在外部荷载作用下,土体中产生附加应力。对饱和土,土体中任一点的附加应力σ是由粒间接触点的有效应力σ′和孔隙水压力u承担。

为了模拟饱和土体受到附加应力作用后,在土中所产生的孔隙水压力u以及u与σ′随时间t的变化规律,太沙基最早提出了一个弹簧活塞模型来说明此问题(图5-3)。

图5-3 饱和土体渗流固结模型

在一个盛满水的圆筒中装有一个带活塞的弹簧,活塞上有许多透水孔。弹簧代表土颗粒骨架,水代表孔隙中的水,带孔活塞代表透水孔隙。t为任意时间,σ′为有效应力,u为孔隙水压力。

在向活塞上部施加外力前,弹簧不受力,圆筒内置有静水压力。现在向活塞上部施加一个附加应力σ,施加外力的瞬间,水来不及从活塞的孔隙中排出,水的体积不变,活塞不下降,弹簧不变形(不受力)。此时,全部的作用力由圆筒中的水承担,产生超孔隙水压力(图5-3a)。

随着时间的增加,钢筒中的水开始从活塞空隙中向外排出,受压后活塞开始下降,此时弹簧受力产生压缩变形,在这个过程中施加的附加应力是由弹簧和水共同承担的(图5-3b)。

最后,随着外力作用下产生的超孔隙水全部顺孔隙排出,施加的附加应力完全由弹簧承担,水将不再受力(图5-3c)。

实验过程完全描述了饱和土体在外力作用下产生排水固结的过程。这说明,饱和土体的渗透固结就是孔隙水压力逐渐消散、有效应力不断增加的过程。

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文章来源：天狐定制

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