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有效应力原理是否存在？ 李伟利 广东南海国际建筑设计有限公司，广东 佛山528000 摘要：本文通过学习，对有效应力原理提出质疑，并从本构模型、孔隙水压、渗透固结、进行分析，认为：有效应力原理从理论到实践，都存在着巨大缺陷，是经不起实践和检验的，有效应力原理是不存在的。 关键词：有效应力原理； 本构模型； 孔隙水压力； 渗透固结 有效应力原理，作为土力学的核心自诞生的那天起，一直被世界各国地质学家们所推宠。仅管其间，也曾有一些学者对有效应力原理怀疑、并提出批评，却丝毫没有影响其原理的应用、推广。如“1935年秋, 太沙基回到奥地利, 而等待他的, 却是对他的土力学基本原理持怀疑态度的同僚们的猛烈批评文章。太沙基与付略里希。联名发表了三十三页的答复文章, 充分地论证了土力学原理是正确无误的?近年来国内的一些学者，对有效应力原理也提出了一些看法，却被认为是“有意或者无意推翻或者改写有效就力原理”[2]。那么；有效应力原理究竟有没有问题？能否作为土力学的基石？能否引导土力学朝着正确的方向发展？是我们岩土人必须面对的问题。确切地说，有效应力原理，作为土力学的基础理论、引导着土力学也快接近百年了。它既不象传统的经典理论，象万有引力放之四海而皆准阿基米德Roscoe与他的学生(1958～1963)创建剑桥模型至今，各国学者已发展了数百个本构模型，但得到工程界普遍认可的极少，严格地说尚没有”[3]。而今；更有人把有效应力原理应用到混凝土、煤层、沥青路面。继续幻想着它、能够解决更多的问题。难道有效应力原理真的那么有效？以我看、就目前地质界的普遍认可、信赖的基础上，不断发现有效应力原理、存在诸多问题和争议。如果要以审视、质疑的眼光、看待有效应力原理，那问题可就大多了。规结起来可以得出：有效应力原理，是不存在的；是不能真实地反映、无粘性饱和土体、应力应变本构关系的；有效应力原理，在模型的设计上有缺陷，环境条件的假设、与实际情况差异较大；推理不严谨，表达式、概念、违背基本的物理学常识；似是而非的想当然、多于理性的实践；事实上、有效应力原理，只讲了砂土（无粘性土）在渗透过程中，砂土的自重与浮容重之间的关系，其实质、是地下水的静力学问题、是阿基米德定律在地下水运动过程中的一般现象。如果把它的作用加以放大，再将这一现象、赋予复杂的土力学应力－应变关系、或单纯的以此建立土力学模型，可能是土力学本构模型理论，难有重大突破的重要原因。长此以往，可能对岩土力学的研究、发展，造成灾难性的后果。 1有效应力原理及力学模型 １．1有效应力原理本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布科技名词定义中文名称：有效应力原理 英文名称：principle of effective stress 所属学科： 水利科技（一级学科）；岩石力学、土力学、岩土工程（二级学科） ；土力学（水利）（三级学科） 　　太沙基（K. Terzaghi）早在1923年就提出了有效应力原理的基本概念，阐明了碎散颗粒材料与连续固体材料在应力--应变关系上的重大区别，从而使土力学成为一门独立学科的重要标志。这是土力学区别于其他力学的一个重要原理。我们知道土是三相体系，对饱和土来说，是二相体系。外荷载作用后，土中应力被土骨架和土中的水气共同承担，但是只有通过土颗粒传递的有效应力才会使土产生变形，具有抗剪强度。而通过孔隙中的水气传递的孔隙压力对土的强度和变形没有贡献。这可以通过一个试验理解：比如有两土试样，一个加水超过土表面若干，我们会发现土样没有压缩；另一个表面放重物，很明显土样被压缩了。尽管这两个试样表面都有荷载，但是结果不同。原因就是前一个是孔隙水压，后一个是通过颗粒传递的，为有效应力。就是饱和土的压缩有个排水过程(孔隙水压力消散的过程),只有排完水土才压缩稳定.再者在外荷载作用下，土中应力被土骨架和土中的水气共同承担,水是没有摩擦力的,只有土粒间的压力(有效应力)产生摩擦力(摩擦力是土抗剪强度的一部分) 　　Terzaghi从试验中观察到在饱和土体中土的变形及强度与土体中的有效应力σ′密切相关,并建立了有效应力原理: 　　σ =σ′+μ 　　式中:σ为平面上法向总应力, kPa;σ′为平面上有效法向应力, kPa;μ为孔隙水压力, kPa。 有效应力原理阐明了碎散颗粒材料与连续固体材料在应力—应变关系上的重大区别,有效应力原理表示研究平面上的总应力、有效应力与孔隙水压力三者之间的关系:当总应力保持不变时,孔隙水压力与有效应力可以相互转化,即:有效孔隙水压力减小等于有效应力的等量增加。有效应力原理Figure 1 图1 Figure 2 图2