设为首页收藏本站--- 驰名中外的国际土木工程技术交流平台!

东南西北人

 找回密码
 注册

QQ登录

只需一步,快速开始

总共8810条微博

动态微博

本站帖子精华之精华汇总 Best of the Best英语口语、听力、翻译、考试学习经验交流与探讨1000多土木工程类行业软件、计算表格和计算工具免费下载东南西北人网站QQ精英群 QQ189615688
中国土木工程师手册(上中下)东南西北人英文资料走马观花500多专业手册、工程手册100多个专业词典大汇总
如何获取积分和金币?精彩施工和土木工程技术视频东南西北人英汉对照资料汇总各版块精彩讨论贴汇总!
查看: 1247|回复: 19

水土合算和分算产生原因,和原理求助?

[复制链接]
鲜花(127) 鸡蛋(0)
cdddd 发表于 2012-7-27 11:39:14 | 显示全部楼层 |阅读模式
水土合算和分算产生原因,和原理求助?
为什么要进行水土合算和分算!?
、当土的渗透性很差,通常数量级大于10E-5时,(淤泥、淤泥质土、及部分黏性土)可以认为水土交融,不可分割,此时用水土合算为宜。反之,粉土、砂性土等渗透性较好,可以可以认为水和土分离,土压力和水压力各自作用于支护结构,此时用水土分算。  
2、从计算结果看,水土分算的结果比较偏于保守。
鲜花(127) 鸡蛋(0)
 楼主| cdddd 发表于 2012-7-27 11:40:02 | 显示全部楼层
土水压力的计算
  (一)计算方法
  在一般地基基础工程计算中,建筑物的自重以及作用于建筑物上的各种荷载通过基础传给地基。无论是建筑物的自重或是其他竖向活荷载都具有由其自重导出的特点,荷载大小明确,计算与实测结果基本接近。而支护结构的主要荷载是地层中水土的水平压力,水土压力是由定值的竖向水土压力按照一定规律转化为水平压力作用于支护结构上。支护结构荷载与上部结构荷载的根本区别在于它不是仅与土的重量有关,还与土的强度、变形特性和渗透性有关,具有很大的不确定性。由于作用在支护结构上的荷载主要是水平荷载,而这种水平荷载具有间接得出的特点,因此,由水土竖向压力转化为水平压力的计算方法的合理与否直接影响到水平荷载的确定,水平荷载的精确度又直接影响到支护结构内力与变形的计算结果。
  目前,工程上常采用的土压力计算方法有朗肯土压力、库仑土压力和各种经验土压力确定方法。在水土分算时,水压力的计算方法有:按静水压力计算的方法、按渗流计算确定水压力分布的方法等。而水土合算时不需单独考虑水压力作用。
  关于土压力的各种基本理论、主动土压力和被动土压力形成的条件、各种土的抗剪强度指标试验方法和分类,可参考有关土力学教科书,本处不在详述。
  1水土分算和水土合算方法的适用条件
  基坑支护工程的土压力、水压力计算,常采用以朗肯土压力理论为基础的计算方法,根据不同的土性和施工条件,分为水土合算和水土分算两种方法。由于水土分算和水土合算的计算结果相差较大,对基坑挡土结构工程造价影响很大,故需要非常慎重的舍取,要根据具体情况合理选择。
  地下水位以下的水压力和土压力,按有效应力原理分析时,水压力与土压力应分开计算。水土分算方法概念比较明确。但是在实际使用中有时还存在一些困难,特别是对黏性土,水压力取值的难度大,土压力计算还应采用有效应力抗剪强度指标,在实际工程中往往难以解决。因此,在很多情况下黏性土往往采用总应力法计算土压力,即将水压力和土压力混合计算,也有了一定的工程实验经验。然而,这种方法亦存在一些问题,可能低估了水压力的作用。
  (1) 水土分算
  水土分算是分别计算土压力和水压力,以两者之和为总的侧压力。水土分算适用于土孔隙中存在自由的重力水的情况或土的渗透性较好的情况,一般适用于碎石土和砂土,这些土无黏聚性或弱黏聚性,地下水在土颗粒间容易流动,重力水对土颗粒中产生孔隙水压力。对于砂土、粉性土和粉质黏土等渗透性较好的土层,应该采用水土分算的原则来确定支护结构的侧向压力。侧向土压力通常可按朗肯主动压力和被动压力公式计算。地下水无渗流时,作用于挡土结构上的水压力按静水压力三角形分布计算。地下水有稳定渗流时,作用于挡土结构上的水压力可通过渗流分析计算各点的水压力,或近似地按静水压力计算,水位以下的土的重度以下的土的重度应采用浮重度,土的抗剪强度指标宜取有效抗剪强度指标。
  (2)水土合算
  地下水位以下的水压力和土压力,按有效应力原理分析时,水压力与土压力应分开计 算。水土分算方法概念比较明确,但是在实际使用中有时还存在一些困难,特别是对黏性土,水压力取值的难度大,土压力计算还应采用有效应力抗剪强度指标,在实际工程中往往难以解决。因此,在很多情况下黏性土往往采用总应力法计算土压力,也有了一定的工程实践经验。
  水土合算是将土和土孔隙中的水看做同一分析对象,适用于不透水和弱透水的黏土、粉质黏土和粉土。通过现场测试资料的分析,黏性土中实测的水压力往往达不到静水压力值,可认为土孔隙中的水主要是结合水,不是自由的重力水,因此它不易自由流动而不单独考虑静水压力。因为将土粒与孔隙水看作一个整体,直接用土的饱和重度和总应力抗剪强度指标计算侧压力。然而,黏性土并不是完全理想的不透水层,因此在黏性土层尤其是粉土中,采用水土合算方法只是一种近似方法。这种方法亦存在一些问题,可能低估了水压力的作用。
  (二)有关规范规程关于土压力计算的规定
  1)根据《建筑基坑支护技术规程》(JGJl20—99)规定,对于作用于支护结构上的水平荷载标准值应按当地可靠经验确定,当缺少经验时,可按下列规定计算:
  (1)对碎石土、砂土等无黏性土按水土分算原则进行计算。在地下水位以下,作用于支护结构的侧压力,等于土压力与静水压力之和。土压力计算采用浮重度γ/,和有效应力抗剪强度指标c/和φ/计算。
  (2)对于黏性土和粉土按水土和算原则进行计算。作用在支护结构上的侧压力,仅考虑土压力,水土合算时,地下水位以下的土压力采用饱和重度γsat和总应力抗剪强度指标c和φ计算。
  【例题】根据《建筑基坑支护技术规程》(JGJl20—99)规定,在进行土压力计算时,应按水土分算的原则进行计算的是(   )。
  A、碎石土;
  B、粉土;
  C、砂土;
  D、粘性土;
  答案:A、C
 
