土体中的有效应力原理是卡尔·太沙基在1936年提出的重要理论之一。它是总应力和孔隙水压力之间的差值。下面简要说明土壤中有效应力的更多特征和测定。

有效应力原则

有效应力原理可以通过研究处于完全饱和状态的土体示例来解释，如下图1所示。

考虑土块中的土壤柱体，其横截面面积为“A”。如果 P 是土壤在土壤柱体元素上的重量，则“P”由以下公式给出：

$$P=单位重量\times （柱体的体积）$$

$$即P=单位重量\times 柱体高度（h）\times 柱体横截面积（A）$$

这给出了关系，

1. 总应力的测定

然后，作用在棱镜上的总应力由下式给出，

式2

式3

2. 孔隙水压力的测定

孔隙水压力 （u） 是由于土壤的孔隙或空隙中存在的水分子而引起的压力。它由以下关系给出：

式4
孔隙水压力也可以指定为中性压力或中性应力，因为它不能抵抗土体中的剪切力。

注：当压力等于大气压时，孔隙水压力取为零。

3. 有效应力的确定

有效应力由以下公式给出：

式5
对于饱和土壤，

有效应力由公式 5 给出：

有效应力的重要性

土体的大部分工程性质都受其各自的有效应力控制。例如，土壤的抗压和抗剪强度取决于土壤的有效应力，因此它们可以写为有效应力的函数，如下图关系所示。

随着土体有效应力的增加，土体的压缩速率也随之增加。这导致土壤的沉降。

土体的抗剪强度也随有效应力的变化而变化。土体的抗剪强度影响边坡的稳定性。作用在挡土结构和土壤承载能力上的土压力。因此，所有这些特性都受到土壤有效应力的影响。

土壤渗透率取决于土壤的孔隙率。由于土体有效应力的变化改变了土体的孔隙率，因此可以说有效应力也影响了土体的渗透率。