#上一篇#:水:自不自由，我自己說(shuō)了算

#趣話#：

“好的，接下來(lái)我們來(lái)講一下巖體中天然應(yīng)力的分布規(guī)律……大家看，第三點(diǎn)說(shuō)的是水平應(yīng)力普遍大于垂直應(yīng)力，強(qiáng)調(diào)的是普遍，而不是說(shuō)所有都大于……”

“撐住撐住，我不能睡”小冰極力控制自己不要在這節(jié)巖體力學(xué)課上睡著，奈何眼皮偏不聽(tīng)使喚，一個(gè)勁地想要合上去。小冰一個(gè)勁地掐自己大腿，試圖用疼痛感刺激自己，讓自己能清醒一些，前幾下還有點(diǎn)用，但后面小冰都快把自己大腿上的肉擰成麻花了也不能阻止這持續(xù)的困意，只感覺(jué)右腦變得越來(lái)越沉，把整個(gè)身子都?jí)旱脙A斜過(guò)一邊了，完了，控制不了了，小兵的腦袋像是自由落體一般往下倒。眼看快要撞上旁邊的同學(xué)了，小冰自己也不知道怎么回事，就突然一驚，緊接著一個(gè)鯉魚(yú)打挺，身子坐正，瞬間清醒了過(guò)來(lái)。小冰看了看旁邊的同學(xué)，確認(rèn)一下自己剛才沒(méi)有鬧出很大的動(dòng)靜。環(huán)視一周之后才發(fā)現(xiàn)，周圍居然有比自己還更慘的，直接趴桌子上睡著了，都是昨天通宵搞比賽的。

“你們能不能不在課堂上睡覺(jué)！”講臺(tái)那邊，嚴(yán)老師的聲音突然間就提高了八度，幾個(gè)趴桌子上的同學(xué)被旁邊的同學(xué)推醒了。“我也是從學(xué)生階段過(guò)來(lái)的，只不過(guò)我們那個(gè)時(shí)候沒(méi)有手機(jī)、電腦游戲之類的。那時(shí)候我們就不會(huì)像你們這樣，晚上玩手機(jī)刷微博打游戲，搞到一兩點(diǎn)，白天上課沒(méi)精神。你們平時(shí)早點(diǎn)睡，早點(diǎn)起，這樣不好嗎？咳，我也不說(shuō)你們了，回去自己好好想一想吧。下課后做一下課后題第一問(wèn)，地應(yīng)力的定義以及巖體中天然應(yīng)力的分布規(guī)律，下節(jié)課交上來(lái)。”中途小冰想站起來(lái)和老師理論一番，可是下課的鈴聲突然響起，小冰想想不能拖延大家的時(shí)間，就忍住了。

在食堂吃完飯后，小冰和曉楠一塊回了宿舍，用校園卡刷開(kāi)宿舍門禁的同時(shí)，寢室門把手自己轉(zhuǎn)動(dòng)了，小冰差點(diǎn)沒(méi)反應(yīng)過(guò)來(lái)，以為自己碰到鬼了，0.001秒之后小冰想到，準(zhǔn)是里面有人。門開(kāi)了，果然是小汐正要出來(lái)。小冰腦瓜一轉(zhuǎn)，說(shuō)：“呦，這么巧，你也住這兒啊！”小汐宛然一笑，說(shuō)“是啊，好巧好巧！”進(jìn)門之后，小冰發(fā)現(xiàn)小汐電腦上放著《中國(guó)合伙人》的電影，說(shuō)：“都9102年了，還看2012年的片子！”。

正當(dāng)小冰放好書(shū)包，準(zhǔn)備去洗把臉的時(shí)候，小汐的電腦里傳來(lái)一個(gè)熟悉的聲音，使其停下了腳步：

“你們可不可以不要在課堂上睡覺(jué)！”

接著，

“你們上的是最好的大學(xué)，你們的父母把你們送到這里不是要你們來(lái)睡覺(jué)的！”電影里，成冬青的聲音有些歇斯底里。

小冰再也忍不了了，走過(guò)去用鼠標(biāo)點(diǎn)了一下電腦屏幕，暫停了視頻，隨后洗臉去了。

不一會(huì)兒，小汐回到寢室，看電腦上的視頻被暫停了，問(wèn)：“你們動(dòng)了我電腦？”

小冰走了過(guò)去：“來(lái)，你看一下這一段?！庇谑前堰M(jìn)度條拖到剛才成冬青說(shuō)話的那段，視頻放完后，小冰問(wèn)：“有什么感受？”

“是你動(dòng)了我的電腦！”

“。。?！?/span>

“哈哈，開(kāi)個(gè)玩笑，這個(gè)沒(méi)什么問(wèn)題啊，成冬青做老師挺認(rèn)真負(fù)責(zé)的。”

