有几点提出来供大家讨论:
1. 土体的有效应力原理明确表明了土的强度由有效应力控制;土的不排水强度本质上也由有效应力决定的;
2. 为了便于理解,我们选取土体中一个单元块来解释。按照题主所叙述的工况,水位在下降,题主说的对,周围对土体单元块的总应力下降(水压下降),但是,这时候要注意,土体单元的孔隙水压(pore-water pressure)也变化了,甚至会有负孔隙水压产生(因为土体单元“想”保持平衡(equilibrium)),最后的结果应用有效应力原理(有效应力=总应力-孔压)解释就是:总应力降低,孔压降低(甚至有负孔压产生,取决于水位骤降多少,注意,土体的水压现在不再是静水压分布),最后的结果是有效应力不变,既然有效应力不变,土单元的强度就不变。
3. 有一个非常重要的概念值得澄清:即使是粘土,它的有效粘聚力也是几乎没有的(除了cemented soil,也许翻译做“胶结土“)。我们发现粘土似乎有”粘聚力“是因为有负孔压存在(粘土的颗粒很小,它的air-entry value (进气值) 很大,当我们减小了它的周围应力时,负孔压会产生(或者说吸力,但是这个粘土仍然是饱和土),这样有效应力还是很大,应用有效应力原理可以发现土体的强度还是在那里的,这样土体就不会坍塌,好像“粘”起来了一样)。题主其实也说到了” 实验做出来的粘土有效粘聚力通常很小“。一个简单的例子就是:我们把一块粘土放在水里面去,一会儿我们可以看到,它坍塌了,就是因为负孔隙水压不存在了(因为浸到水里了,然而水压是连续的,土中的水压等于周围的水压),有效应力几乎消失了。可以说,所有的土体除了cemented soil, 有效粘聚力(true cohesion)都等于零。饱和粘土表现出来的粘聚力英文叫做“apparent cohesion”. Apparent cohesion= (pore air pressure – pore water pressure)*tan (effective friction angle). Pore air pressure 通常假设就是零。我们可以发现,如果孔隙水压是负值,apparent cohesion会是正值,就好象粘土有粘聚力一样。相反,饱和沙土是几乎没有这种apparent cohesion的,因为它的颗粒较大(进气值较小),很难有很大的负孔压。一旦负孔压变大,它就变成非饱和土了,有效应力原理不再适用。