概述简介

实验研究指出，土的抗剪强度不仅与土的性质有关，还与试验时的排水条件、剪切速率、应力状态和应力历史等许多因素有关，其中最重要的是试验时的排水条件，根据K.太沙基(Terzaghi)的有效应力概念，上体内的剪应力只能由土的骨架承担，因此，土的抗剪强度τf应表示为剪切破坏面上的法向有效应力σ'的函数，库仑公式应修改为

其中

式中：σ‘——剪切破坏面上的法向有效应力，kPa；

c'——有效黏聚力，kPa；

ψ'——有效内摩擦角，度；

u——孔隙水压力，kPa。

因此，土的抗剪强度有两种表达方法，一种是以总应力σ表示剪切破坏面上的法向应力，抗剪强度表达式即为库仑公式，称为抗剪强度总应力法，相应的c.ψ称为总应力强度指标(参数)；另一种则以有效应力σ'表示剪切破坏面上的法向应力，其表达式为式(5-11)，称为抗剪强度有效应力法，c'和ψ'称为有效应力强度指标(参数)。虽然试验研究表明，土的抗剪强度取决于土粒间的有效应力，然而，由库仑公式建立的概念在应用上比较方便，在工程上仍一直沿用至今。1

有效应力法的优缺点优点：理论上比较严格，能较好地反映抗剪强度的实质，能检验土体处于不同固结情况下的稳定性。

缺点：孔隙水压力的正确测定比较困难。

有效抗剪强度指标的确定设对一组饱和黏性土试样作固结不排水试验，取至少3个试样分别施加不同的侧压力σ3，然后施加竖向压力，使试件受剪破坏，记录剪破时竖向压力△σ1和剪破时的孔隙水压力μf。则试件上的有效大主应力为：

试件上的有效小主应力为：

以(σ'1-σ'3)为直径画一个极限应力圆，3个试样可得到三个不同的极限圆。作这三个极限应力圆的公共切线，即为土的抗剪强度包线，通常可近似取一直线，从直线上得出土的有效内摩擦角ψ'。上的有效黏聚力c'。1

土压力计算中的有效应力法太沙基饱和土有效应力原理公式：σ =σ′+μ

式中：σ为总应力；σ′为有效应力；μ为孔隙水压力。
总应力为由固体颗粒、孔隙中的水和气体共同承担的应力；有效应力为土颗粒间的接触应力，控制着土体体积变化和抗剪强度。
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:孔隙水压力的减小等于有效应力的等量增加。
采用有效应力法计算主动土压力的基本公式如下（被动土压力同理）：

其中：pα——第i层土中计算点的主动土压力

σz——土中竖向总应力

μα——孔隙水压力

kα,i——第i层土的主动土压力系数

ci——第i层土的有效粘聚力

其中土压力系数的计算方法由具体的土压力理论确定。
采用有效应力法计算土压力时,需要采用有效应力强度指标——有效内摩擦φ’和有效粘聚力c’。有效应力强度指标可以通过固结不排水试验或固结排水试验得到。对于渗透性好的土，例如砂土，可以很容易地通过室内试验得到其有效应力强度指标，但是,对于渗透压性差的土。例如粘土，则很难通过室内试验得到其有效应力强度指标, 通常情况下，设计时往往会采用一些经验参数来作为粘性土的有效应力强度指标。2