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    快乐双彩 www.qqww3.com 关于静孔压与超静孔压的答疑与讨论

    2017-12-26 16:55  来源:岩土网  阅读:10005
    关于静和超静孔隙水压力的论文在《中国岩土网》上发表以后,引起不少回应,也有一些不同意见与质疑,当时没有及时回复。现已间隔时间较久,在原文处讨论读者也都不看了。在这里集中进行一些讨论,并乞不吝批评指正。

                 关于静孔压与超静孔压的答疑与讨论

    关于静和超静孔隙水压力的论文在《中国岩土网》上发表以后,引起不少回应,也有一些不同意见与质疑,当时没有及时回复。现已间隔时间较久,在原文处讨论读者也都不看了。在这里集中进行一些讨论,并乞不吝批评指正。

    1. 一些静孔隙水压力的例子(见图1

       在一个100cm高的开口钢筒内,有高50cm土,当筒内水位在50~100cm间变化时,土内的孔压变化都是静孔压及其变化,不存在超静孔压,见图1(a)。

       在一个50cm高装有饱和土的封闭钢筒内,提高其中的水压力(连通管内水位提高),土内的孔压变化也是静孔压的变化,不存在超静孔压,见图1(b)。

       一个50cm高的装有饱和土的开口钢筒,土面上设有一不透水的活塞,在活塞上加载,土内的孔压变化是静孔压的变化,也不存在超静孔压,见图1(c)。

      三轴试验中的饱和具有原位应力的试样,其排水閥关闭,通过试样的橡皮膜加围压sc,在土试样中产生的孔压是静孔压Du=sc,而非超静孔压。

    上面的4个例子的共同点是这些孔压的施加及其变化,都没有涉及土骨架的有效应力的变化,也就不会引起土骨架的变形。

    图1

    (a)                    (b)                      (c)                        (d)

    1种静孔隙水压力的情况

    见图2,莫尔圆 为原来的总应力莫尔圆,莫尔圆e为其相应的有效应力尔圆;莫尔圆为上述四种情况下增加水压力后的总应力莫尔圆,它对应的有效应力尔仍然是圆e??梢苑⑾稚鲜稣庑┣榭龆加幸桓龉餐奶氐?,那就是在孔隙水压力增加以后,图片未命名,土的有效应力并没有变化,其有效应力莫尔圆e既未移动,也不胀缩。这样增加的孔隙水压力就是静水压力。

    图2

    2 静孔压的莫尔圆     

    2. 一些超静孔隙水压力的例子(见图3

      在一个100cm高的开口钢筒内,装有高100cm饱和土,当筒内水位在50~100cm间快速变化时,土内的静孔压和超静孔压都在变化,见图3(a)。

       承压水含水层与上部的潜水层存在着水力联系(渗流),即承压水头变化也会导致潜水层变化,土层内的静孔压和超静孔压都也都是压变化的,直到土层完全固结。见图3(b)。

       一个50cm高装有饱和土的钢筒内,土面上设有一透水的活塞,在活塞上快速加载,土内的孔压增量是超静孔压,静孔压变化未变,见图3(c)。

       三轴试验的饱和试样的排水閥打开,通过试样的橡皮膜加围压sc,在土试样中产生开始时的孔压u=sc,然后随时间而消散,u=sc属于超静孔压, 见图3(d)。

    图3

    (a)                  (b)                      (c)                        (d)

    3 种存在超静孔隙水压力的情况

    图4

    (a)                                      (b)

    4 超静孔隙水压力的莫尔圆

      4u1是图1(d)的情况试样初始的静孔压,然后施加轴向偏差应力s1-s3,试样的总应力路径为一直线,在试样中将会产生超静孔压uf,直到试样破坏(4(b));如果震动或循环加载,孔压积累,有效应力莫尔圆左移直到破坏(??),产生超静孔压uf(4(a))。。

     在上述的集中情况下,(超静孔隙)水压力的变化,必然引起有效应力的变化,也必然引起饱和土体的应变,且图片未命名。

    3. 关于稳定渗流期中的孔隙水压力

     有人认为稳定渗流时存在渗透力就应有超静孔压,是一种误解。因为这时的渗透力是不随时间变化的,有效应力也是不变的,也就不会引起土骨架的变形,其对应的孔压属于静孔压。正如静水下存在浮力,也是体积力,但它不随时间而变化,对应的孔压属于静孔压。稳定渗流必然对应于一个水头(势)场,在这个场中,水头是随着位置变化的,即图片未命名,但不随时间而变化,即图片未命名。