鲜花(127) 鸡蛋(0)
 楼主| cdddd 发表于 2012-7-27 11:42:43 | 显示全部楼层
一、 对于砂土和粉土等无粘性土按水土分算原则进行,即作用于围护结构上的侧压力等于土压力与静水压力之和,地下水位以下的土采用浮重度γ/和有效应力抗剪强度指标值c/和 φ/计算。
二、粘性土作用在支护结构上的侧压力,在具有工程实践经验时,也可以按水土合算原则计算。水土合算时,地下水位以下的土压力采用饱和重度γsat和总应力抗剪强度指标值c和φ计算。一般在粘性土孔隙比e较大或水平向渗透系数kh较大时采用水土分算。
  三、地下水有稳定渗流时,水土分算的土压力按如下原则计算:
  1、用流网法分析,计算作用于围护结构上的土压力;
  2、在主动土压力侧考虑水压力。基坑开挖面以上按静水压力计算,基坑开挖面至围护结构底,取基坑底面处的静水压力直线降为零的三角形分布。
JGJ规范要求粉土是合算的,但是上海及周边地区认为需要分算。
还有一点需要讨论,对于采取水土分算的土体其强度参数理论上应该取有效应力指标,但是地质报告一般统一提供一个直剪固快指标(可认为不排水指标)。因此,在计算模式和强度指标上存在不匹配。
鲜花(127) 鸡蛋(0)
 楼主| cdddd 发表于 2012-7-27 11:47:46 | 显示全部楼层
1、“数学建模”是一种为了满足数学和现有物理理论要求的概化模型建立。“概化”的通俗说法就是“大概化”,就是你说得更刻薄的“凭空想象”,所以建模不是完全真实的模拟,也不能“无限”逼近,只能有限逼近,甚至是非常肤浅的逼近。
2、土力学基本是弹性力学的局部翻版,这是一个变化不大的翻版。例如各向异性、不均质这两个三维问题,弹性力学没有解决,土力学也没有解决,更不要说你提的参数时效和本构理论问题了。站在数学理论和已有计算设备能力来说,我还看不到岩土力学高维问题的曙光。所以建议不要去搞那些没用的东西。当然,因某些其他原因需要,可以学马克思年轻时所说的:每一个人都能在一个礼拜中创建一套新学说。3、在日常设计工作中,我们的用词是“设计验算”,而没有说“计算设计”,也就是说:先有概念设计后,才用计算方法进行论证,而不是先计算后设计。例如,一个基坑施工防水问题,总是在我们假定了 采用疏干、还是防渗的大方案以后,才去计算的。因此,软件只是一种手段。
4、商品软件最大的好处是设计者可以当傻瓜,可以不求甚解。我早年搞计算程序有一个感觉:一个好像完美的程序,因为人脑不完美,总是要不断补丁,所以即使是Windows、AutoCad这样的超一流软件,几乎每个月都有补丁。这样一来,不管对启明星或理正,总是心里不踏实,等计算结果出来后,首先扪心自问:象不象自己直观预计的那样。如果一旦不像,哈哈------重来!这样,还有必要在某个计算值上书生气十足吗?
只有渗透性很好的砂土和粘性很好的粘土分别用水土分算和水土合算去计算土压力才准确,其他土质的用这两种理论计算的土压力都是不准确的,前者计算结果偏大,后者计算结果偏小,非要争出个用什么方法计算准确,是偏激的想法,是毫无意义的争吵。所以我认为得用我们的经验去对计算出来的土压力进行调整,正所谓中庸之道!仔细观察你会发现其实很多事情都是如此,科学技术只是提供一种理论模型,对这种模型的应用需要我们工程师在实践中去不断调整,才能让它更符合实际情况!
鲜花(52) 鸡蛋(0)
Pgain 发表于 2012-7-27 14:49:09 | 显示全部楼层
鲜花(279) 鸡蛋(4)
ljmtidilgw 发表于 2012-7-27 21:38:26 | 显示全部楼层
本帖最后由 ljmtidilgw 于 2012-7-27 21:44 编辑

