高等土力学主要知识点整理李广信版.docx

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高等土力学主要知识点整理李广信版

第二章土的本构关系

（一）概述

材料的本构关系是反映其力学性能的数学表达式，一般为应力-应变时间-强度的关系，也称本构定律、本构方程。

土的强度是土受力变形的一个阶段，即微小应力增量小，发生无限大（或不可控制）应变增量，实际是本构关系一个组成部分，是土受力变形的最后阶段。

第一应力不变量

第二应力不变量

第三应力不变量

坐标系选择使剪应力为零

球应力张量

第一偏应力不变量

第二偏应力不变量

第二偏应力不变量

1.土的应力应变特性：

非线性（应变/加工硬化、应变/加工软化）、剪胀性、弹塑性、各向异性、结构性、流变性（蠕变、应力松弛）。

加工硬化：

应力随应变增加而增加，但增加速率越来越慢，最后趋于稳定（正常固结黏土、松砂）

加工软化：

应力一开始随应变增加而增加，超过一个峰值后，应力随应变增加而减小，最后趋于稳定（超固结黏土、松砂）

剪胀性：

剪应力引起的体积变化，含剪胀和剪缩

土的结构性：

由土颗粒空间排列集合、土中各相和颗粒间作用力造成，可明显提高土的强度和刚度。

灵敏度：

原状黏性土与重塑土的无侧限抗压强度之比

土的蠕变：

应力状态不变条件下，应变随时间逐渐增长的现象，随土的塑性、活动性、含水量增加而加剧

土的应力松弛:

维持应变不变，材料内应力随时间逐渐减小的现象

压硬性：

土的变形模量（指无侧限，压缩模指完全侧限）随围压而提高的现象。

2.影响土应力应变关系的条件：

应力水平（主要指围压，抗剪强度

或

随正应力

或围压

增加而升高；但破坏时应力比、砂土内摩擦角

常随围压增加而减小）、应力路径（密砂三轴试验时随中主应力增加，曲线初始模量增加，强度有所提高，体胀减小，应变软化加剧）、应力历史（固结度、拟似超固结）。

（二）土的本构关系模型

1.弹性模型

（1）线弹性模型，基于广义胡克定律，只需弹性模量E和泊松比

即可表示应力应变关系，如地基附加应力计算中的布辛尼斯克解或明德林解。

（2）非线性弹性模型。

割线模型，应力应变全量关系模型，E和

均为应力或应变的函数，不再是常量，可反映土变形的非线性及应力水平的影响，也可用于应变软化阶段；计算时可用迭代法，但不一定能保证解得稳定性和唯一性。

切线模型，增量应力应变关系的弹性模型，采用分段线性化广义胡克定律形式，E和

均为应力或应变的函数，但在每级增量下假设为不变的，可较好的描述土受力变形的过程。

邓肯-张双曲线模型：

反映土变形的非线性，把总变形中塑性变形部分也当做弹性变形处理，通过调整弹性常数来近似考虑这部分变形；用于增量计算，反映应力路径对变形的影响；通过回弹模量Eur和加荷模量Et的差别部分体现应力历史对变形的影响。

其缺陷，由于使用胡克定律，不能反映剪胀性，不能反映平均正应力对剪应变影响，即不能反映压缩和剪切的交叉影响；模型只考虑硬化，不能反映软化，不能反映各项异性。

，其中Ei表示初始变形模量，（σ1-σ3）ult表示极限偏差应力

a表示初始变形模量Ei的倒数

，b表示表示极限偏差应力的倒数

Rf为破坏比，

，

表示一定应变

=15%时土的强度，有峰值点的情况取

=

2.弹塑性模型：

把总变形分为弹性变形和塑性变形，用胡克定律计算弹性变形部分，用塑性理论计算塑性变形部分。

对塑性变形做三方面假定：

破坏准则和屈服准则、硬化规律、流动法则。

屈服准则：

判断弹塑性材料被施加一定应力增量后是加载、卸载或中性变载，是判断是否发生塑性变形的准则。

流动规则：

用于确定塑性应变增量的方向或塑性应变增量张量的各分量间比例关系，该理论规定塑性应变增量方向由由应力空间等塑性势面g决定，即应力空间中，塑性应变增量方向需与过该点的等塑性势面垂直，也称正交定律。