     近年来,本人在《岩土网》上发了一批涉及土力学基本原理与概念的文章,往往以某些土力学的名词概念入题,兴之所至,古今中外,海阔天空,洋洋洒洒,恣意纵横。有时下笔千言,离题万里。在土力学界,我的文史哲知识可能是丰富的;而在文史领域,我的土力学知识肯定是最精通了。所以,在土力学这门最土的力学中,常?;嵋恍┣逍孪敕?;也会提出一些更通透和开展的理解。另一方面,将土力学知识用于文史哲领域也有所收获,比如我在《息壤考》一文中指出,在《山海经》中关于大禹治水所用的息壤应是杩槎、竹笼、条排等各类加筋土结构。这一意见被考古界所认同,认为解决了几千年来关于息壤的争论??烧饫辔恼乱灿衅浔撞?,即会在这里忽悠了岩土工界的青年们,在那边忽悠了那些书斋中的文士们。

     有的人就会被这种天文地理、国家社会、人文历史、世间万物的旁征博引,褒贬评述,比喻联想,,气势恢宏的文章所吓住,于是连呼大师,认为句句是真理。也有人比较清醒,?;嵩诶匣⑵は路⑾致斫?,提出质疑、纠错和批评。这些意见有很多是对的或值得进一步研讨的。切磋琢磨,交流辩驳,“就有道而正焉”,这种学术的讨论是很正常的。记得我在注册考试专家组命题,其中一道题我完成命题后按约定交给王长科互校,然后又经过初审和终审,一个很低级的错误竟没有被发觉,直到人工评卷时才发现。我在专家会上作了检讨,同时也质问长科:为什么没有看出这样明显的问题?他讪笑着说:我以为李老师的题不会有错。我只好声明:此乃广信,不可迷信。


    原文地址:论静孔隙水压力与超静孔隙水压力

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    我有话说

    全部评论(14)

    • drinkingbird发表于 01月12日 22:01这家伙很懒,没有个性签名!
    • (超过300字了,接上文)那这个负的超孔隙水压力,是不是为了适应有效应力原理,而人为规定的一个概念呢?类似于虚数i,虽然无物理意义,但是可以让有效应力原理完整?;蛘呤侨呛齭inx中的x,x由直角三角形的锐内角开始,逐渐进化成钝角,甚至大于180度,也可能进行成负的角度。但是从直角三角形是找不到它的样子了。
    点评:
    • drinkingbird发表于 01月12日 22:01这家伙很懒,没有个性签名!
    • 李老师:您好! 我有个问题想请教您。 超孔隙水压力为负,这个负值,是相对压强,还是绝对压强? 如果是相对压强,相对于大气压,大气压是101325Pa≈100kPa,那在总应力等于0的情况下,如果有效应力σ’≥100kPa,孔隙水压力u就负不下去了??? 而且这个负值和毛细压力无关吧?毛细压力需要固液气三相交界处,而本案例是饱和试件。即使是考虑卸载时,土试样膨胀,但是它周围有橡皮膜啊,空气进不去。 如果是绝对压强,水属于液体,静止状态下,它不能承受拉力吧?用吸管吸水杯中的饮料,其实还是大气压给压到嘴里的。如果吸十米呢?它肯定就吸不进去了,吸管的水面上,可以生成真空。那么怎么会有负的孔隙水压力呢?
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    • ligx88发表于 03月23日 21:24这家伙很懒,没有个性签名!
    • 也许张老师是讲地基沉降中的固结沉降部分,一般不包括砂土,因为饱和砂土地基土在附加应力下一般不会有超静孔压。
    点评:
    • ligx88发表于 03月23日 21:22这家伙很懒,没有个性签名!
    • hongxinghr1:砂土液化、流滑就是超静孔压。
    点评:
    • langwing发表于 03月19日 23:10这家伙很懒,没有个性签名!
    • 谢谢李教授
    点评:
    • zzt2001发表于 03月06日 11:30这家伙很懒,没有个性签名!
    • 李老师,谢谢您帮我们正确理解概念,避免以后走弯路。
    点评:
    • hongxinghr1发表于 02月21日 22:51这家伙很懒,没有个性签名!
    • 李老师,您好。我在听张丙印老师讲的土力学公开课,在"习题课3:土的压缩性和地基沉降计算"中张老师提到在砂土中不会产生超静孔隙水压力。我对此感到迷惑,我想得是应该会产生,但是会很快消散。麻烦您给解答一下,消除心里的迷惑。
    点评:
    • ligx88发表于 01月27日 20:31这家伙很懒,没有个性签名!
    • 该题的官方答案是对的。即画一个莫尔圆,半径是132,圆心坐标为264.找到该圆与横坐标两个交点分别为σ1=396、σ3=132、黏聚力为零,φ=30度。 σ1 =264+132=396kPa σ1=264-132=132kPa sin =0.5,所以φ=30
    七彩云霞发表于03月01日 17:06

