通俗說明孔隙水壓力，有效應力的概念？

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通俗說明孔隙水壓力，有效應力的概念，二者的關係

按太沙基的滲流固結理論模型：有效應力可以理解為彈簧的力，孔隙水壓力就是在孔隙里的水壓力（含固結工程中超孔隙水壓力），詳見下圖。推薦書籍《土力學》李廣信。

（太沙基博士圖源：百度百科）下面是飽和土滲流固結模型（圖片來源：《土力學》（第2版）李廣信，P120，自己拍的）

問題里說要通俗，那就通俗地打個比方吧——把土看成一塊海綿。

首先說為啥這麼比喻，因為土和海綿一樣是多孔介質，干土是硬邦邦的固體，干海綿也是硬邦邦的，而它們都有一種相同的特點，都能吸水，（這裡只討論飽和狀態，即只有水和固體二相情況）。

其次說說問題里的孔隙水壓力是怎麼回事，海綿吸飽水後，只需要用手輕輕一壓，水就會被擠出來。這個使水往外跑的趨勢的來源，就是孔隙水壓力。同理，土也有類似的特點。

最後來說有效應力，海綿是化學聚合物，本來就是有韌性的東西，有一定的抗變形能力。土的細觀力學告訴我們土顆粒之間也有很多相互作用力，例如摩擦力，粘聚力等等……當這些力匯聚一起的時候，使得土也獲得了跟海綿一樣的抵禦外界作用使其變形的能力，可以簡單理解為有效應力。

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16.12.04更新：

感謝 @鶴運的指正，擠壓海綿等於施加荷載，這時水往外跑的趨勢應為超孔隙水壓力。應該改一下：海綿吸水後，不擠壓時水與海綿一起維持海綿的形狀，這時候水與海綿間的作用力為孔隙水壓力。

總壓力等於孔隙水壓力和有效應力之和

有效應力可以理解為對外界水壓力的反作用力.如果是非飽和土,有效應力是負值,因為代表的是土壤對水的吸力.

固結或者形變只改變土壤密度,不會改變各數值間的關係.

孔隙水壓力，你簡單理解為我們平常的靜水壓力即可（計算也一樣）。

有效應力是相對於總應力而言，孔隙水壓力加有效應力就是總應力了。所以計算有效應力可以通過計算總應力（採用飽和重度）及孔隙水壓力間接計算。

有效應力可以簡單理解為土顆粒（不含水）所產生的應力。

固結的本質就是超靜孔隙水壓力減少，有效應力增加的過程（這個過程總應力不變）。

壓力是由孔隙水和土體顆粒骨架共同承擔，總壓力等於孔隙水壓力和有效應力之和。

在固結過程中，隨著孔隙水的排出，孔隙水壓力轉移到土體顆粒骨架上，當孔隙水壓力完全轉移到土體顆粒骨架上時，固結完成。總應力不變，遵循有效應力原理。

土是由三相組成包括土顆粒空氣和水

空氣和水存在於土顆粒骨架里的空隙中

土體受到應力作用

這個作用就會由土顆粒骨架和空隙中的水承擔

因為土是疏鬆結構空氣不承擔力

於是就有了有效應力（土骨架承擔的應力）和孔隙水壓力（土體中水承擔的應力）

有效應力. effective stress 分為不飽和土和飽和圖的情況下. terzaghi 的定義是在飽和情況下，不考慮pore air pressure ,但其實我們大多數情況下面臨的都是非飽和土，一共有四項，air ,soil water and air-water interface. bishop 定義了不飽和土的有效應力，並引入了soil suction. 地球上三分之一的surface是非飽和狀態，雖然以飽和土力學去考慮是保守估計，但真正了解土壤的mechanism還是要考慮不飽和情況. unsaturated soil mechanics 還是很好玩的.

老師講得不夠生動形象嗎(捂臉跑

我以前是做了一些題就徹底明白了，開始也是雲里霧裡

一瓶可樂，

捏它，總應力=可樂瓶應力+可樂內部應力=有效應力+孔隙水壓力；

搖它，依然是總應力=可樂瓶應力+可樂應力=有效應力+孔隙水壓力，但如果可樂裡面壓力過大就會爆掉，就是超過原來的可樂壓力，即超孔隙水壓，這個壓力太大的話，可樂就爆了，學名液化；

當然，可樂里有水也有氣，就聯通液體的壓力方面，可以認為是相通的。