有効応力

Effective_stress

 「有効応力」  
有効応力は、加えられた張力に応じた応力として定義できます。 σ I j { { boldsymbol { sigma}} _ {ij}}
と間隙水圧 p { p}
、これは、間隙水圧値、つまり、乾燥した多孔質体に加えられた応力（つまり、p = 0
{ p = 0}
）で観察されるのと同じひずみまたは強度の動作を提供します p { p}
≠0 。粒状媒体の場合、粒子の集まりを堅く保つ力と見なすことができます。通常、これは砂、土、砂利、およびあらゆる種類の岩石や、コンクリート、金属粉末、生物組織などの他のいくつかの多孔質材料に適用されます。 適切なESP配合の有用性は、乾燥サンプルを含む実験に基づく（すなわち、ゼロ間隙水圧で実行された）あらゆる間隙水圧値に対する多孔質体の挙動。
Erg Chebbi、モロッコ

コンテンツ
1 歴史
2 説明
3 参考文献
3.1 一般的な参考資料 3.2 インライン引用

歴史
Karl von Terzaghiは、1925年に有効応力の関係を最初に提案しました。 彼にとって、「有効」という用語は、土を動かしたり、変位を引き起こしたりするのに有効な計算された応力を意味しました。これは、土壌骨格によって運ばれる平均応力として解釈されることがよくその後、有効応力に対してさまざまな定式化が提案されました。Maurice Biotは、3次元の圧密理論を完全に開発し、Terzaghiによって以前に開発された1次元モデルをより一般的な仮説に拡張し、ポロ弾性の基本方程式のセットを導入しました。アレック・スケンプトンは1960年の研究で、これらの表現の一部を拒否し、どの表現が適切であったかを明らかにするために、土壌、コンクリート、岩石で有効な有効応力に関する文献で利用可能な定式化と実験データの広範なレビューを実施しました。応力-ひずみまたは強度の挙動、飽和または不飽和の媒体、岩石/コンクリートまたは土壌の挙動など、いくつかの作業仮説によると。

説明
土壌に作用する有効応力（σ ‘）は、次のように2つのパラメーター、総応力（σ）と間隙水圧（u）から計算されます。
σ σ − u
{ sigma ‘= sigma -u 、}
  通常、簡単な例の場合σ = H s o
Il γ s o I
lu = H w γ w { { begin {aligned} sigma＆= H _ { mathrm {soil}} 、 gamma _ { mathrm {soil}} \ u＆= H _ { mathrm {w}} 、 gamma _ { mathrm {w}} end {aligned}}}
  応力自体の概念と同様に、式は、土塊に作用する力、特にすべり面を含む斜面安定性の単純な解析モデルをより簡単に視覚化するための構成です。これらのモデルでは、上層の土壌（水を含む）の総重量と、それが閉じ込められた層として機能していると仮定して、すべり面内の間隙水圧を知ることが重要です。
ただし、さまざまな測定可能な条件下での土壌粒子の実際の動作を考慮すると、式は混乱します。これは、どのパラメーターも実際には粒子に対する独立したアクターではないためです。

  連絡先を示す球の配置
古典的な「砲弾」の配置で、ゆるく積み上げられた丸い石英砂粒のグループを考えてみましょう。ご覧のとおり、球が実際に接触する場所には接触応力がより多くの球体を積み上げると、接触応力が増加し、摩擦の不安定性（動摩擦）が発生し、おそらく故障が発生します。接触（法線とせん断の両方）に影響を与える独立したパラメータは、上の球の力です。これは、球の全体的な平均密度と上の球の高さを使用して計算できます。

  球体を水に浸し、有効応力を低減します
次に、これらの球をビーカーに入れて水を加えると、密度（浮力）に応じて少し浮き始めます。湖から大きな岩を持ち上げた人なら誰でも証明できるように、天然の土壌材料では、その効果は重要です。ビーカーが球の上部に満たされると、球への接触応力は減少しますが、水を追加しても何も変わりません。球間の水圧（間隙水圧）は上昇していますが、「総応力」の概念には上記のすべての水の重量が含まれているため、有効応力は同じままです。これは方程式が混乱する可能性がある場所であり、有効応力は球（土）の浮力密度と上の土の高さを使用して計算できます。

  球体に水が注入され、有効応力が減少します
非静水圧間隙水圧を扱う場合、有効応力の概念は本当に興味深いものになります。間隙水圧勾配の条件下では、透水方程式（ダルシーの法則）に従って地下水が流れます。球をモデルとして使用すると、これは球の間に水を注入（または回収）するのと同じです。水が注入されている場合、浸透力が球を分離するように作用し、有効応力を低減します。したがって、土塊は弱くなります。水が引き出されている場合、球は一緒に強制され、有効応力が増加します。
この効果の2つの極端な例は流砂で、地下水の勾配と浸透力が重力に逆らって作用します。そして「砂の城効果」は、排水と毛細管現象が砂を強化するように作用します。同様に、有効応力は、斜面の安定性、および地下水関連の沈下などの他の地盤工学および土木地質学の問題において重要な役割を果たします。

参考文献

一般的な参考資料
テルツァーギ、K。（1925）。土質力学の原理。エンジニアリングニュース-レコード、95（19-27）。

インライン引用
^ ゲリエロ、V; Mazzoli、S。（2021）「土壌と岩石の有効応力の理論と破砕プロセスへの影響：レビュー」。地球科学。11（3） ： 119。Bibcode：2021Geosc..11..119G。土井：10.3390 / geosciences11030119。
^ テルツァーギ、カール（1925）。Erdbaumechanik auf BodenphysikalischerGrundlage。F. Deuticke
^ テルツァーギ、カール（1936）。「土質力学と基礎工学の関係：大統領の演説」。議事録、土質力学と基礎工学に関する最初の国際会議、ボストン。3、13〜18。
^ 2006年6月18日、 WaybackMachineでアーカイブ ^ ^ 2006年9月2日、 WaybackMachineでアーカイブ ^ 2008年5月30日、 WaybackMachineでアーカイブ”