总应力

总应力，有效应力

1.前者是指受荷后土中某点的总应力变化的轨迹，它与加荷条件有关，而与土质和土的排水条件无关

后者则指在已知的总应力条件下，土中某点有效应力变化的轨迹，它不仅与加荷条件有关，而且也与土体排水条件及土的初始状态、初始固结条件及土类等土质条件有关。

2.根据Terzaghi饱和土固结理论，土的总应力=超静孔压+有效应力.土体在荷载作用下超静孔压随时间发生变化，因此某点的应力状态也会发生变化.当用应力路径来表示时，总应力路径指在p-q平面上点的变化轨迹(三轴实验中，p=(σ1+σ3)/2，q=(σ1-σ3)/2，都是总应力).有效应力路径(三轴实验中，p“=(σ1“+σ3“)/2，q“=(σ1“-σ3“)/2)，都是有效应力.至于如何区分两者，在应力路径中，总应力路径是条直线，有效应力路径是条曲线，其变化性状因土的固结状态(超固结、正常固结以及欠固结)不同而各异.

3.利用应力圆上的顶点作为特征点，各应力变化的一系列圆就有一系列特征点的连线。

其特征点坐标为p=(σ1+σ3)/2，q=(σ1-σ3)/2。这是总应力。有效应力就是减去孔隙水压力即可。

目前国内检测内摩擦角和粘聚力都是通过快剪试验，这种试验不考虑排水，测得的是总应力下的内摩擦角。而一般计算程序也都是利用这种内摩擦角来计算，这样一来，如果放在水下，总应力

会发生变化。

而国外比较新的设计理论是采用有效内摩擦角，其值不受水的影

响。

建议选用固结快剪70%

临时性工程建议用固结快剪峰均值（重要性工程取最小平均值），永久性工程建议取固结快剪峰的粘聚力50％、内摩擦角减小2度。但应根据当地经验确定为

主。

水下粘聚力,水下内摩擦角怎么确定?

1、水下内摩擦角为10度时，水上就为10+3，即加上3度。

2、水上粘聚力为10Kpa时，水上就为10+5Kpa，即加上5Kpa。

以上两条参数主要用于水工大坝的填土计算，对于基坑而言，可以适当减小，即水上内摩擦角+2度，水下粘聚力+1~3Kpa。

影响土的抗剪强度的因素是很多的，同一种土，只要试验方法不一样，那么其抗剪强度也不一样，一般说来，主要是以下一些因素

1 土粒的矿物成分、形成与级配

土粒越大，形状越不规则，表面越是粗糙，则抗剪强度越大。一般颗粒越粗，形状往往越不规则，磨圆与磨光的程度较差，因此，砂土中值随其级配中粗粒组成部分的增加而提高。粘性土的矿物成分不同，土粘表面结合水和电分子力不同，其粘聚力也不同。土中含有各种胶结物质，可使增大。

2 原始密度的影响

土的原始密度越大，土料间的咬合(联锁)作用越强，受剪时首先需克服咬合作用，才能产生相对滑动。此外，土的密度大也意味着土粒间孔隙小、接触紧密、原始内聚力较大。因此原始密度对抗剪强度有很大影响，密度高的土，抗剪强度大。

3 含水量的影响

含水量增加时，抗剪强度降低，这是因为水分在较大土粒表面形成润滑剂，使摩擦阻力降低。对细小的粘土粒，含水量增加时，结合水膜变厚，甚至增加自由水，则土粒之间的电分子力减弱，使粘聚力降低。联系实际，凡是山坡滑动，通常都在雨后，雨水入渗使山坡土中含水量增加，降低土的抗剪强度，导致山坡失稳滑动。