对稳定材料，塑性势面g和屈服面f必须是重合的，即g=f，称为相适应（相关联）的流动规则，令g≠f，称为不相适应（不相关联）的流动规则。

加工硬化定律：

计算一个给定的应力增量引起的塑性应变大小的准则

（1）剑桥模型：

在正常固结土和轻超固结土基础上建立，采用帽子屈服面和相适应的流动规则，以塑性体应变为硬化参数，是“临界状态土力学”的重要分支。

物态边界面:

正常固结黏土中，广义剪应力（

）、平均主应力（

）和比体积（v=1+e，e为孔隙比）三个变量间存在唯一性关系，在空间中形成的曲面称为物态边界面或罗斯柯面，它是以等压固结成NCL和临界状态线CSL为边界的

（2）莱特-邓肯模型：

在砂土基础上建立，采用不相适应流动规则，以塑性功Wp为硬化参数，反映砂土的强度和剪胀性。

（3）清华弹塑性模型：

根据试验确定的各应力状态下塑性应变增量方向根据相适应的流动规则确定其屈服面，再从试验结果确定硬化参数，而非直接先先假设屈服面和硬化参数。

（三）土的结构性及损伤模型

土的组构：

指颗粒、粒组、孔隙的几何排列方式

土的结构：

反应土的组成成分、空间排列、粒间作用力的综合特性。

土的结构性对力学性质影响额强烈程度称为土的结构性强弱。

建立损伤模型的步骤:

选择或确定一个或一组合适的损伤变量D;确定有效应力与损伤变量间的关系D=D（σ，ε），及损伤变量的本构关系；确定损伤变量函数表达式，即随应力应变增加材料的损伤发展规律。

第三章土的强度

（一）概述

土的强度与屈服：

土试样在一定应力状态及条件下，失稳或发生过大应变就是破坏，土的强度即一定状态下破坏时的应力状态。

屈服与强度并非总是一个概念，刚塑性及弹性-完全塑性，屈服即破坏，弹塑性则不同。

渐进破坏：

土体内应力大的点首先超过其峰值强度软化，软化后强度降低，原承担的剪应力超过其抗剪强度，超出的剪应力转移给相邻未软化土体，随后相邻土体软化，该过程持续进行导致整个土体破坏，称为渐进破坏。

（二）土的抗剪强度机理

土的抗剪强度主要由两部分组成：

摩擦强度和粘聚强度。

摩擦强度主要分为滑动与咬合，咬合会引起土的剪胀、颗粒破碎和重排列。

黏聚强度是指破坏面没有任何正应力作用下的抗剪强度，是由静电引力、范德华力、颗粒间胶结、颗粒间接触点的化合价键表观黏聚力等的综合作用。

土的抗剪强度机理比较复杂，实际上以上两类强度的综合。

某些特殊情下，如饱和砂土，毛细吸力使砂土颗粒间产生正的压应力，进而在砂土颗粒间产生摩擦强度，宏观上表现为“假黏聚力”；饱和黏土不排水条件下似乎无摩擦强度，由于超静孔压使破坏时所有的有效应力莫尔圆唯一，无法反映摩擦强度；正常固结黏土有效应力强度包线过原点，似乎不存在黏聚力，只不过其是固结应力函数，宏观上归入摩擦强度部分。

冰融围压：

围压达到某值后冻土中的冰开始融化，该围压称冰融围压。

温度越低，冰融围压越高。

冻土强度相关性质：

冻结砂土强度高于冻结黏土，冻结细沙强度最高；温度越低，强度越高；干密度越大，强度越高；围压超过冰融围压，强度降低

（三）影响土强度的因素

1.影响土强度因素两大类：

（1）土本身因素，主要是物理性质，即内因。

包括土的组成（最基本因素，如土颗粒矿物成分、颗粒大小与级配、颗粒形状、含水量或饱和度、黏土离子和胶结物种类）、土的状态（重要因素，如砂土相对密度、黏土孔隙比和颗粒比表面积）、土的结构本身（如黏土絮凝结构使原状土强度大于重塑土）。

