孔隙水压力的产生与消散

在外荷载作用下饱和土体的渗流固结过程中，有效应力σ＇和孔隙水压力u都随着时间t而不断变化，渗流固结过程的物理实质就是土中两种不同应力形态的转化过程^[183]，荷载作用下土层的固结过程就是超静孔隙水压力消散和有效应力增加的过程。如果地基内某点的总应力增量为Δσ，有效应力增量为Δσ＇，孔隙水压力增量为Δu，则三者满足以下关系^[103]：

温州浅滩软土工程特性及固结沉降规律研究

饱和土体在刚受到外荷载的瞬间，即t= 0 时，土体相当于处于不排水状态，体积不发生变化，外荷载全部由水来承担，在孔隙水中产生了初始超静孔隙水压力Δu=u₀，而作用于土骨架上的有效应力Δσ＇=0；当t＞0后，土体内发生渗流，土体孔隙被压缩，体积减小，孔隙水压力Δu逐渐减小，作用于土骨架上的有效应力Δσ＇增大；这一固结过程随时间不断发展，直至超静孔隙水压力全部消散至Δu=0（t= ∞），全部外荷载都转移给土体骨架承担（Δσ＇=Δσ），渗流停止，土体已经完全固结。

英国学者Skempton^[186]利用弹性理论研究了孔隙水压力的发展规律，并提出了土体在轴对称三维应力状态下（Δσ₁＞Δσ₂=Δσ₃）的孔压方程：

温州浅滩软土工程特性及固结沉降规律研究

式中：Δu为轴对称三维应力增量所引起的孔隙水压力增量；Δu_B为等向压缩应力状态所引起的孔压增量；Δu_A为偏差应力状态所引起的孔压增量；B，A为分别为等向压缩应力状态、偏差应力状态下的孔压系数。

如果不是轴对称三维应力状态，而是一般三维应力状态（Δσ₁＞Δσ₂＞Δσ₃），针对这种情况，Henkel^[187]提出了确定饱和土体孔隙水压力的修正公式：

温州浅滩软土工程特性及固结沉降规律研究

式中：a为Henkel孔压系数，除了能反映主应力对孔压变化的影响外，更能反映剪应力所产生的孔隙压力变化的本质，具有更普遍的适用性。