4 土的结构

土的结构破坏使土丧失加固粘聚力，故原状土的抗剪强度高于同样密度和含水量的重塑土。

5 有效法向应力的影响

随着土中有效应力的增大，土骨架压缩，部分土结构破坏而颗粒密度增加，其结果是使土中摩擦力和原始粘聚力增大，加固粘聚力降低。对一般土，增加的强度比降低的要多，故随着法向有效应力的增大，土的抗剪强度增加。土样在法向应力作用下，在固结过程中的不同时刻，有效压力不同，因而具有不同的抗剪强度。当 = 时，抗剪强度最高。

6 预加压力的影响

天然的超压土(OCR>1)，因历史上曾受过较现今作用压力为大的有效压力的压密，因此具有较正常压密土(OCR =1)高的抗剪强度。反之，欠压密状态的土(OCR <1)，因压密程度不足，抗剪强度比正常压密土要低。

影响土的抗剪强度指标的因素很多，如土的类型、密度、含水量及受力条件等。根据现有的测试设备和技术条件，欲准确测定土的抗剪强度指标是较为困难的，只能作近似模拟。尽管直接剪切仪本身有很多缺点，然而由于其设备简单，试样制备、安装方便，操作容易掌握，试验费用低，至今仍为工程单位广泛采用。三轴仪是目前测定土的抗剪强度较为完善的仪器，但其设备较复杂，试验操作较繁锁，试验费用较高。在实际工程中，应在符合国家规范的前提下，选用适合的试验方法，以达到双赢的效果，即不仅能满足工程的需要，又最节约经

济。

请问在设计计算中，常常要用到静止土压力系数，而计算静止土压力系数要知道土的有效内摩擦角，一般地质报告中只提供土的内摩擦角标准值，请问如何确定土的有效内摩擦角？我看别人在计算时通常是取1.3倍内摩擦角标准值，这个有根据吗？规范或者业内有个普遍被大家认可的计算方法吗？

确定土的有效内摩擦角，是试验方法确定，如果设计在勘察任务书上要明确需要提供土的有效内摩擦角。那么，勘察单位就要采用有效应力法进行土的抗剪试验。即在试验中要测试“土的孔隙水压力”提供土的有效内摩擦角。

一般地质报告中只提供土的内摩擦角标准值，是“总应力”法试验结果，它包含“土的孔隙水压力”在内。是直剪试验，受仪器条件的限制，不能测土样中的孔隙水压力的变化，所以只能用总压力强度指标表示。

土的有效内摩擦角，要用三轴试验获得。一般而言，一种土的有效内摩擦角υ'与有效内聚力c'应该是常数。无论是UU、CU、CD的试验结果，都可以获得相同的υ'、c'值，它不受试验方法而变。

UU 试验结果使得不出υ'、c'值；

CD试验时试样中不产生u（孔隙水压力）总应力即为有效应力，其结果是cd、υd实际上就是υ'、c'。

一般情况下，cd、υd略大于υ'、c'。

CU试验结果，他是同时测定u（孔隙水压力）的方法，它可以获得υ'、c'。

要详细理解，请参阅“土力学原理”一书（赵成刚等编，清华大学出版社 2004）。

因此，所谓1.3倍那毫无根据，同时也没有建立在统计的基础上，更谈不上他们之间的相关系数的可信度。这样的断言是害人不浅。它比总应力法提供土的内摩擦角标准值还大1.3倍（数据），您可以想一想，这样的数据区计算土坝或挡土墙的稳定，其结果是存在着多大的不安全因素，您要承担巨大的风险。

这里奉劝那些无知的所谓“岩土”人士，要踏实些，不要乱下结论。同一个土样，用同一种方法试验，测得抗剪强度只有一个值；但却有两个强度的表示形式：

1、总应力强度τ=c+σtanυ

2、人们认识到只有有效应力变化才能引起强度的变化，因此将上述公式（库仑公式）用有效应力概念表示：τ=c’+σ’tanυ’=c’+（σ-u)tanυ

CD试验时间较长，故通常不用它来求得土的c'和υ'从事应用角度考虑，地质报告中CD试验数据值基本近似于有效内摩擦角。