    谢谢李老师,太感谢您了。

    点评:
    • 七彩云霞发表于 01月26日 15:30这家伙很懒,没有个性签名!
    • 李老师,2010年岩土考试下午第2题:已知砂土层中某点应力达到极限平衡时,过该点的最大剪应力平面上的法向应力和剪应力分别是264KPa和132KPa,求过该点的σ1、σ3、及砂土的内摩擦角φ。几个参考书上求得的结果都是σ1=396、σ3=132、φ=30.这个题目是不是有问题,请您给解答一下好吗?
    点评:
    • q695163878发表于 01月04日 09:35这家伙很懒,没有个性签名!
    • 小人有一点浅薄看法:静孔隙水压力和超静孔隙水压力主要还是在流场水头变化率的区别,流场水头变化率为常数并且无渗流破坏的话,宏观上就是稳定渗流,可以理解为流场与重力场在某个方向达到静力平衡,既然平衡了就当然不会土骨架的变形固结和有效应力的变化。流场水头变化率如果是非线性的,只要在流场内某个点达不到静力平衡,就会引起整个流场内的水头变化从而导致渗流体积力的变化从而导致无法静力平衡,导致产生固结,个人认为固结就是流场和重力场的非平衡到平衡的过程。所谓阴阳平衡,一阴一阳,不增不减,不上不下,不左不右,和而为一,一未道也。
    点评:
    • 水易发表于 01月03日 19:50
    • 静孔隙水压力和渗流中的稳定水压力总觉得容易混淆,读了之后觉得清楚了很多。新年快乐李老师。
    点评:
    • ligx88发表于 12月29日 15:11这家伙很懒,没有个性签名!
    • 相对应的,各种桩基础、墩基础、沉井基础和地下连续墙基础则一般是以侧壁摩阻力作为承载力的一部分的。 梅耶霍夫极限承载力理论只是把基底的滑动面向上延长到地面。把通常的基底以上深度?d的矩形超载,变为边长为d的三角形超载,其自重与侧壁摩阻力以?0,?0作用于滑动面上。当基础的埋深不深时,可以假设?=0?,这时可认为基底以上的土c=?=?=0。这样计算就可以大大简化计算??杉飧龀性亓砺奂纯捎糜谧ㄉ睿┗?,也可用于浅基础,在用于浅基础是常常忽略侧壁摩阻力。这与上述的定义并不矛盾。
    点评:
    • ligx88发表于 12月29日 15:09这家伙很懒,没有个性签名!
    • 关于深基础与浅基础的区别或定义,历来不是很明确的。在《建筑地基基础术语标准》(GB/T 50941-2014)中,采用了我的意见,是“埋深不超过5m, 或不超过基底最小宽度,在其承载力中不计入基础侧壁岩土摩阻力的基础”。 首先这是一个工程上的分类,因为其宽深比很小,其侧壁摩阻力所占比例很小,在工程设计上一般不予考虑;另一个普遍的作法是以其基础底面作半无限空间体的表面,采用布辛尼斯克应力解计算附加应力,计算其沉降。在工程设计上不考虑侧壁摩阻力这恐怕是各国的惯例。至于各种研究者、各种理论和学者们愿意去考虑是另一回事请?;褂形恼掠妹鞯铝纸饧扑愦笮头ぐ迩郴∠碌母郊佑α?,那与工程无关。
    点评:
    • q695163878发表于 12月28日 11:16这家伙很懒,没有个性签名!
    • 李大人好,小人最近在看贵校的基础工程教学课件,一位戴眼镜女施主所讲,在基础类型那一节,有个概念认为所谓浅基础是承载力无需考虑基础侧面摩阻力。贫道有个疑问,在梅耶霍夫承载力理论中,是考虑了基础侧面摩阻力的,将其等效为假定面上的应力从而得出破坏面,请大师解惑。在此歪楼,是不得已,怕大师看不到小人的问题。遥谢!
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