Принцип Терцаги гласит, что когда к пористому материалу прикладывается напряжение, ему противодействует давление жидкости, заполняющей поры материала. [1]
Карл фон Терцаги представил эту идею в серии статей 1920-х годов, основанных на его исследовании укрепления зданий на почве. [2] [3] Принцип гласит, что все количественные изменения напряжения в пористой среде являются прямым результатом изменения эффективного напряжения. Эффективное напряжение , связано с общим напряжением , и поровым давлением , соотношением
где единичная матрица . Отрицательный знак существует, потому что поровое давление служит для уменьшения напряжения, изменяющего объем; физически это связано с тем, что в порах находится жидкость, которая принимает на себя часть общего напряжения, тем самым частично разгружая твердую матрицу от нормальных напряжений.
Принцип Терзаги хорошо применим к пористым материалам, твердые составляющие которых несжимаемы - например, почва состоит из зерен несжимаемого кремнезема, так что изменение объема почвы во время консолидации происходит исключительно за счет перестановки этих составляющих относительно друг друга. Обобщение принципа Терзаги для включения сжимаемых твердых компонентов было осуществлено Морисом Энтони Био в 1940-х годах, что положило начало теории пороупругости и поромеханики . [4]
Хотя первые 5 предположений либо верны, либо отклонение не будет иметь заметного эффекта, экспериментальные результаты противоречат окончательным 3. Закон Дарси, по-видимому, не выполняется при высоких гидравлических градиентах, и коэффициенты проницаемости и объемной сжимаемости уменьшаются во время консолидации. . Это связано с нелинейностью связи между коэффициентом пустот и эффективным напряжением, хотя для небольших приращений напряжений предположение 7 является разумным. Наконец, взаимосвязь между коэффициентом пустот и эффективным напряжением не зависит от времени, что еще раз подтверждается экспериментальными результатами. За последнее столетие было предложено несколько формулировок эффективного напряжения в соответствии с несколькими рабочими гипотезами (например, сжимаемость зерен, их хрупкое или пластическое поведение, высокое ограничивающее напряжение и т. д.). [5] Например, при высоких давлениях (например, в земной коре, на глубине нескольких километров, где литостатическая нагрузка может достигать значений в несколько сотен МПа), формулировка Терзаги показывает соответствующие отклонения от экспериментальных данных и приведенной формулировки. Алека Скемптона следует использовать для достижения более точных результатов. По существу, определение эффективного стресса является общепринятым и связано с решаемой проблемой. [5] Среди различных эффективных формулировок стресса формулировка Терзаги кажется особенно подходящей из-за ее простоты и того, что она с превосходной аппроксимацией описывает широкий спектр реальных случаев.
