水土合算与水土分算
土水压力的计算方法
12.4 土水压力的计算方法12.4.1 作用于支挡结构上的土压力(一)概述作用在挡土支护结构上的侧压力包括土压力、水压力、冰荷载(寒冷地区)、地震力及地面荷载所产生的侧压力等。
土压力是作用于挡土支护结构的主要荷载，特别是在大型深基坑工程中若能较准确地估算土压力，对于确保深基坑工程的顺利进行具有十分重要的意义。
从广义来说，土压力是土作用在挡土支护结构上的或作用在被土体所包围的结构物表面上的压力及其合力。
这些压力(及合力)是由土的自重、土所承受的恒载和活载所产生的，其大小由土的物理与力学性质、土和结构之间的物理作用、绝对位移、相对位移以及变形值与特性所决定。
水压力、冰荷载、地震力及地面荷载等均是通过土这一载体作用于挡土支护结构上，因此，均属于广义土压力，也可称为特殊情况下的土压力。
【例题17】在下列各项中，属于广义土压力的是( )。
A、水压力；B、地震力；C、冰荷载；D、地面荷载；答案：A、B、C、D (二)影响土压力的因素作用在挡土支护结构上的土压力受以下因素制约：1不同土类中的侧向土压力差异很大。
采用同样的计算方法设计的挡土支护结构，对某些土类可能安全度很大，而对另一些土类则可能面临倒塌的危险。
因此在没有完全弄清挡土支护结构土压力的性能之前，对不同土类应区别对待。
2 土压力强度的计算及其计算指标的取值与基坑开挖方式和土类有关。
当剪应力超过土的抗剪强度时，背侧土体就会失去稳定，发生滑动。
由于基坑用机械开挖，一般进度均较快，开挖卸荷后，土压力很快形成，为与其相适应采用直剪快剪或三轴不排水剪是合理的。
但剪切前是否要固结，则根据土的渗透性而定。
渗透性弱的土，由于加荷快、来不及固结即可能剪损，此时宜采用不固结即进行剪切；反之，渗透性强的土，宜固结后剪切。
【例题18】对于侧壁为饱和粘土的基坑，宜采用( )三轴试验确定其抗剪强度指标。
A、固结排水剪；B、固结不排水剪；C、不固结不排水剪；D、不固结排水剪；答案：C3土压力是土与挡土支护结构之间相互作用的结果，它与结构的变位有着密切的关系，从而导致设计土压力值的不确定性。
基坑支护工程中土压力的计算
基坑支护工程中土压力的计算[摘要]本文针对基坑支护工程中土压力的计算进行了理论探讨，对经典的朗肯土压力理论和库仑土压力理论“水土合算”与“水土分算”进行了分析。
对给出了工程设计计算中主动土压力区和被动土压力区抗剪强度指标的选取原则。
[关键词]土压力；地下水的影响；抗剪强度指标中图分类号：tu753 文献标识码：a 文章编号：1009-914x（2013）23-0138-02基坑支护工程中，主要的荷载为作用于维护结构上的侧向压力，包括土压力和水压力。
工程中侧向荷载的确定一般是依据经典的朗肯土压力理论和库仑土压力理论，但是经典的朗肯土压力理论和库仑土压力理论是在严格的假设条件下得到的，因此土压力与工程实际中得到的数据是有差别的，本文就此问题进行探讨。
1.0.经典的土压力理论朗肯—库仑土压力理论距今已有一、二百年的历史，现代随着建设规模的发展和扩大，测量技术和计算技术的迅速发展，人们对土压力的性质和土压力的分布与变化规律也有了更深刻的认识，在一些文献中，人们发表了测试结果与理论计算土压力不符合，有的人甚至怀疑经典的土压力理论。
实际上经典的土压力理论是在严格的假设条件下得到的，实际工程中的工况与经典的土压力理论的假设相去甚远，因此我们需要对经典理论的假设条件有个再认识的过程。
1.1 经典的土压力理论给出的是极限值应用经典的土压力理论进行支护工程的侧压力计算时，得到的是土压力的极限值，即达到主动极限状态或被动极限状态时的接触压力，在实际工程设计时应对此值除以一个合理的安全系数。
当维护结构处于正常的工作状态时，不可能出现这种极限状态，接触压力不是极限值，此时测得的变形、土压力、孔隙水压力等数值一般不能与经典理论的计算结果相比较。
基坑开挖时作用在维护结构墙面上的是静止土压力，此时土体处于完全弹性状态，基坑开挖后土体处于塑性局部发展的过程中，墙后和墙前的土压力都没有达到极限状态。
1.2.经典的土压力理论只能计算刚性接触面上的土压力经典土压力理论没有考虑挡墙土身的变形，挡墙是绝对刚性的，只考虑挡墙的平动或转动等刚性位移。
