准备两个直径、高度完全相同的量筒,在两个量筒的底部分别放上质量、密度完全相同的松散砂土,量筒中放置的砂土高度完全一致。

在(a)量筒的松散砂上面放置若干钢球,可见松散砂顶面由于受到钢球的压力而产生压缩变形,砂土表面下沉,说明砂土的孔隙受到压缩,孔隙比减小。

在(b)量筒中松散砂中缓慢加入水,使得在砂面上的水头高度产生的压力正好等于钢球产生的压力,结果发现砂层顶面并没有产生压缩变形,孔隙比也未发生变化。

上述两个量筒中底部松散砂顶面都施加了相同数量的压力,但产生了两种不同的效果,说明土体中存在两种性质不同的力(图5-1)。

1)由钢球施加的应力,通过砂土的骨架相互传递的应力,会使土的颗粒产生位移,称为有效应力,用σ′表示。这种力能使土层发生压缩变形,引起土体固结。

2)由水施加的应力,通过孔隙水来传递称为孔隙水压力,用μ来表示,这种孔隙水压力不能使土层发生压缩变形。

图5-1 土中两种应力试验