谈有效应力原理的有效力与中和力

王国义，蒋宗全

（中电建成都建设投资有限公司，四川成都 610212）

0 引言

J.K.Mitchell认为太沙基关于饱和土体的有效应力原理是土力学的“拱心石“[1]。太沙基的有效应力原理也是土力学能够成为一门独立的力学学科的标志性理论支柱[2]。但太沙基有效应力原理的适用性从提出初期就有人提出质疑，至今还处于争论中。笔者[3]对太沙基有效应力原理的由来及核心内容进行分析，指出太沙基有效应力原理经试验观察建立，无理论基础，只适合于特定情况，不能用于现实中自然界岩土的水土压力计算。笔者[4-6]通过对岩土体水平截面的力平衡进行分析，通过引入给水度参数，推导出新饱和土有效应力原理公式，实现了“水土分算”与“水土合算”的统一计算。

笔者再次梳理思路，从水平截面的各个作用力关系出发，分析有效力与中和力组成，并且推导出土骨架浮力和浮重度计算公式，从一个新的视角阐述了新饱和土有效应力原理作用力（应力）之间的关系。

1 新饱和土有效应力原理分析

饱和岩土中土骨架是各向异性的，孔隙水（重力水）是各向同性的，在计算静止侧向水土压力时，土骨架应力要乘以侧向静止土压力系数k0， 侧向水土压力计算公式为：σ1=k0σ′+μ1。 式中：σ1为侧向总应力，kPa；σ′为平面上有效法向应力 （土骨架应力），kPa；μ1为水应力（太沙基认为是孔隙水压力），kPa。现重新梳理思路，对岩土水平截面进行分析。

为方便计算，假设研究的孔隙水压力都是静水压力。饱和土体包括土骨架 （由土颗粒组成，将不能传递静水压力的强结合水、弱结合水等的水颗粒与内部无传递孔隙水压力土颗粒组成的不规则体也视作“土颗粒”）和传递静水压力的孔隙水两部分。……