浅谈基坑土压力的水土分算与水土合算
基坑工程 中土压 力对支 护结构稳 定性 有相 当大的影 响 。目 本 文对基坑 土压力 中的水土分算 和水 土合 算问题进 行 了综合对 并简要分析 了各种计算方法的适用条件 。 前 国内外学者就基坑 工程 中的水 土压力计 算 问题展开 了广泛 深 比分析 ， 入 的学术讨论 。讨论 的焦点集 中在经典 土压力理论 的适用性 、 粘 １ 有效应 力原理 及粘 性土 中 的孔隙水 压力 性 土中如何考虑孔 隙水 压力影 响 以及粘性 土“ 土压 力分算 ” 水 和 有效应力是 由土颗粒 的接触点传递 的压 力 ， 颗粒问 的有 效应
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第３ ６卷 第 ３ ３期 ２０１０年 １１月
山 西 建 筑
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文章编号 ：０ ９６ ２ （０ ０ ３ —１ ８０ １０ —８ ５ ２ １ ）３ ０ １ －３
３ 梅 数据分析 ［ ． 京： Ｍ］ 北 科学 出版社 ，０２ ２０． 运用选好 的桩基低 应变完 整性判别模 型对 ４个待判 的样本 ［ ］ 范金城 ， 长林． ［ ］ 江苏省赣榆县 建设 工程质量检 测 中心． 多利亚 Ａ 区 ６号 ４ 维 进 行 判 别 ， 据 本 文 预测 （ 表 ２ ， 判 别 结 果得 知 ， 断 结果 全 部 根 见 ）从 判 楼桩 身完整性检测报告 ［ ］ ２０ ． Ｒ ．０ ５
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水土分算与水土合算
水土分算和水土合算方法的适用条件一、计算方法概述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。
二、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。
浅谈挡土墙设计中参数控制要点
浅谈挡土墙设计中参数控制要点发表时间：2019-03-25T14:26:13.140Z 来源：《防护工程》2018年第34期作者：杨娉[导读] 随着城市土地的日益紧缺，汽车交通的日益普及，地下停车库也越来越多，地下室外墙的设计也开始常态化。
成都基准方中设计有限公司武汉分公司随着城市土地的日益紧缺，汽车交通的日益普及，地下停车库也越来越多，地下室外墙的设计也开始常态化。
而外墙的设计，参数开关较多，参数取值的不同，会导致外墙配筋值有较大的差异，为确定其统一性。
现将外墙设计的各参数梳理如下：1、荷载竖向荷载有上部及各层地下室顶板传来的荷载（顶板上覆土重量容易忽略）和外墙自重；水平荷载有室外地坪活荷载、侧向土压力、地下水压力、人防等效静荷载以及可能的相邻建筑物的附加荷载。
1.1室外地坪活荷载：一般民用建筑的室外地面（包括可能停放消防车的室外地面）活荷载可取5kN/m2。
有特殊较重荷载时，按实际情况确定。
1.2水压力：根据地勘报告提供的水位进行设计。
1.3土压力：1.3.1当地下室采用大开挖方式，无护坡桩或连续墙支护时，外墙承受的土压力宜取静止土压力，土压力系数K0，对一般固结土可取K0=1-sinφ(φ为土的有效内摩擦角)，一般情况可取0.5。
1.3.2当地下室施工采用护坡桩或连续墙支护时，外墙土压力计算中可以考虑基坑支护与外墙的共同作用，或按静止土压力乘以折减系数0.66近似计算，Ka=0.5×0.66=0.33，相当于主动土压力。
1.4水土分算与水土合算采取水土分算还是水土合算，主要取决于土体的渗透性。
工程上处于安全考虑，一般均按水土分算考虑。
当采用渗透性好的土（如砂土、碎石土）回填时，采用水头分算。
所谓水土分算，即分别计算水、土压力，将二者之和做为总的侧压力，计算土压力时取土的浮重度（取11KN/m3），计算水压力时取抗浮水头。
由于土体中的水压力与孔隙中的自由水及其渗透性密切相关，即使是透水性好的土之间也总存在着透水性的差别，例如砂土的渗透系数Ks=1.0m/d，而碎石土的渗透性可能达到Ks=500m/d。
【岩土设计】水土分算和水土合算的学习
