有效應(yīng)力原理（principle of effective stress）這是土力學(xué)區(qū)別于其他力學(xué)的一個重要原理。土是三相體系，對飽和土來說，是二相體系。外荷載作用后，土中應(yīng)力被土骨架和土中的水氣共同承擔(dān)，但是只有通過土顆粒傳遞的有效應(yīng)力才會使土產(chǎn)生變形，具有抗剪強(qiáng)度。而通過孔隙中的水氣傳遞的孔隙壓力對土的強(qiáng)度和變形沒有貢獻(xiàn)。這可以通過一個試驗理解：比如有兩土試樣，一個加水超過土表面若干，會發(fā)現(xiàn)土樣沒有壓縮；另一個表面放重物，很明顯土樣被壓縮了。盡管這兩個試樣表面都有荷載，但是結(jié)果不同。原因就是前一個是孔隙水壓，后一個是通過顆粒傳遞的，為有效應(yīng)力。就是飽和土的壓縮有個排水過程(孔隙水壓力消散的過程),只有排完水土才壓縮穩(wěn)定。再者在外荷載作用下，土中應(yīng)力被土骨架和土中的水氣共同承擔(dān)，水是沒有摩擦力的，只有土粒間的壓力(有效應(yīng)力)產(chǎn)生摩擦力(摩擦力是土抗剪強(qiáng)度的一部分)。

中文名

有效應(yīng)力原理

外文名

principle of effective stress

提出者

太沙基（K. Terzaghi）

所屬范疇

土力學(xué)

表達(dá)式

σ =σ′+μ

提出時間

1923年

適用領(lǐng)域范圍

水利科技,巖石力學(xué),土力學(xué),巖土工程

適用領(lǐng)域

水利科技,巖石力學(xué),土力學(xué),巖土工程

簡介

太沙基（K. Terzaghi）早在1923年就提出了有效應(yīng)力原理的基本概念，闡明了粒材料與連續(xù)固體材料在應(yīng)力--應(yīng)變關(guān)系上的重大區(qū)別，從而使土力學(xué)成為一門獨(dú)立學(xué)科的重要標(biāo)志。

原理

Terzaghi從試驗中觀察到在飽和土體中土的變形及強(qiáng)度與土體中的有效應(yīng)力σ′密切相關(guān)，并建立了有效應(yīng)力原理:σ =σ′+μ

式中:σ為平面上法向總應(yīng)力, kPa; σ′為平面上有效法向應(yīng)力, kPa; μ為孔隙水壓力, kPa。

有效應(yīng)力原理闡明了碎散顆粒材料與連續(xù)固體材料在應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系上的重大區(qū)別，有效應(yīng)力原理表示研究平面上的總應(yīng)力、有效應(yīng)力與孔隙水壓力三者之間的關(guān)系：當(dāng)總應(yīng)力保持不變時，孔隙水壓力與有效應(yīng)力可以相互轉(zhuǎn)化，即：有效孔隙水壓力減小等于有效應(yīng)力的等量增加。

要點

1.飽和土體內(nèi)任意平面上受到的總應(yīng)力可分為有效應(yīng)力和孔隙水壓力兩部分，其間關(guān)系總是滿足：σ =σ′+μ

2.土的變形（壓縮）與強(qiáng)度的變化都只取決于有效應(yīng)力的變化。

應(yīng)用

根據(jù)這一原理，通常采取加強(qiáng)土體排水措施，促使孔隙水壓力消散，以便增大有效應(yīng)力，達(dá)到提高工程穩(wěn)定性的目的。在巖石力學(xué)和地震學(xué)中，也有人用這一原理來解釋巖石強(qiáng)度的變化和地震前兆。

參考書目

K．太沙基著，徐志英譯；《理論土力學(xué)》，地質(zhì)出版社，北京，1960。（K. Terzaghi，Theoretical Soil Mechanics，John Wiley & Sons，New York，1943.）

巖石力學(xué)、土力學(xué)、巖土工程

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