论有效应力原理与加油

　　太沙基的饱和土体的有效应力原理建立于上个世纪之初，它被认为是土力学的标志性理论。在它的基础上提出了饱和土体的单向固结理论，建立了有效应力强度指标与总压力强度指标的概念，解释了与时间有关的地基固结沉降的现象，发展了预压渗流固结的地基处理方法。
　　太沙基的饱和土体的有效应力原理建立于上个世纪之初，它被认为是土力学的标志性理论。在它的基础上提出了饱和土体的单向固结理论，建立了有效应力强度指标与总压力强度指标的概念，解释了与时间有关的地基固结沉降的现象，发展了预压渗流固结的地基处理方法。可见这一原理对于土力学学科的建立和发展所起的巨大作用。
　　可是也有人认为有效应力原理并没有多少新的创意，它实际上就是传统力学中润滑的理论。例如固体表面的吸附膜理论，图1表示的是极光滑固体固体表面的微观视图。其糙率只
　　图1.极光滑固体表面的吸附膜
　　有10100nm(纳米)，取一接触点C观察，总接触面积为Ac，其中固体的接触面积仅为Ac，
　　其余部分为吸附膜（水或油等液体）面积。这种吸附膜可承受压力，但其抗剪强度几乎为0，所以在正压力N作用下，该点产生的抗剪力
　　所以T的大小就决定于吸附膜的面积与分担的压力。可见这与有效应力原理是类似的。但土力学是将传统力学与物理学的基本知识用于土这种碎散物质中所建立的学科，这种引进也是创新。
　　人们往往把光与滑连在一起，称为＂光滑＂，似乎物体光就一定滑，其实这是一种误解。以平均糙率为0.025um(微米)的精细抛光的石英表面为例，若以丙酮等有机溶剂进行化学清洁，其摩擦系数可达0.9以上。我们走在五星级宾馆前厅富丽堂皇的抛光大理石地面上，是不会感到滑的。光的固体表面所以滑，是由于表面不清洁，附有吸附膜或者类似于滚珠的微小的固体颗粒。
　　在我国的竞赛性活动中，观众最常喊的口号是＂加油！＂现在的人通常理解为这是让运动员增加动力，类似于开汽车的猛加油门。可在我国，汽车进入寻常百姓家的时间并不长，而加油这一口号的历史却长远得多。大概在刚开始喊加油时，人们还不知汽车为何物。有一个笑话讲，在上个世纪50年代，有一辆载重汽车到了乡下，引来大人小孩围观，一个眼神不好的老太太一直在摸索探究，别人问她摸什么，她说这么大的车怎么没有牲口呢？最后在驾驶室摸到驾驶员，才放心地说：原来牲口在这里。在20世纪40年代，我们东北老家的农村运输都是用牛马拉的花轱辘大车：木制的车轮外包一层铁圈，木制的车轴与轴套，走起来吱吱扭扭地响。要经常向轴里加动植物油或矿物油，越黏滞效果就越好。那时谁家里有一两挂胶皮轱辘、滚珠轴承的大车，不亚于现在的奔驰宝马一样气派了。据说诸葛亮发明的木牛流马其实就是一种独轮车，那么肯定也要润滑的，所以可能＂加油＂就是诸葛亮最早喊出的。
　　其实这种润滑就是利用了有效应力原理：荷载的巨大压力很大部分作用于车轴里的油体上，形成了超静孔隙水压力，由于这些油很粘稠，在滚动的瞬时油不易排除，孔压也就不易消散，其摩擦力就很小。这也是所有润滑的基本原理，包括滑动摩擦与滚动摩擦。
　　我们都知道，冰雪是很滑的，所以才有滑冰滑雪这样快乐的运动。其实在东北冬天零下30,40度的情况下，冰和雪都不再滑了。这时坚硬的雪粒如干砂一样簌簌作响，冰面则如岩石样硬而涩。我们观察一下就会发现，室外的冬季运动会都是在纬度不是很高的地方，在冬末，甚至初春召开。其实冰雪的滑是由于其外有一层未冻水的膜，这层膜在压力下可产生超静水压力，减少或消除了摩擦力。在滑冰或滑雪时，在冰刀与滑雪板与冰雪表面高速运动下，也会进一步增加这种水膜，在高速运动时，它们也不会被排出，这才是可在其表面如飞滑过的原因。同理，在冰雪上行走容易滑倒，这与雨天在黏土路上容易滑倒是一个道理，都可用有效应力原理解释。