水土分算和水土合算的学习一、计算方法概述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.二、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.三、有关规范规程关于土压力计算的规定根据《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合算原则进行计算.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.。
有关隧道设计中的“水土分算”和“水土合算”
●有关隧道设计中的“水土分算”和“水土合算”！
水土合算,即用饱和重度计算土压力,不再另外考虑水压力的作用。
水土分算实际上是考虑静水压力的水土分算法，它考虑了土粒本身的重力，还考虑了孔隙水对土粒的浮力。
水土合算对应的强度指标是按总应力法求得，水土分算是用有效重度算的，故其强度指标采用有效强度指标。
现行的相关规范都规定在地下水位以下对于粘性土采用水土合算，对于地下水位以下的砂土、碎石土采用水土分算。
要注意的是水土合算存在较严重的理论缺陷，用的时候要加以注意，而水土分算的根据比较充分但实际操作困难较大，因此，可用总应力指标代替有效强度指标，加上一定的经验修正。
一般说来，采用水土分算偏安全和保守，但水土分算是要用有效强度指标计算,而目前试验室要准确提供三轴的有效强度指标是很困难的,实际的勘察报告中极少提供C`、φ`，所以实际操作困难大。
●其实，水土分算与水土合算都没有具体的科学依据。
但是，根据我们的经验和一些实际的实践结果我
们才有了，所谓的规范的具体方法。
在这里其实应该具体的更加考虑到底我们在选取参数时应该选三轴快固还是直剪参数。
水土分算水土合算
1、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。
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。
粘性土和粉土用水土和算，
对砂性土用水土分算。
简述水土分算和水土合算
渗透性好的土一般采用水土分算，故对碎石、砂土用水土分算，而粘性土若按照水土分算，总的水土压力可能偏大，故有实际工程经验时可采用水土合算。
个人认为粉土介于二者之间，若当地并无实际经验，还是建议以分算为宜。
按照有效应力原理分析，水土分算。
但粘性土在实际工程中空隙水压力往往难以确定，因此，在许多情况下，往往采用总应力法计算，即水土合算。
对地下水位以下的粉土，砂土，碎石土，由于其渗透性强，地下水对颗粒可形成浮力，故应采用水土分算。
水压力可按静水压力计算。
所谓水土分算，其实质就是分别计算水、土压力，以两者之和为总侧压力。
计算土压力时用土的浮重度，计算水压力时按全水头的水压力考虑。
这一方法适用于土空隙中存在自由水的情况或土的渗透性较好的情况，如：碎石土及砂土。
很显然，土体中的水压力与其空隙中的自由水及其渗透性是密切相关的，而碎石土及砂土的渗透性相差非常大，粉、细砂的渗透系数ks一般为1.0m/d左右，卵石层则可高达500m/d，两者相差达数百倍，如此大的差别都统一按全水头的水压力考虑显然是不合适的。
工程实践也表明：按水土分算方法计算水压力对于大多数土层来说，其作用都偏大。
所谓水土合算，其实质就是不考虑水压力的作用，认为土空隙中的水都是结合水，没有自由水，因此不形成水压力。
土颗粒与其空隙中的结合水是一整体，直接用土的饱和重度计算土体的侧压力即可。
显然这一方法在理论上讲仅适用于渗透系数为零的不透水层。
然而，完全不透水的土层是不存在的，因此水土合算法仍然是岩土工程界的一个争论问题。
持赞同观点者认为：在一些渗透性很差的粘性土层中，水压力几乎为零，再按水土分算法计算水压力会使支护结构的造价大大增加，显然是不合适的；而持反对观点者认为：粘性土虽然渗透性差，但当支护结构本身具有较好的防水性能时（如地连墙结构、有止水帷幕的排桩结构及复合土钉墙结构），只要假以时日，水压力应该能达到静水压力。
完全忽视水压力的作用，可能会造成结构上的工程隐患。
再论“水土合算”与“水土分算”