滑动摩擦强度为线性，剪胀提高强度、减缩减小强度，颗粒破碎与重排列增加抗剪强度。

从另一个角度看，颗粒破碎使断裂颗粒残余部分更容易嵌入孔隙中，减少剪胀，颗粒重排列也减小剪胀，与不发生颗粒破碎与重排列的土比，实际是减小摩擦强度。

（2）外界条件，主要是应力应变条件，即外因。

包括围压σ3（影响峰值强度、应力应变关系及体应变关系）、中主应力σ3（尤其平面应变状态，强度指标φ随其增加而增加，用毕肖普参数b和洛德角θ表示）、中主应力方向（土强度的各向异性）、加载速率（如瞬时冲击荷载下强度提高、蠕变破坏时强度降低、因时效性产生的拟似超固结土）、温度（主要对有机质土）。

2.临界孔隙比：

三轴试验过程中，轴向应力几乎不变，轴向应变持续增加，最终试样体积几乎不变时的孔隙比。

砂试样在某一围压下排水试验，偏差应力达到（σ1-σ3）ult，试样体应变为零；或者该围压下进行固结不排水试验，破坏时超静孔压为零，该孔隙比为临界孔隙比。

围压增大，临界孔隙比减小。

3.真强度理论：

为反映孔隙比对黏土抗剪强度及指标影响，伏斯列夫把抗剪强度分为受孔隙比影响的黏聚分量ce和不受孔隙比影响的摩擦分量σtanφe，同一强度包线上各个试样破坏时的孔隙比（或饱和土含水量）是相同的。

（四）土的排水与不排水强度

1.有效应力原理：

饱和土体的总应力由土骨架承担的有效应力和孔隙水承担的孔隙水压力组成，土的强度及变形都是由有效应力决定的。

2.有效应力：

单位土体面积上所有颗粒间接触力在垂直于作用平面方向的力的分量总和。

3.孔压系数：

在不允许土中孔隙流体进出的情况下，由附加应力引起的超静孔隙水压力增量与总应力增量的比值。

4.砂土：

（1）排水条件。

一般围压时松砂应变硬化，密砂应变软化；相同围压下，松砂和密砂的极限偏差应力（σ1-σ3）ult相近，孔隙比e均接近砂土在该围压下的临界孔隙比ecr。

（2）固结不排水条件。

饱和试样体积试验过程中保持不变，试样孔隙比接近该围压下的临界孔隙比ecr时不产生超静孔压；孔隙比小于ecr时，产生负超静孔压，有效应力增加；孔隙比大于ecr时，产生正超静孔压，有效应力减小，特殊情况下可出现静态液化，即超静孔压急速增加，有效应力急剧减小，砂土呈流动状态，也称为“流滑”，其残余强度称为稳态强度。

（注:

固结不排水试验中先让试样试验在某一围压下固结，指的是该围压下临界孔隙比，及超静孔压为零。

）

5.黏土

（1）排水条件：

正常固结黏土强度包线过原点，应变硬化；超固结黏土应变软化，但随着固结应力增大，超过其历史上最大有效应力，则强度包线继续沿着正常固结土包线。

（2）固结不排水条件:

