Эффективный стресс

Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью , добавив цитаты из надежных источников . Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален. Найти источники:  «Эффективный стресс»  -  новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR ( март 2015 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

Эрг Шебби , Марокко

Эффективное напряжение может быть определенно как напряжение, в зависимости от приложенного натяжения и порового давления , который контролирует деформацию или прочность поведение почвы и породы (или общее пористое тело) для величины давления независимо от пор или, в других терминах, стресс который применяется к сухому пористому телу (т.е. at ), обеспечивает такое же деформационное или прочностное поведение, которое наблюдается при 0. ^[1] В случае гранулированной среды его можно рассматривать как силу, которая удерживает совокупность частиц жесткой. Обычно это касается песка , почвы или гравия.${\ displaystyle {\ boldsymbol {\ sigma}} _ {ij}}$${\ displaystyle p}$${\ displaystyle p = 0}$${\ displaystyle p}$, а также все виды горных пород и некоторые другие пористые материалы, такие как бетон, металлические порошки, биологические ткани и т. д. ^[1] . Полезность соответствующей формулы ESP состоит в том, что она позволяет оценить поведение пористого тела при любом значении порового давления. на основе экспериментов с сухими образцами (т.е. проведенных при нулевом поровом давлении).

История [ править ]

Карл фон Терзаги впервые предложил соотношение для эффективного напряжения в 1925 году. ^{[2] [3] [4]} Для него термин «эффективный» означал рассчитанное напряжение, которое было эффективным при перемещении почвы или вызывающих смещения. Его часто интерпретируют как среднее напряжение, переносимое скелетом почвы . ^{[ необходима цитата ]} Впоследствии были предложены различные формулировки эффективного стресса. Морис Био полностью разработал трехмерную теорию уплотнения почвы, расширив одномерную модель, ранее разработанную Терзаги, до более общих гипотез и представив набор основных уравненийПороупругость . Алек Скемптон в своей работе 1960 года провел обширный обзор доступных формулировок и экспериментальных данных в литературе об эффективном напряжении, действующем в почве, бетоне и скале, чтобы отвергнуть некоторые из этих выражений, а также уточнить, какое выражение было подходящим. в соответствии с несколькими рабочими гипотезами, такими как поведение напряжения-деформации или прочности, насыщенные или ненасыщенные среды, поведение породы / бетона или почвы и т. д.

Описание [ править ]

Эффективное напряжение (σ '), действующее на грунт, рассчитывается по двум параметрам: общему напряжению (σ) и давлению поровой воды (u) в соответствии с:

${\ Displaystyle \ sigma '= \ sigma -u \,}$

Обычно для простых примеров

${\ displaystyle {\ begin {align} \ sigma & = H _ {\ mathrm {почва}} \, \ gamma _ {\ mathrm {почва}} \\ u & = H _ {\ mathrm {w}} \, \ gamma _ {\ mathrm {w}} \ конец {выровнено}}}$

Подобно самой концепции напряжения, формула представляет собой конструкцию, упрощающую визуализацию сил, действующих на массив грунта, особенно простые модели анализа устойчивости откосов , включающие плоскость скольжения. ^[5] Для этих моделей важно знать общий вес почвы выше (включая воду) и давление воды в порах в плоскости скольжения, предполагая, что она действует как замкнутый слой. ^{[ необходима цитата ]}

Однако формула сбивает с толку при рассмотрении истинного поведения частиц почвы в различных измеряемых условиях, поскольку ни один из параметров на самом деле не влияет на частицы. ^{[ необходима цитата ]}

Рассмотрим группу круглых зерен кварцевого песка, неплотно уложенных в классическое расположение «пушечное ядро». Как видно, контактное напряжение возникает там, где сферы действительно соприкасаются. Накапливайтесь на большем количестве сфер, и контактные напряжения увеличиваются до такой степени, что это вызывает неустойчивость трения (динамическое трение ) и, возможно, разрушение. Независимым параметром, влияющим на контакты (как нормальные, так и сдвиговые), является сила сфер выше. Это можно рассчитать, используя общую среднюю плотность сфер и высоту сфер выше. ^{[ необходима цитата ]}

Если затем поместить эти сферы в стакан и добавить немного воды, они начнут немного плавать в зависимости от их плотности ( плавучести ). С естественными грунтовыми материалами эффект может быть значительным, что может подтвердить любой, кто поднял большой камень из озера. Контактное напряжение на сферах уменьшается по мере заполнения стакана до верха сфер, но затем ничего не меняется, если добавляется больше воды. Хотя давление воды между сферами (давление воды в порах) увеличивается, эффективное напряжение остается прежним, потому что понятие «общее напряжение» включает в себя вес всей воды, находящейся выше. Здесь уравнение может сбивать с толку, и эффективное напряжение можно рассчитать, используя плавучую плотность сфер (грунта) и высоту грунта над ним.^{[ необходима цитата ]}

Концепция эффективного напряжения действительно становится интересной, когда речь идет о негидростатическом давлении поровой воды. В условиях градиента порового давления грунтовые воды текут согласно уравнению проницаемости ( закон Дарси ). Используя наши сферы в качестве модели, это то же самое, что впрыскивать (или забирать) воду между сферами. Если закачивается вода, фильтрующая сила разделяет сферы и снижает эффективное напряжение. Таким образом, почвенная масса становится слабее. Если вода забирается, сферы прижимаются друг к другу, и эффективное напряжение увеличивается. ^[6]

Двумя крайностями этого эффекта являются зыбучие пески , где градиент грунтовых вод и сила фильтрации действуют против силы тяжести ; и «эффект песчаного замка» ^[7], когда дренаж воды и капиллярное действие действуют для укрепления песка. Кроме того, эффективное напряжение играет важную роль в устойчивости откосов и в решении других инженерно-геологических и инженерно-геологических проблем, таких как проседание грунтовых вод .

Ссылки [ править ]

Общие ссылки [ править ]

• Терзаги, К. (1925). Основы механики грунтов. Инженерные новости-запись, 95 (19-27).

Встроенные цитаты [ править ]