再论“水土合算”与“水土分算”刘发前【摘要】关于“水土合算”与“水土分算”问题,目前基本在砂土中采用水土分算;在黏性土中,采用水土合算.现从土体微观结构分析,认为水土压力计算问题均为在有效应力原理框架下的广义水土分算.所不同的是,“土压力”为土颗粒与所附结合水或封闭的絮状结构对地下构筑物的作用,而“水压力”为流动的自由水对地下构筑物的作用.如此,可很好地解释黏土中浮力“折减”和水土压力实测值接近水土合算结果的现象.最后,指出水、土压力的分配与土体的黏粒含量、孔隙比和固结历史等有关,并可结合渗透性试验来确定计算结果.【期刊名称】《城市道桥与防洪》【年(卷),期】2016(000)001【总页数】3页(P173-175)【关键词】水土合算;水土分算;黏土【作者】刘发前【作者单位】上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司,上海市200092【正文语种】中文【中图分类】P642.11+5人们知道，土体是由固相（土体颗粒）、液相（水）和气相（不饱和情况下的气体）组成，介质不同存在状态又相互影响，因而土压力与水压力的关系问题是岩土工程界至今难以解决的难题之一。
截至目前，很多科研人员对该课题进行了研究，所得结论要么理论上存在问题，要么与实际工程不符，难以达到两者的高度统一。
这与土体本身的复杂结构与所处环境的微妙变化均有关。
亦正如此，科研人员需对该类课题加大研究力度，提出自己的想法，通过思维的碰撞获取新的思想，这也是笔者写作本文的初衷。
目前地下空间的开发速度越来越快，工程设计中水土压力的计算力求既简便又精确，既不会造成安全隐患又不致过于浪费。
然而，一方面，实测数据结果表明：支护结构上的实际内力远小于计算值，说明按照规范方法计算过于浪费；另一方面，基坑工程事故、边坡稳定问题频繁发生，这似乎又意味着规范方法所得结果没有包含所有不确定因素带来的影响。
根据《建筑基坑支护技术规程》［1］：（1）地下水位以上或水土合算的土层，主动土压力采用下式计算：其中，σa为竖向正应力；Ka为主动土压力系数；c、φ为总应力指标的土体黏聚力和土体内摩擦角。
关于水土分算、合算浅解
关于水土分算、合算的浅解（1）从理论和原理角度分析①水土分算适用于土体孔隙中存在自由的重力水或土体渗透性较好，一般适用于碎石土、砂土。
一，渗透性强，地下水对土体颗粒可形成浮力作用；二，孔隙中为自由水，自由水重力作用对土体颗粒的孔隙水压力作用可按静水压力考虑。
②水土合算理论上适用于土体为不透水层或近似为不透水层的黏土层，根本上就是不考虑水压力作用，认为土体孔隙中的水为结合水，没有自由（重力）水，形成不了静水压力，同时，土层渗透性差近似不透水层，形成不了浮力作用。
（2）从实际工程设计及施工工况角度分析①工程设计根据其计算公式分析，当粘聚力和内摩擦角均＞0时，水土分算对支护结构的侧压力总是＞水土合算，因为水土合算实际上是把静水压力也按内摩擦角进行了折减。
而实际我们认为水属于各向同性，各个方向压力均相等，一般按竖直方向重力考虑。
这是水土分算计算结果＞水土合算的原因。
当粘聚力和内摩擦角=0时，两者相等，如砂土液化时。
因为，此时主动土压力系数K a=tan2（45°—φ/2）=1，从数值来看属于未对静水压力折减。
从上述分析看来，有人可能认为应采用“水土分算”方法进行支护设计，是偏于安全的，按不利原则考虑？这里又牵涉到工程中另一个重要的方面，“工程造价”。
通过工程实践证明，黏性土等不透水层或近似不透水层，按照水土分算的方法进行支护设计，过于保守，造成支护材料的浪费，而采用水土合算从上文介绍的原理看来是合适的，经过工程实践证明，此类土采用水土合算更为合适，既可满足工程安全，相对于水土分算有可节省费用。
②施工工况对于黏性土，当施工工期较短，或短期的稳定性计算，例如临时基坑支护工程，可认为属于不排水情况，使用CU抗剪强度指标；而对于永久性边坡，考虑采用水土分算，使用有效应力抗剪强度指标，这样安全度更高。
从工程实践看来，对于黏性土长期或永久作用时，其透水情况不宜按不透水情况考虑。
对于碎石土、砂土则不需考虑工况，排水情况良好，使用水土分算。
水土分算和水土合算例题
