程玉梅

（中国石油大学储运与建筑工程学院，山东 青岛 266555）

0 引言

地下水位大幅度上升或下降，有效自重应力相应增加或减少，孔隙水压力变化；地下水位相对静止，也还是有孔隙水压力变化的，这是渗透作用所致，孔压大小由毛细水上升的高度确定。

渗透能产生毛细水压力，原状土从地下某深度处取出将产生负孔隙水压力，则是卸荷形成毛细水压力所致；成桩钻孔，地下连续墙成槽，基坑开挖等卸荷问题都会产生负孔隙水压力，而负孔隙水压力则与毛细水压力直接相关。

本文从毛细水压力入手分析毛细水上升高度、表面张力与渗透系数、黏滞系数、孔隙率等参数的相关性，同时分析了毛细张力对稳定发挥的积极作用。

1 表面张力与负孔隙水压力的关系

如图1所示，地下水向上渗透，水分布到土粒内部相互贯通的孔隙里，形成许多形状不一、直径互异、彼此连通的毛细管，取一根毛细水柱为分析对象：

式中：hc为毛细管水上升高度，cm；T为表面张力；α为浸润角（对于大多数土α=0）；r为毛细管的半径，cm。

式中：S为单位体积的内部表面积或毛细管表面积，cm2；n为单位体积的孔隙体积，即孔隙率。

孔隙水压力：

该孔隙水压力由渗透所致，应该和渗透系数k相关。

分析其中的一根毛细管（见图2），半径为r，截面积为a，截面上流速v（r1）呈抛物线分布。在L长度上有水头损失h，即水力坡降i=h/L，渗透力：

则半径为r1的管流水体所受总渗透力：

该力被周边的水体的阻力所平衡，阻力2πr1Lτ，其中τ为水的黏滞力，对牛顿黏滞流体：