大家都知道,一般数值模拟和计算土的“施工期/短期”工况下的应力应变状况,采用总应力法计算,参数用(cu、φu);而反映土长期效应或工况则一般采用有效应力法计算,参数用(c'、φ')。

对于砂土 类:两种工况永远都是有效应力指标(c'、φ')
对于粘性土 类:第一种工况是不排水指标(cu、φu),而第二种工况则采用有效应力指标(c'、φ')。参数可以由固结排水三轴试验和野外静力触探CPTu压力消散测试试验取得。

原因是渗透性大的土、孔隙水压力容易消散,瞬间完成;粘性土渗透性小,孔隙水压力难以消散,需要很长时间完成。试验因此,也有排水和不排水三轴,前者一个CD试验需要近1个月时间完成。{:soso_e124:}

分算和合算可以混合起来计算来满足不同工况要求。这个在plaxis计算时经常采用。
鲜花(279) 鸡蛋(4)
ljmtidilgw 发表于 2012-7-27 21:41:22 | 显示全部楼层
具体来说,不是哪个更准、哪个更好?而是哪个更适合于您的“工况”?
鲜花(279) 鸡蛋(4)
ljmtidilgw 发表于 2012-8-1 23:10:38 | 显示全部楼层
如果根据固结不排水指标CU得到的ccu、φcu,参数本身包含了孔隙水压力在剪切过程的变化信息,这种情况下,通过总应力分析法和有效应力计算出来的结算出来的结果应该一致。

τ=ccu + σ'*tanφcu

σ''= σ-(Uconsolidation+UWater table+Ushearing)

由于Ushearing已经包含在ccu、φcu试验结果Uconsolidation很小=0这里:

σ'=σ''

参考下John T. Christian, Introduction to the twenty-second Terzaghi Lecture
鲜花(0) 鸡蛋(0)
xyzxyz 发表于 2014-12-14 08:23:42 | 显示全部楼层
这个贴不错!!!!!  
鲜花(0) 鸡蛋(0)
好豆的猫 发表于 2014-12-14 08:59:17 | 显示全部楼层
确实是个值得探讨的问题。
鲜花(127) 鸡蛋(0)
 楼主| cdddd 发表于 2016-3-26 15:17:09 | 显示全部楼层
浮重度,没有什么浮密度
捕获120.GIF
鲜花(127) 鸡蛋(0)
 楼主| cdddd 发表于 2016-3-26 15:21:13 | 显示全部楼层
美国地基规定
捕获121.GIF
鲜花(127) 鸡蛋(0)
 楼主| cdddd 发表于 2016-3-26 15:25:05 | 显示全部楼层
扬压力,建筑学术语,指建筑物及其地基内的渗水,对某一水平计算截面的浮托力与渗透压力之和。
挡水建筑物的扬压力是在上下游净水头作用下形成的渗流场产生的,是静水压力派生出来的荷载。详见[1] 条文说明8.1。

捕获122.GIF
鲜花(127) 鸡蛋(0)
 楼主| cdddd 发表于 2016-3-26 15:33:20 | 显示全部楼层
看的有些云里雾里?
捕获124.GIF
鲜花(7) 鸡蛋(0)
cxc1995-1999 发表于 2016-3-26 16:47:15 | 显示全部楼层
鲜花(127) 鸡蛋(0)
 楼主| cdddd 发表于 2016-6-27 09:45:17 | 显示全部楼层
很多东西需要越辩越清晰
更多图片 小图 大图
组图打开中,请稍候......
鲜花(62) 鸡蛋(0)
zspkd 发表于 2016-6-27 10:22:04 | 显示全部楼层
鲜花(0) 鸡蛋(1)
flyingegg 发表于 2018-11-27 07:16:50 | 显示全部楼层
谢谢分享了!  
鲜花(25) 鸡蛋(0)
abuhan 发表于 2018-11-28 00:03:19 | 显示全部楼层
鲜花(31) 鸡蛋(0)
hll2118 发表于 2018-11-29 19:24:35 | 显示全部楼层
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

本版积分规则

QQ|关于我们|QQ即时充值|站点统计|手机版|小黑屋|百宝箱|留言|咨询|微信订阅|QQ189615688|东南西北人

GMT+8, 2018-12-10 17:07 , Processed in 0.269735 second(s), 54 queries .

Powered by Discuz! X3.2

© 2001-2013 Comsenz Inc.

快速回复 返回顶部 返回列表