#上一篇#：太沙基是什么基

#趣話#

“長沙的天氣真見鬼，雨一直下個不停，打傘完全擋不住啊！”小汐剛回宿舍便開始了抱怨。

“別關(guān)別關(guān)，我回來了?！?/span>

小汐從門口循聲望去，只見康怡拖著狼狽的身軀走來，簡直成了個落湯雞，每走一步身后就多一個濕腳印?！澳氵@比我還慘吶，沒帶傘嘛？”

“別說了，快到宿舍樓的時候摔了，疼死我了，我得趕緊洗個澡把衣服換了?！笨碘闷鹨路腿チ嗽∈?。

“有水嗎？我有點渴。”小汐問道。

“給你個蘋果吧。”小冰遞出了個蘋果。

“哈哈，這是牛頓的蘋果嗎？”

“NO,NO,NO，這有可能是太沙基的蘋果！”小冰笑道。

見小汐一臉疑問的樣子，小冰解釋說：“這就涉及我編的一個故事了，還記得我們昨天講太沙基的時候談到了他提出的‘有效應(yīng)力原理’嗎？”

“嗯嗯，但我記得你當時沒有詳細講?！?/span>

“我們昨天講了太沙基和牛頓一樣都是一門學(xué)科的奠基人，牛頓有個被蘋果砸中后提出萬有引力的傳說，而清華大學(xué)李廣信教授在其《巖土工程50講——巖壇漫話》中編制了一個太沙基雨天滑到催生了有效應(yīng)力原理的故事。其大意是：太沙基像康怡那樣在雨天滑到了。他沒有想在哪里跌倒，就在哪里躺一會，而是在爬起來的時候想了想為什么在干黏土和飽和砂土的地上不容易滑到，卻在飽和黏土上經(jīng)常滑到。后來他想到飽和黏土上的總應(yīng)力可以分為由孔隙水承擔的孔隙水壓和由土骨架承擔的有效應(yīng)力。人走在飽和黏土上時，先是由孔隙水承擔此總應(yīng)力，對孔隙水而言這叫做超靜孔隙水壓，黏土滲透性不好，孔隙水壓不容易消散，水對土顆粒有潤滑作用，減小土體的內(nèi)摩擦力，所以人如果走的較快就容易跌倒?！毙”忉屨f。

“奧，我明白了！”小汐說，“人們在飽和砂土上走的時候不容易跌倒則是因為砂透水性強，超靜孔隙水壓迅速消散，有效應(yīng)力提高，且砂土的摩擦力得到了發(fā)揮吧?！?/p>

“舉一反三，孺子可教也！”小冰點了點頭。

正巧，康怡回了宿舍。小汐馬上把蘋果遞過去：“給你一個太沙基的蘋果？”搞得康怡一臉茫然：“這是什么鬼？”

小汐和小冰相視一笑，小汐說：“要不我先給他解釋，看看我講的是不是你想的那個故事？”

“好啊”小冰笑道。

“看這個蘋果，它可不是個平凡的東西。”小汐單手把蘋果拖舉到康怡面前，兩眼盯著它紅色的外衣，“亞當和夏娃偷吃禁果，被上帝逐出伊甸園；后來上帝實在太生氣了，把所有的蘋果丟到人間，其中一顆便砸中了牛頓的頭，讓他發(fā)現(xiàn)了萬有引力；牛頓隨即咬了一口，這個蘋果被傳到了喬布斯手里，就有了蘋果公司。”

“上帝丟下的其他蘋果去了哪里呢？據(jù)說太沙基當時做土工試驗做得正煩的時候，他的助手遞過來一個蘋果，他捏了一下，發(fā)現(xiàn)捏不動，正當他要把蘋果扔了的時候，他腦袋里靈光一閃，想到土可以用蘋果來類比，土由土顆粒和孔隙水組成，就如蘋果由果肉和水組成。用手捏蘋果的力由果肉和蘋果中的水來承擔，那么土體中的總應(yīng)力（total stress）就由土顆粒和孔隙水一起承擔，有土粒承擔的應(yīng)力稱為有效應(yīng)力（effective stress），由孔隙水承擔的為孔隙水壓（pore water pressure），想到這里，太沙基明白了自己發(fā)現(xiàn)了不得了的東西，咬了一口助手送來的蘋果表示慶祝。這就是土力學(xué)最基本的有效應(yīng)力原理（principle of effective stress）啦！”小汐打了個響指。

“大體上是這個意思?！毙”秮砜隙ǖ哪抗?。

“故事講得不錯，但是，”在宿舍一直保持安靜的曉楠開始說話了，“漏說了一個大前提?！?/span>

“什么前提？”小汐問。

“太沙基有效應(yīng)力原理是基于飽和土體的?！睍蚤a充說，“這個前提不能丟了，飽和土體就是小汐剛才說的由土粒和孔隙水兩相組成的土體，用太沙基有效原理沒問題。實際工程上接觸的大都是非飽和土，也就是土粒間的孔隙沒有被水完全填滿，還有空氣的存在。土是一個多相體?！?/span>

“對對對，老師上課講過的”小冰突然想起了什么，“有人說非飽和土是三相體的，即土粒、孔隙水、孔隙氣；也有學(xué)者把土中水的分界面當做第四相，稱其為收縮膜，英文叫contractile skin，由此便提出了土是四相體的觀點。”

“哦，我懂了。The total stress of the saturated soil is composed of the effective stress and pore water pressure. ”小汐感覺自己今天又有了很大的收獲。

“為什么沒有人關(guān)心我摔跤的事呢！”康怡作可憐狀，“難道用你們剛才講的能幫我避免摔跤嗎？”

小冰便把剛才講的李廣信教授的那個例子再講了一遍，之后說道：“在地上撒上砂就能使超靜孔隙水壓消散，有效應(yīng)力提高，提供足夠的摩擦力了?！?/span>

“你確定？太沙基告訴你在有水的大理石地板上撒砂也有效嗎，不會更容易跌倒嗎？”康怡繼續(xù)問道，“還有，捏蘋果的時候水沒法排出，超靜孔隙水壓沒法消散，那么總壓力會傳到果肉上嗎？”

這一問，把其他三人都給難倒了。

經(jīng)歷了一段時間的沉默，曉楠開始講話了：“太沙基爺爺不是教過我們嗎，不懂的時候怎么辦？去做試驗吧?！辈灰粫海宦牭剿奚針窍聜鞒隽艘宦暵暬降膽K叫。

“太疼了，和雨天摔倒相比，我更愿意被牛頓的蘋果砸中！”

#小記#：

太沙基提出的飽和土體的有效應(yīng)力原理表明：

1. 作用于飽和土體的總應(yīng)力由作用于土骨架上的有效應(yīng)力和孔隙水上的孔隙水壓力兩部分組成；

2. 土的強度與變形主要由有效應(yīng)力決定。

對太沙基建立的飽和土有效應(yīng)力原理的理解是老師檢查學(xué)生對基本概念掌握程度的?？紗栴}，既要會用中文表述也要會用英文闡述其基本內(nèi)容。

#每日一思#：試列舉出三個非飽和土的工程實例（保研面試）

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——把所有邊坡的水都排走，邊坡的安全系數(shù)就大幅度提高了。