土中有效应力:《土力学新论》中的重要成果

土体由固体颗粒、水和气体三相材料组成。土体受力后，内部的应力情况比较复杂。维也纳工业大学教授菲林格（Paul Fillunger，1883—1937）于1913—1915年进行了很多实验。1913年，菲林格指出：“液体渗透进石坝结构的压力在材料内部产生了一个压力，这个压力在所有方向相等。”这就是现在关于土体孔隙中的水压力的最早描述。接着他又给出了关于土的有效应力强度的更加准确的论述：“可以假设均匀的内压不会引起材料的强度大幅度降低。”这是“孔隙水压力不会对多孔固体强度产生任何影响”概念的第一个阐述。1915年，菲林格通过实验再次得出结论并认为：“孔隙水压对多孔固体的材料性质完全不产生任何影响。”

太沙基（Terzaghi）于1923年提出了方程σ=σ′ + u，并指出土体受力后产生的总应力σ由两部分组成：一部分是u，以各个方向相等的强度作用于水和固体，这一部分称作孔隙水压力；另一部分为总应力σ和孔隙水压力u之差，即σ′=σ − u，它只是在土的固相中发生作用，这一部分称作有效主应力（改变孔隙水压力实际上并不产生体积变化，孔隙水压力实际上与在应力条件下土体产生破裂无关）。这被称为有效应力原理。

有效应力原理现在已成为土力学的重要部分。因此，对饱和土体稳定性的研究需要具有总应力和孔隙水压力的知识（在本书第6章和第7章将作进一步阐释）。

有效应力原理主要包含下述两点：(www.xing528.com)

（1）作用于土体上的总应力是有效应力和孔隙水压力之和，即

（2）土体的强度和变形性质只决定于其有效应力，而孔隙水压力对于这些性质并不产生影响。