“今天我們上巖體力學(xué)的時(shí)候也發(fā)生了電影里這一幕，當(dāng)時(shí)老師在講地應(yīng)力的問(wèn)題……”小冰嚴(yán)肅地把整個(gè)過(guò)程都講了一遍。

“可是你們幾個(gè)不是昨晚通宵做比賽搞得過(guò)于疲勞嗎，老師怎么說(shuō)你們打游戲??？就我看，你平時(shí)可從來(lái)不玩游戲的?！?/span>

“問(wèn)題就出在這里，老師對(duì)學(xué)生的刻板映像也太重了吧，學(xué)生出點(diǎn)什么問(wèn)題都是網(wǎng)絡(luò)、手機(jī)、電腦的過(guò)錯(cuò)。見(jiàn)到年輕人看手機(jī)都叫低頭族，硬要說(shuō)道一番；一直說(shuō)我們平時(shí)太閑，要增負(fù)，但我們確實(shí)有相當(dāng)一部分人忙的要死，再增負(fù)，搞不好就完?duì)僮恿??！?/span>

“我能理解你的意思，不過(guò)這種偏見(jiàn)也不是一朝一夕就能改變的。以后找機(jī)會(huì)再和老師耐心地溝通一下吧，沒(méi)有人和他說(shuō)的話，他可能一輩子都會(huì)保留這種偏見(jiàn)?！毙∠参康溃^而把話題轉(zhuǎn)移到另外一個(gè)點(diǎn)，“你剛才說(shuō)你們?cè)谥v地應(yīng)力對(duì)吧，正好我把土力學(xué)關(guān)于應(yīng)力的幾章內(nèi)容都看了一下，對(duì)基本概念還不是很清晰，想請(qǐng)你幫我區(qū)分一下。你先跟我講一下地應(yīng)力是什么吧?！?/span>

“雖然我還是很不忿，不過(guò)算了，那件事下次找機(jī)會(huì)再和老師說(shuō)。講一下就講一下吧?！毙”f(shuō)道，“地應(yīng)力(ground stress）一般和巖體相關(guān)聯(lián)，你中學(xué)學(xué)過(guò)地理的話應(yīng)該知道地球分為七大板塊，板塊之間有構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，這些板塊在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中由于擠壓或者拉伸會(huì)產(chǎn)生作用力，我們把它叫做‘構(gòu)造應(yīng)力(tectonic stress)’，構(gòu)造應(yīng)力是地應(yīng)力的一種，構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)是地應(yīng)力場(chǎng)的重要組成部分之一，尤其是水平構(gòu)造應(yīng)力，它對(duì)地應(yīng)力的形成有非常大的影響。另一個(gè)重要組成部分你能猜出來(lái)是什么嗎？”

“按照你剛才說(shuō)的構(gòu)造應(yīng)力的特點(diǎn)，巖體內(nèi)存在作用力，如果巖層中溫度存在不均勻的情況，好像也會(huì)出現(xiàn)力?！?/span>

“倒是沒(méi)錯(cuò)，溫度對(duì)地應(yīng)力確實(shí)有影響，主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：溫度梯度和巖層中局部區(qū)域受溫度壓力的影響。但是在水平構(gòu)造應(yīng)力的面前，溫度的影響還是個(gè)弟弟，如果要找個(gè)和構(gòu)造應(yīng)力差不多平起平坐的，自重應(yīng)力可以一戰(zhàn)。巖體的自重作用不僅會(huì)產(chǎn)生垂直應(yīng)力，還會(huì)產(chǎn)生水平應(yīng)力?！毙”忉尩馈?/span>

“水平應(yīng)力？那是怎么產(chǎn)生的？”

“你把手拿我面前來(lái)。”

小汐慢慢地伸出手，小冰捏住其大拇指底下朝手掌方向的那塊肉，朝下扯了一下。

?“啊，你干嘛？”

“你看在我往下扯的過(guò)程中，我捏那個(gè)位置周圍的肉是不是也出現(xiàn)了拉扯的現(xiàn)象？這說(shuō)明周圍部分的肉在阻礙這部分的變形。你再觀察一下周圍部分的牽連拉扯變形是什么方向的？”

“與你扯的方向成了一個(gè)大角度”

“那你想想，在自重的作用下，巖體內(nèi)部是不是也會(huì)出現(xiàn)這種效應(yīng)，就是由于周圍巖體的約束，使得巖層內(nèi)出現(xiàn)和自重應(yīng)力近似垂直的力，這就是水平應(yīng)力。具體怎么算變形你可以查一查泊松比之類的?！?/span>

“好嘞。那能幫我順便講一下土力學(xué)那幾個(gè)應(yīng)力嗎？主要是自重應(yīng)力、附加應(yīng)力、有效應(yīng)力、基底凈壓力、超靜孔隙水壓力?？彀盐医o搞懵了?！?/span>

