信你拿同一只针管抽吸空气和抽吸水分别试一下。其次,水的粘滞性相比空气也大的多,当排出通道不是很顺畅(黏性土排出通道就比无黏性土更加不顺畅)的土体受力时,水会提供更大的抵抗力。再次,水本身的压缩性也比空气小的多,不然怎么会有液压工具!
综上一番分析,多出来的两个相态确实会影响土体的力学分析,尤其是液态的水。也就是在土体受力的过程中,液态水提供抵抗外力的力量和土颗粒提供的力量一样是不可忽略的一种内力。你忽略了它当你计算土颗粒内力的时候会和实际情况有很大的差距。这样有效应力的概念就有了提出的需求。而有效应力就是真真正正施加在土颗粒上(土颗粒和土体的区别要清楚!)的应力。我们更关注的是有效应力,因为像土体的压缩、土体的固结导致的强度增加、土坡稳定性、地基承载力都是有效应力控制的。至于液态水受力以后啥情况我们并不关心。
期待各位的回复!以后再补充吧。