有效应力原理理论分析（科普版）连载（一）
有效应力原理理论分析（科普版）连载序言
笔者完成《太沙基有效应力原理理论分析与水土压力分算、合算的统一计算》论文，但有的人说看不懂。为了让大多数感兴趣的读者能够读懂此篇论文，同时也能让笔者能更清晰认识此篇论文，从而找到此论文的漏洞，使其更加完善。现推出有效应力原理理论分析（科普版）连载，计划一个月内完成以下连载内容，如读者发现连载内容有明显漏洞，请及时联系笔者。
（一）、太沙基有效应力原理解释和原水土压力计算；
（二）、饱和土有效应力原理的推导和新水土压力计算；
（三）、饱和土有效应力原理中和应力和有效应力的区分；
（四）、用饱和土有效应力原理解释现场各种现象；
（五）、饱和土有效应力原理探讨。
2020年5月10日
连载（一）
太沙基有效应力原理解释和原水土压力计算
1 基础知识的学习
为了让读者清楚本论文上的名称，现对以后内容解释如下：
1）应力就是初中学习的压强，
2）法向就是竖直方向；
3）孔隙水压力实际就是孔隙水压强；
4）水土压力计算即水土压强计算，实际就是基坑侧向土压强和水压强的总和；
5）k0为静止土压力系数即静止土压强系数，是土的侧向压强与竖直向下压强的比值；
6）土由土颗粒、水和气体三相组成，当土中所有孔隙被水填充（饱和土），只有土颗粒和水二相；
7）土中水有三部分：强结合水、弱结合水和自由水。当土颗粒中只有强结合水时，土还是固体；当土颗粒中含有强结合水和弱结合水时，土为塑性体，无水流出，弱结合水吸附在土颗粒表面；当土颗粒中还含有自由水时，水会从土中空隙流出，流出的水为自由水，也是以后内容所说的孔隙水。孔隙水与自由水是同一种水的不同名称而已。
8）初中有力的平衡和压强平衡，都是针对同一个平面。压强=压力（即力）/面积。
2 太沙基有效应力原理
太沙基从试验中观察到在饱和土体中土的变形及强度与土体中的有效应力密切相关，并建立了有效应力原理：σ =σ′+μ。式中:σ为平面上法向总应力, kPa; σ′为平面上有效法向应力, kPa; μ为孔隙水压力, kPa。有效应力原理表示研究平面上的总应力、有效应力和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，即孔隙水压力减小等于有效应力的等量增加。
根据太沙基有效应力原理，作用在饱和土体中的总应力由土中的两种介质承担：一种是孔隙水中的孔隙水压力，另一种是土颗粒形成的骨架上的有效应力。而土的抗剪强度是由有效应力决定的。
2 太沙基有效应力原理解释
由于中和应力是孔隙水压力μ，在研究太沙基有效应力原理时饱和碎散的颗粒状材料情况下，取作用面时不要切断土颗粒，而是通过颗粒间的接触点，截面是颗粒之间通过的宏观上是平面的曲面（如图1）。
假设研究的水压力都是静水压力，由于渗流产生的动水压力这里不进行研究。设土体为饱和均质土体（水面与土体等高），高度为h，饱和土体容重（容重是单位体积的重力，kn/m3）为ϒsat，ab水平面面积为A，饱和土体静止侧压力系数为k0，水容重为ϒw(一般为10kn/m3)，ab水平面上的孔隙水压力为μ(μ=ϒwh)。设侧向水土总压力为σ1。
根据太沙基有效应力原理：σ =σ′+μ （1）
侧向水土总压力σ1= k0σ′+μ（这就是水土分算）
将（1）式两侧都乘以面积A，得
σ A=σ′A+μA
ϒsathA=(ϒsat-ϒw)hA+ϒwAh
总重量=土颗粒重量-土颗粒浮力+总体积水重
ϒsathA= ϒsathA
由于太沙基有效应力原理公式计算过程中左右是相等的，从理论上看起来也是相等的，因此以前所有专家、学者都是按此进行计算。有效应力是浮容重产生的；中和应力是孔隙水压力。
3 太沙基有效应力原理公式使用出现的问题
由于侧向水土总压力σ1= k0σ′+μ（这就是水土分算），在使用过程中计算基坑水土压力时，砂土实际水土压力与此计算值相近，粘土实际水土压力明显小于此计算值，因此从1925年开始一直有专家、学者对太沙基有效应力原理提出质疑，认为有问题：砂土适用，粘土不适用。
当用公式σ1= k0σ（这就是水土压力合算）时，实际水土压力与此值相近。因此就有了水土压力分算和水土压力合算之说。
到现在为止，大部分人都认为砂土适用于水土压力分算，与太沙基有效应力原理相符；粘土适用于水土压力合算，与太沙基有效应力不符。提出质疑的人认为太沙基有效应力原理公式有问题，孔隙水压力根据土质类型应有不同的折减系数；坚持太沙基有效应力原理的人认为太沙基有效应力原理也适用于粘土，只是还需进一步研究。
太沙基有效应力原理使用过程中的水土压力分算与水土压力合算争议至今未解决。
太沙基有效应力原理问题出在哪里，请听下次解说。