“行，當(dāng)時(shí)我也被這些東西搞得暈頭暈?zāi)X。我給你先分個(gè)組吧。自重應(yīng)力和附加應(yīng)力是一組；有效應(yīng)力、孔隙水壓力和超靜孔隙水壓力是一組；基底壓力、基地凈壓力、基底反力和基底凈反力是一組。然后我逐個(gè)說(shuō)，對(duì)第一組，自重應(yīng)力和附加應(yīng)力加起來(lái)就是地基中的總應(yīng)力。自重應(yīng)力顧名思義就是有土體自身的重量產(chǎn)生的應(yīng)力，計(jì)算就是用土體的重度乘以計(jì)算的厚度。要注意的是有地下水的情況，在靜水位以下算自重應(yīng)力時(shí)要扣掉水的重力，阿基米德原理知道吧，基本就是那個(gè)意思。然后附加應(yīng)力就是土體自重之外的其他因素引起來(lái)的應(yīng)力，比如你在土上建了一棟房子，房子的重量相當(dāng)于外荷載，它通過(guò)基礎(chǔ)傳遞給地基，然后地基土里面就會(huì)再產(chǎn)生不是土體自重引起的應(yīng)力，這就是附加應(yīng)力(additional stress)。第二組，有效應(yīng)力和孔隙水壓力我之前跟你講牛頓的蘋果的時(shí)候就講過(guò)(https://www.bilibili.com/read/cv3357111)，應(yīng)該比較好理解，然后超靜孔隙水壓就是說(shuō)加入有一個(gè)已經(jīng)穩(wěn)定的土體系統(tǒng)，突然間給它加一個(gè)外力，讓它的總應(yīng)力增大，剛施加的那一瞬間，孔隙水來(lái)不及排出土體，孔隙水壓馬上就有一個(gè)增量，這個(gè)增量就是超靜孔隙水壓(excess pore water pressure)。所以說(shuō)超靜孔隙水壓和靜水壓的區(qū)別就是前者和外荷載的性質(zhì)有關(guān)，后者只和地下水位有關(guān)系。第三組的話，你先要對(duì)地基和基礎(chǔ)有個(gè)概念，就是比如某個(gè)地方要蓋一棟房子，先要挖個(gè)坑，叫基坑(foundation pit)，然后在基坑里打樁，做一個(gè)樁基礎(chǔ)(pile foundation)，然后在基礎(chǔ)上再澆筑主體結(jié)構(gòu)，把房子蓋好。地基就是那個(gè)坑往下的那些土層，基礎(chǔ)就是剛才說(shuō)的你打的樁基。第三組壓力中所有帶一個(gè)‘反’字的，都是地基對(duì)基礎(chǔ)的反作用力。那第三組其實(shí)就只有兩個(gè)力要講了，基底壓力，說(shuō)白了就是基礎(chǔ)之上的各種外荷載，通過(guò)建筑物的基礎(chǔ)傳到地基中。我們把基礎(chǔ)底面直接傳遞給地基表面的壓力叫做基底壓力。由于基底壓力作用于基礎(chǔ)與地基的接觸面上，所以也叫做基底接觸壓力?；變魤毫Ρ然讐毫Χ嗔艘粋€(gè)‘凈’字，怎么說(shuō)呢？我們?cè)倏匆幌履莻€(gè)坑，它里面原來(lái)是有土的對(duì)吧，里面原來(lái)的土其實(shí)存在自重應(yīng)力的，下面的其他土已經(jīng)受到這部分土自重的影響而產(chǎn)生了壓縮，現(xiàn)在你把這部分土給挖掉，就相當(dāng)于卸荷，地基原有的自重應(yīng)力將被卸除。你再在上面做基礎(chǔ)建房子的時(shí)候如果按基底壓力來(lái)計(jì)算的話不就沒(méi)有考慮原來(lái)那部分土的影響了嗎？為了能只考慮新增加的外荷載產(chǎn)生的效應(yīng)，我們將房子建好后的基底壓力扣除基底那個(gè)位置原有的土體自重應(yīng)力之后，就得到了這個(gè)增量，我們把這個(gè)增量叫做‘基底凈壓力’，這個(gè)凈壓力用來(lái)計(jì)算附加沉降。剩下的基底反力和凈反力你照著反作用力的想法去理解就行了?！?/span>

“好的，這下我就全明白這幾個(gè)壓力的邏輯關(guān)系了。你說(shuō)的計(jì)算沉降是那個(gè)分層總和法(layer-wise summation method)嗎？”

“對(duì),改天再和你講沉降的問(wèn)題，你再對(duì)照書(shū)看看那幾個(gè)壓力的定義吧，可能會(huì)有不一樣的體會(huì)?！?/p>

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#成冬青：“你們能不能不要在課堂上睡覺(jué)！”#

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