黏土强度指标一般用此指标。

（3）不固结不排水：

由于试样总体积不变，破坏时的有效应力莫尔圆只有一个，强度包线为一条水平线

（五）土的强度理论

四种古典强度理论（针对钢材等连续介质）：

最大正（拉）应力理论（第一强度理论）、最大正（拉）应变理论（第二强度理论）、最大剪应力理论（第三强度理论）、能量理论（第四强度理论）。

1.特雷斯卡准则：

针对金属材料提出，σ1-σ3=2kt，σ1-σ3=2kt+αtIt（广义）。

2.米泽斯准则：

八面体剪应力判断破坏的理论，主应力空间破坏面为正圆锥面，π平面轨迹为一个圆，（σ1-σ2）2+（σ2-σ3）2+（σ1-σ3）2=6km2

3.莫尔-库伦理论：

一个平面上抗剪强度大小取决于作用这个平面上正应力，主应力空间破坏面为不规则六棱锥面，π平面轨迹为不规则六边形，可用破坏应力比q/p=M表示土的强度。

τ=c+σtanφ，

4.莱特-邓肯破坏准则：

适用砂土的弹塑性模型，采用不相关联流动准则，屈服面、塑性势面和破坏面形状上一致，基本合理反映中主应力

影响。

5.松冈元-中井照夫准则：

三维主应力状态的三个莫尔圆对土的抗剪强度均有影响，强度理论公式包含三个剪切角。

6.双剪应力强度理论（俞茂鋐）：

土的破坏不仅取决于大主剪应力

，二是由三个主剪应力中两个较大的决定。

4.讨论：

（1）特雷斯卡准则和米泽斯准则没有反映平均主应力p（或应力第一不变量I1）对抗剪强度影响，未能反映土摩擦材料的特性，广义形式虽考虑p，但并非破坏面上正应力对抗剪强度影响，特雷斯卡准则是最大正应力准则，米泽斯准则是最大八面体剪应力准则，与土的摩擦强度不一致，只适合饱和黏土的不排水强度σ1-σ3=2cu

（2）莫尔-库伦准则描述剪切滑动面是抗剪强度τ与该面上正应力σ的关系，反映土作为松散材料的摩擦强度特点，但一是未反映中主应力

影响，二是令强度包线为直线，即内摩擦角

不随围压

或平均主应力p变化，均与实际不符。

一般条件下误差不大，但对平面应变问题，三轴试验所得

偏小，可做安全储备。

较大围压下，对超固结和正常固结黏土、软弱矿物颗粒的碎石和堆石料，修正

，即

。

（3）莱特-邓肯准则在砂土试验基础上建立，只有一个材料常数且易于通过三轴试验取得，反映平均主应力p（或应力第一不变量I1）及中主应力

影响，对抗剪强度影响，屈服面、塑性势面和破坏面形状上一致且没有角点，较合理。

修正后可反应平均主应力p对破坏应力比q/p=M影响，适用于砂土和正常固结黏土。

（4）隐式破坏准则包含在土本构模型中，一般不能单独用于极限平衡问题分析。

（六）黏土的抗拉强度

1.土体开裂主要是拉伸破坏引起，主要情况有不均匀沉降、滑动中拉伸裂缝、水力劈裂（孔隙水压力提高引起土中裂缝发生和发展的现象，如劈裂灌浆）。

2.既能判断拉伸、又能判断剪切破坏的理论为联合强度理论。

第四章土中水及其渗流

（一）基本概念

1.地下水分为:

上层滞水、潜水、承压水。

2.膨胀土在碱性环境下生成。

3.土中水可呈固态、液态和气态，其中液态水又分结合水、毛细水、重力水。

结合水黏滞性大、比热容大、介电常数低。

4.黏土的几点讨论：

（1）黏土颗粒带负电荷，潮湿黏土中插入直流电极，土颗粒带负电向阳极移动称为电泳，水分子向阴极移动称为电渗；

（2）带负电的黏土片和极化水分子、带正电的阳离子云等组成的扩散层称为扩散双电层；

（3）黏土颗粒与水间作用力主要为：

氢键作用、可交换阳离子水化作用、渗析、静电力、范德华力。

（4）黏土触变性，指黏性土结构扰动后强度降低，但静置后，土粒、离子、水分子间又组成新的平衡，土的强度又逐渐恢复的特性。

5.接触角的大小反映了液体和固体表面作用力的相对强弱，接触角越小，液体对固体表面的湿润能力越强。

6.土中的吸力包括基质吸力和渗透吸力。

基质吸力主要是毛细作用，渗透吸力由土中水溶液盐分浓度不同引起。

7.土-水特征曲线：

或称水分特征曲线，非饱和土的吸力与土的饱和度或含水量之间的关系曲线。

8.土的冻胀：

地基中水分的转移是冻胀的基本原因，需满足三个条件，低于水的冻结温度、可供给冻结锋面的充足的水分、土的颗粒与级配有利于产生冻胀。

土中孔隙的尺寸而非土粒本身决定冻胀，粗粒土及黏土一般非冻胀或弱冻胀，0.1mm是允许冰透镜体形成的最大颗粒尺寸，0.02mm是冻胀敏感的颗粒尺寸。

（二）土的渗透性

1.土中水的势能可分重力势、压力势（孔隙水压）、基质势（即广义毛细势，由表面张力引起，只存在于非饱和土体）、溶质势（渗透吸力，水溶液盐分浓度差引起）。

一般饱和土主要是重力势和压力势，非饱和土是重力势和基质势。

2.孔隙水压力：

与测压管连通的水压，一般分静孔压（由水的自重引起，不随时间变化）和超静孔压（由外部作用或边界条件变化引起的不同于静孔压的部分，会随时间消散，并伴以土体积的变化）。

稳定渗流孔压应归于静孔压。

3.影响土渗透的因素：

（1）土骨架影响。

颗粒组成（黏土颗粒主要是表面结合水与可交换阳离子，渗透性高岭石＞伊利石＞蒙脱石，水平向远大于垂直向；粗粒土为颗粒大小、形状、级配）、土的状态（主要是密度，孔隙比减小，渗透性减小）、土的结构（主要对黏性土，絮凝结构、触变性）。

（2）渗透流体影响。

黏滞系数、液体重度、双电层、盐含量等。

4.非饱和土渗透性：

气封闭状态（气体呈气泡状，被水包围，可随水一起流动）、水封闭状态（含水量很小，主要以水蒸气和结合水形式存在水被气体封闭隔离）、双开敞体系（气体和水都是连通的，均可流动）。

其渗透性不是常量，随着体积含水率θw（水体积占土体总体积比值；质量含水量与土密度无关，θw可反应土体体积不变时含水量与吸力变化、孔隙水的分布情况）减小而减小。

（三）渗透有关的工程问题

1.渗透力j：

是一种体积力，作用于单位体积土骨架，大小与水力坡降成正比，各向同性渗流时，方向与渗流场水力坡降方向一致。

2.渗透变形：

主要有流土（发生在无黏性土或黏性土中，向上的渗透力大于有效重度时，一定范围土粒处于悬浮、移动状态，一般发生在渗流出口；砂土的流土称为砂沸）、管涌（一般无黏性土，特别是缺失中间粒径情况，细颗粒在粗颗粒孔隙通道中移动、流失，随流速增大，粗颗粒亦被带走，形成贯通的通道）、两层土接触处的接触流土和接触冲刷。

