含毛细饱和区土层中有效自重应力的快速计算方法.pdfVIP

第４９卷第５期山西建筑Ｖｏｌ．４９Ｎｏ．５

·５８·２０２３年３月Ｍａｒ．２０２３

ＳＨＡＮＸＩＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ

１０．１３７１９／ｊ．ｃｎｋｉ．１００９－６８２５．２０２３．０５．０１５

ＤＯＩ：

含毛细饱和区土层中有效自重应力的快速计算方法★

１２２

韩亮，秦卿，陈晓杰

（１．华北科技学院安全工程学院，北京１０１６０１；２．山东化工技师学院化学工程系，山东滕州２７７５９９）

摘要：毛细饱和区的存在，使得有效自重应力的计算相对烦琐。尤其在考察有效自重应力分布时，很难直接绘制出各土层

的分布曲线。为解决上述问题，以包含毛细饱和区的各土层有效自重应力计算为例，推导得出了可以快速计算土层中有效自

重应力的方法，解释了毛细饱和区土体有效自重应力变化的本质。应用该方法，可以快速、高效地计算、绘制土层中有效自重

应力的分布，对于土力学毛细饱和区相关知识点的理解和应用起到了积极的作用。

关键词：毛细饱和区；土层；有效自重应力；快速计算

中图分类号：ＴＵ４３１文献标识码：Ａ１００９－６８２５（２０２３）０５－００５８－０３

文章编号：

１问题的提出

众所周知，毛细饱和区内的自由水因受到表面张力

的作用，在土颗粒孔隙内，将被提升至一定高度，这种现

象称之为土的毛细现象。在毛细饱和区内，孔隙水压力

不同于传统的静水压力（正值），表现为吸力（负值）。由

于孔隙水压力分布的变化，在包含毛细饱和区的土层中，

有效自重应力将不能直接使用“地下水位以上用天然容

重，地下水位以下用浮容重”的计算方法，而是需要先计

算出各点的孔隙水压力，进而通过有效应力原理间接求［２］

点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，计算各点的有效自重应力并绘制曲线。

得，计算过程相对烦琐。尤其在考察有效自重应力分布

计算结果如表１所示。

时，很难直接绘制出各土层的分布曲线。为了探究毛细

表１按照有效应力原理计算得到的各点有效自重应力

饱和区土体有效自重应力变化的本质，笔者结合日常教

总自重应力有效自重应力′

点号位置σｚ孔隙水压力ｕσｚ

学，总结出一套含毛细饱和区土层中有