孔隙應力是由土中孔隙流體水和氣體傳遞或承擔的應力。孔隙應力可分為靜孔隙應力和超孔隙應力。超靜孔隙水壓力是指飽和土體內一點的孔隙水壓力中超過靜水壓力的那部分水壓力，或指土體中超出靜水壓力的孔隙水壓力，它由作用於土體荷載的變化而產生，隨著排水固結而消散。
基本介紹
- 中文名：超靜孔隙水壓力
- 外文名：excess pore water pressure
- 學科：土木工程
- 效果：土骨架上的有效應力發生變化
- 定義：外荷載引起的孔隙水壓應力
- 套用：地基加固、地基處理
概況,有關效應,
概況
由外荷載引起的孔隙水壓應力，稱為超靜孔隙水壓應力。超靜孔隙水壓應力將會隨著時間而消散，所以超靜孔隙水壓應力是時間的函式。超靜孔隙水壓應力稱為附加孔隙水壓應力更為合適，在載入瞬時為最大，當固結度達到100%時為零。超靜孔隙水壓應力是由土體的體積變化趨勢引起的，也就是說，超靜孔隙水壓應力是土的體積變形性質在不排水條件下的表現。這意味著土體的體積變形性質（壓縮性和剪脹性）在不同的排水條件下有不同的表現。它在排水情況下表現為體積變化，而在不排水條件下則表現為超靜孔隙水壓應力變化。
超靜孔隙水壓力(excess pore water pressure)是由土的變形趨勢引起的孔隙水壓力，也就是說，土體本應發生應變，但由於一時排水受阻，土中產生孔隙水壓力，使作用於土骨架上的有效應力發生變化，從而限制其變形。超靜孔隙水壓力往往伴隨著滲流和固結。超靜孔隙水壓力是由於外部作用或者邊界條件變化在土體中引起的不同於靜孔隙水壓力的那部分孔隙水壓力，在有排水條件下，它將逐漸消散，並在消散過程中伴隨土體的體積變化。
有關效應
對滲流場的效應
超靜孔隙水壓力對滲流場的效應孔隙水是沿著相互連線的網狀連續通道流動的，含水量的變動會導致這些通道的大小和數量的變化進而導致土體導水能力的變化。土體的導水能力可以用滲透係數表示，滲透係數取決於體積含水量。當靜壓擠密樁施工時土體中的超靜孔隙水壓力發生變化，導致土體結構的變化，從而改變了土體的導水能力，土體的滲透能力發生變化，土體滲透係數發生改變，且縱向的滲透係數明顯增大，隨著深度的增加縱向滲透係數增加更快。地基土在靜水壓力下，地下水處於穩定滲流狀態，滲流區域內各點水頭值不隨時間變化。當靜壓擠密樁施工時，隨著樁體沉入地基土中， 樁周土體將受到擠壓， 樁周產生瞬時超靜孔隙水應力，尤其樁尖土在沖剪作用下，產生很大的瞬時超靜孔隙水壓力，這個瞬間較大的超靜孔隙水應力將引起土體顆粒結構發生變化、孔隙水運動紊亂，水力傳導能力發生變化，進而導致整個滲流場的紊亂，使得土體結構破壞。超靜孔隙水壓力瞬間增大產生很大的不穩定的動水壓力，孔隙水在地基中滲流，滲流在動水壓力作用下，將對樁間土及樁體產生向上的揚壓力，該揚壓力將進一步導致滲流場的變化。紊亂的滲流場降低地基土及樁體承載力，並且影響周圍建築物及管道安全，同時紊亂的滲流場使得土體孔隙通道發生變化， 形成潛在的冒水通道。
對地基應力場效應
樁在豎向受荷時對周圍地基土的影響可看作豎向集中力作用於半無限體內部時地基土的應力。靜壓擠密樁沉樁過程中，與樁同體積的樁周土向外擠出，樁周地表土體隆起，樁周土體受到強烈的擠土擾動，土體結構被破壞，同時在樁周形成了一定厚度的重塑區，並且產生了瞬時超靜孔隙水壓力。超靜孔隙水應力的產生與發展，使得土體的有效應力減小，導致土體變形與強度變化，使得初始地基應力場發生變化。同時超靜孔隙水應力的各向性及動態性將不斷擾動著地基應力場。尤其當樁體不斷沉入地基土中，超靜孔隙水應力的不斷消散和疊加過程，使得樁周土的大主應力降低，平均主應力隨之降低。樁周土的主應力方向從垂直方向向水平方向旋轉，應力勞德角有所變化，這些都將引起土的體積收縮。地基土體積的收縮，導致附加超靜孔隙水壓力的變化。當瞬時超靜孔隙水壓力超過豎向或側向有效應力時便會產生水力劈裂現象，土體結構破壞，此時孔隙水將在超孔隙水壓力作用下沿著冒水通道冒出地面。
對位移場的影響效應
靜壓擠密樁施工時，經觀測，土體在樁體貫入過程中發生了水平位移及豎向位移。樁周土體的水平位移在樁頂附近受地表影響，增長速度較慢，在樁身大部分區域分布較為均勻，在樁端附近水平位移相對較小土體的豎向位移在樁頂到 3/4 樁長範圍內表現為向上隆起，在靠近樁端 1/4 樁長範圍內表現為向下位移。樁周土體發生位移顯示為土體的膨脹與固結，而超靜孔隙水壓力的增消制約樁周土的膨脹與固結，即壓樁的土體位移場變化通過超孔隙水壓力變化體現。超孔隙水壓力在壓樁過程中先減小，再增大，最後消散。超孔隙水壓力的增消影響著樁周土體位移增消及變化速率。
對建築物及周圍環境的影響效應
隨著我國基礎建設的發展以及靜壓擠密樁的廣泛運用，市區建築，橋樑，公路，鐵路，海岸邊坡等都有靜壓擠密樁的使用，沉樁過程中超靜孔隙水壓力產生、消散過程，對周圍建築或地下管道設施產生不利影響，超靜孔隙水應力使得地基土體膨脹隆起或不均勻沉降更為嚴重，土體的膨脹和不均勻沉降可造成周邊管線斷裂， 道路不能正常使用或者建築物開裂等。比如海岸邊坡，由於波浪荷載的循環作用，使得在護坡樁基沉入土體之後，地基土中產生超靜孔隙水壓力的消散很慢，超孔隙水壓力循環往復有可能導致邊坡反覆膨脹、固結，使得安全係數降低，嚴重者可能導致邊坡失穩。