3.渗透变形防治：

不透水材料阻断渗透路径；增长渗透路径以减小水力坡降；渗流出口处减压、盖重及反滤层防止流土和管涌发生，即上游挡、下游排。

如堤坝（防渗体、上游水平铺盖，下游排水盖重），基坑（地下连续墙；高压喷射注浆或水泥搅拌桩形成的防渗帷幕，分落底式、悬挂式）。

第五章土的压缩与固结

土是松散颗粒堆积体，土体应力变化时，体积改变，体积减小称为压缩。

饱和土在荷载作用下，部分水从土体中排出，超静孔隙水压力转化为土粒间有效应力，直至变形稳定，这一变形全过程称为固结。

（一）土的压缩与地基沉降

1.土压缩的主要因素：

（1）土体本身性状。

土粒粒度（产生滚动、滑动、挠曲或压碎）、成分、组成结构（絮凝结构与分散结构）；有机质含量；孔隙水；

（2）环境因素。

应力历史（超固结比，先期有效固结压力pc与现有土层覆盖固结压力ps的比值）、温度（主要是有机质土）。

黏土压缩的主要因素：

颗粒间水膜被挤薄、土粒间相对滑移达到密实状态、扁平状的土粒具有弹性产生挠曲变形。

压力去除后，土颗粒弹性挠曲卸荷回复和在电磁力作用下部分结合水又被吸入，出现弹性回弹（膨胀）。

2.沉降可能的原因：

（1）建筑物荷重（土体变形、固结时孔隙比变化）；

（2）环境荷载（土体干缩、地下水位下降）；（3）其他环境因素（振动引起土粒重排列、浸水湿陷或软化、地下洞穴、化学或生物腐蚀、采空区、整体剪切、变形-蠕变、滑坡、膨胀、冻融变形）.

3.沉降的类型：

（1）瞬时沉降（土骨架变形，饱和土不排水条件下土体变形）；

（2）固结沉降（超静水压力消散，自由水排出，土孔隙减小引起的沉降）；（3）次压缩沉降（结合水被挤出及土粒位置重调整、土骨架蠕变产生的压缩沉降）。

三种分量相互搭接，无法截然分开，某时段以一种分量为主。

4.沉降计算应考虑的因素：

（1）计算断面（根据地勘资料及建筑物布置，确定代表性的地基剖面，确定土层的垂直与水平分布、压缩层范围、排水层位置、边界条件等）；

（2）应力分析（荷载分布沿深度的有效自重应力及附加应力）；（3）计算参数（选取代表性土样通过试验获取土样参数，应尽量模拟真实压缩条件）；（4）计算模型（根据材料性状、变形维数、变形指标等实际条件合理选取）。

（二）地基沉降计算方法

1.弹性理论法

线性（非均质、均质）、非线性

2.工程实用法

单项压缩沉降法（分层总和法）：

计算简单，指标易测定，可考虑各土层条件、地下水位、基础性状，可计及压缩指标修正和地基土应力历史。

当基础面积远大于土层厚度或压缩层埋藏较深时，结果较好。

否则地基土有明显三向特性，结果偏小，应修正。

考虑三向变形效应的单向压缩沉降法（斯肯普顿-别伦法）：

将单向压缩公式中附加应力△p以不排水条件下饱和土瞬时加载产生的孔隙水压力增量△u代替，沉降过程即△u消散过程。

初始孔压系数由三轴试验测定，孔压系数A计及土的剪胀性，也考虑了应力历史。

缺点是三轴状态测得孔压用于一般状态，A随土变形而变形，较难测定，仅能用于基础对称轴上各点沉降。

三向变形效应法：

单向法各种优点且计及三向变形，计算总需采用泊松比ν和应力应变关系，实际应力条件下三轴试验测取较复杂。

弹性理论法:

天然土很少均质的，且不易计及实际复杂的边界条件，计算结果偏大。

仅适用于土质相对均质，基础面积小的一般房屋地基。

应力路径法：

室内三轴模拟原位应力路径，实测试样应变，再计算沉降，全面展示土整个变形过程，概念清晰。

缺陷：

一是试验工作量大；二是代表性点不易选；三是地基应力按弹性理论求，实际原位应力未必与计算应力相同；四是计算的总应力增量和有效应力增量不相等。

剑桥模型法:

考虑了土的剪胀（缩）性，同时解出垂直沉降、水平变形和固结过程中孔隙水压。

局限性：

一是仅适用于正常固结或弱超固结黏土，二是结论局限于重塑土。

3.经验法（现场试验法）：

荷载试验法、动力触探法、静力触探法、旁压仪法。

4.数值计算法：

有限元法、差分法、集总参数法。

（三）固结理论

1.太沙基单向固结理论基本假设：

（1）土体均质，完全饱和；

（2）土颗粒与水均不可压缩；（3）外荷载一次瞬时施加，且固结过程保持不变；（4）土体应力应变为线性关系，压缩系数为常数；（5）外力只引起土体上下方向的单向渗流与压缩；（6）服从达西定律，渗透系数不变；（7）土体变形完全是超静孔压消散引起。

