論土骨架與滲透力

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1、第38卷第8期巖土工程學(xué)報(bào)Vol.38No.82016年.8月ChineseJournalofGeotechnicalEngineeringAug.2016DOI:10.11779/CJGE201608021論土骨架與滲透力李廣信(清華大學(xué)水沙科學(xué)與水利水電工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京100084)摘要:指出了土骨架的定義、成分即所占據(jù)的空間;認(rèn)為土力學(xué)就是研究土骨架的力學(xué)性質(zhì)及其影響因素的學(xué)科。用大量的例子,形象地說(shuō)明土骨架的潰散所造成的嚴(yán)重后果。從土的顆粒出發(fā)解釋了土中水的滲透力的機(jī)理,推導(dǎo)了滲透力的計(jì)算公式。特別指出,通常所謂的“滲透力就是滲透水流對(duì)于土骨架的拖曳力”的說(shuō)法是不全面的。

2、關(guān)鍵詞:土骨架;潰散;滲透力;推力中圖分類(lèi)號(hào):TU43文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1000–4548(2016)08–1522–07作者簡(jiǎn)介:李廣信(1941–),男,黑龍江賓縣人,教授,博士生導(dǎo)師,長(zhǎng)期從事土力學(xué)教學(xué)和土的本構(gòu)關(guān)系、土工合成材料工程、高土石壩以及地基基礎(chǔ)工程的科研工作。E-mail:ligx@tsinghua.edu.cn。OnsoilskeletonandseepageforceLIGuang-xing(StateKeyLaboratoryofHydroscienceandEngineering,DepartmentofHydraulicEngineering,Tsing

3、huaUniversity,Beijing100084,China)Abstract:Someconceptsarepointedout,includingthedefinitionofthesoilskeleton,itscompositionandthespaceoccupiedbythesoilskeleton.Itisindicatedthatsoilmechanicsisasubjecttostudythemechanicalpropertiesofthesoilskeletonanditsinfluencingfactors.Alargenumberofexampleswit

4、hsomeseriousconsequencesinducedbycollapseofthesoilskeletonareillustrated.Basedontheanalysisofforcesonparticles,themechanismofseepageforceinthesoilskeletonisexplained,andtheformulaforcalculatingtheseepageforceisderived.Inparticular,thatgenerallytheso-called“seepageforceisthedragforceofthesoilskele

5、tonbyflowofwater”isnotcomprehensive.Keywords:soilskeleton;collapse;seepageforce;thrust0引言整個(gè)土體的全部體(面)積。在土力學(xué)中,土骨架與滲透力是很重要的概念,在圖1所示的應(yīng)力狀態(tài)中,顆粒F(freedom)游[2]有效應(yīng)力原理、滲流固結(jié)理論、滲透變形、土坡穩(wěn)定離于傳力系統(tǒng)之外,似不應(yīng)屬于土骨架范疇。但在與砂土液化等一系列課題,都建立在這兩個(gè)概念的基其他應(yīng)力狀態(tài)體系下,它可能就會(huì)參與力的傳遞。所礎(chǔ)之上[1]。以我傾向于將所有固體土顆粒都計(jì)入土骨架之中,這樣,土骨架中的實(shí)體體積就等于nV,n是孔隙率;V1

6、土骨架為土體的體積(=土骨架的體積)。結(jié)合水、毛細(xì)水與自由水,一般不列入土骨架,而是與土骨架相互作用1.1定義與組成的流體,會(huì)影響土骨架的力學(xué)性質(zhì)。對(duì)于土力學(xué)中土骨架這個(gè)術(shù)語(yǔ),多數(shù)教材與教師1.2土骨架的體(面)積與密度都沒(méi)有特別的給予定義和解釋?zhuān)苯泳褪褂昧恕Kc圖2表示的是不同邊界條件下的土的體積,其中土的顆粒有什么關(guān)系?他有什么特性?它包含有哪些剛性邊界所包圍的體積通常大于土骨架的體積;柔性成分?邊界包圍的體積小于土骨架的體積,所以才有粗粒土其實(shí)土骨架與土顆粒的關(guān)系就像鋼絲網(wǎng)與鋼絲的關(guān)系一樣,是完全不同的概念。正確的理解應(yīng)當(dāng)是:───────基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(5127

7、9085);國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究土骨架是由土顆粒相互接觸與聯(lián)接形成的可以承擔(dān)與發(fā)展計(jì)劃(“973”)項(xiàng)目(2013CB036402);水沙科學(xué)與水利水電工傳遞有效應(yīng)力的構(gòu)架體,其孔隙中充滿(mǎn)了孔隙流體(液程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(2013-KY-4)態(tài)或氣態(tài)),但孔隙流體并不屬于土骨架。土骨架據(jù)有收稿日期:2016–05–19第8期李廣信.論土骨架與滲透力1523土中,土骨架的重量扣除土骨架中的顆粒的浮力后=?d-(1-n)?w=(1-n)?w(

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