2.固结度：

超静水压力消散程度，平均固结度反应压缩土层超静孔压消散程度。

单向固结条件下，超静水压定义的固结度等于土体变形表示的固结度。

3.按照单向固结理论计算的沉降速率比实际慢，主要原因之一是水平向排水加速超静孔压消散

4.太沙基-伦杜立克理论：

单向渗流固结理论的延伸，假设固结过程中土体内正应力之和不变，忽略应力应变的耦合作用，称为准三向固结理论，因与热传导方程形式类似，又称扩散方程。

5.比奥固结理论：

从弹性理论出发，满足土体的平衡条件、弹性应力-应变关系和变形协调条件，考虑水流连续条件。

推导中采用弹性应力-应变关系指标，由于实际中弹性指标不断变化，应力重分布，需要调整总应力以满足应力应变相容条件，总应力之和不断变化。

6.太沙基固结理论与比奥固结理论的比较

（1）建立方程的依据：

二者假定基本一致，级土骨架线弹性、小变形、渗流符合达西定律。

太沙基理论假设固结中正应力之和不变，比奥理论则是正应力之和不断变化，涉及应力重分布。

（2）孔隙水压与位移的联系：

太沙基理论只含孔隙水压1个未知量，与位移无关，不需引入几何方程，孔压消散仅由孔压初始条件、边界条件决定，与位移无关；比奥方程包含孔隙水压与位移的联立方程组，需引入几何方程将孔压与位移联系起来。

（3）孔隙压力随时间变化：

比奥理论受泊松比ν影响明显，泊松比ν大则固结快，较小泊松比ν下可能会出现曼代尔-克雷尔效应；太沙基理论与泊松比ν无关，不会出现该现象。

（4）总应力和变形协调条件：

太沙基理论处理多维固结问题时，由于忽略变形协调条件对总应力影响，结果是近似的；比奥理论考虑该影响，可借助计算机和有限元数值求解，广泛应用于各类工程问题。

7.曼代尔-克雷尔效应

定义：

不变的荷重施加于饱和土体某段时间内，孔隙水压在固结开始段先上升，超过应有的压力值，到某时刻后才开始下降，逐步消散，也称应力传递效应。

原因：

表面透水的地基施加荷重，靠近排水面的土体由于排水体积收缩，总应力与有效应力均增加，内部土体来不及排水变形，为满足土体变形协调，表层土体挤压内部土体，使应力增大，某个时段内总应力分量超过起始值，孔隙水由于受压其值上升。

总应力水平分量较垂直分量增长要快。

效应特点：

（1）地面排水效应越差，该效应越不明显，地面不透水时，几乎无该效应；

（2）随深度增加，超静孔压出现峰值的时间推后，且峰值越来越高；（3）该效应影响范围是x2-z2=a2的双曲线两曲线间，同一水平面z/a=0.5上，离基础轴线越近，效应越明显（a为基础半宽，z为深度）；（4）地面透水的土体中一点剪应力随时间变化，最大值可能在固结过程中基础边缘；（5）泊松比ν增大，该效应减小。

8.几点讨论

（1）沉降量与土层厚度之比小于10%，可直接应用太沙基理论；

（2）只有单向固结时，超静水压消散程度定义的固结度等于土体变形定义的固结度，实际由于应力重分布二者不等，且随固结度ν不同而变。

当a/H＞1，且ν较大时，太沙基单向理论才是足够精确的（a为基础半宽，H为上透水下不透水的压缩层厚）。

第六章土坡稳定性分析

（一）极限平衡法

瑞典条分法：

采用圆弧滑动面，不考虑土条间的作用力，所得的安全系数偏小，对平缓边坡在高孔隙水压力下进行有效应力分析误差较大。

简化毕肖普法：

采用圆弧滑动面，仅考虑土条间的法向力，忽略切向力，对均质土坡较精确，缺点是不能用于任意滑动面。

和瑞典条分法相比，说明土条间的切向力影响是主要的，法向力影响是次要的