水土分算和水土合算例题水土分算和水土合算是一种常见的数学计算方法，特别适用于解决与比例、百分比和利润等相关的问题。
这种计算方法在商业、经济和金融领域中得到广泛应用。
下面将介绍一些水土分算和水土合算的例题，以帮助读者更好地理解这一计算方法。
例题1：某公司的销售额为5000万元，其中利润占销售额的30%。
请计算该公司的利润是多少？解析：根据题意，利润占销售额的30%，即利润与销售额的比例为30%:100%。
我们可以使用水土分算的方法来计算利润。
首先，将销售额5000万元分成100份，每份的大小为5000万元/100 = 50万元。
然后，根据比例30%:100%，我们可以得出利润的大小为30份，即30% * 50万元 = 15万元。
所以，该公司的利润为1500万元。
例题2：一块地的面积是1200平方米，根据土地分割协议，甲、乙、丙三方应按照2:3:5的比例分割地块。
请问甲方分到的地块面积是多少？解析：根据题意，地块的分割比例为2:3:5，即甲、乙、丙三方分到的地块面积比例为2份:3份:5份。
我们可以使用水土分算的方法来计算甲方分到的地块面积。
首先，将总面积1200平方米分成10份，每份的大小为1200平方米/10 = 120平方米。
然后，根据比例2:3:5，我们可以得出甲方分到的地块面积为2份，即2 * 120平方米 = 240平方米。
所以，甲方分到的地块面积为240平方米。
水土分算和水土合算是一种简单而实用的计算方法，在解决与比例、百分比和利润等相关的问题时尤为有效。
通过理解和掌握这一计算方法，我们可以更好地应用数学知识解决实际问题，并提高自己的数学能力。
基础工程设计原理_同济大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
基础工程设计原理_同济大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.计算作用于支护结构上的土压力和水压力时，有“水土合算”和“水土分算”两种方法，设计中选用计算方法的主要依据是：参考答案:土的渗透系数2.在进行重力式围护结构设计时，下列各因素中通常可不予考虑的是：参考答案:工程桩的长度3.基坑支护结构设计均应进行承载力极限状态的计算，此设计状态计算内容不包括以下哪项内容？参考答案:临近建筑的沉降计算4.在土质条件较好的场地开挖基坑，若基坑开挖深度较深，基坑周边不允许出现较大沉降时，为做到既经济又可靠，宜采用以下何种支护结构？参考答案:排桩+水泥土帷幕5.下列关于地基承载力计算的叙述中，正确的描述是：（）参考答案:按土的抗剪强度指标计算确定地基承载力时，在基础设计中必须进行地基沉降验算_基底处于地下水位以下时，地基承载力将明显减低6.考虑相邻建筑物影响时，设计时应使建筑物基础之间保留一定的净距，决定这一净距的因素中包括下列哪些因素？（）参考答案:建筑物的刚度_建筑物的荷载大小、作用面积_地基土的压缩性7.挤密砂桩处理地基，巳知砂桩直径0.45m，间距1.5m，按等边三角形布置，桩间土的压缩模量为4MPa，砂桩的压缩模量为10 MPa，则复合地基压缩模量为：参考答案:4.58.按桩的荷载传递特性分类，下列桩基中不属于摩擦型桩是：参考答案:桩端持力层为砂土，桩长10m的人工挖孔桩9.下列基础形式中，抗弯刚度最大的基础形式是：（）参考答案:箱形基础10.在下列地基基础设计条件中，对确定浅基础的埋置深度无关的是：（）参考答案:采用的混凝土强度等级11.在冻土地基中确定基础的埋置深度时，基底允许残留的冻土厚度由大到小排列的顺序是（）参考答案:弱冻胀土、冻胀土、强冻胀土12.根据土的抗剪强度指标确定地基承载力特征值的计算公式【图片】，其正确的计算要求为：（）参考答案:基底压力为均布或偏心距eb/3013.下列各类桩中，最不易产生桩身结构破坏的是：参考答案:软土地基中的钢筋混凝土小方桩14.基础宽度2.0m，埋深1.5m，持力层土的粘聚力标准值ck=10kPa，根据持力层土的内摩擦角标准值求得的承载力系数分别为Mb=0.43，Md=2.72，Mc=5.31。
水土分算例题
水土分算例题作用于支护结构上的最重要的荷载是土压力和水压力。
其计算方法有“水土分算”法和“水土合算”法两种。
对于砂性土和粉土，可按水土分算法，即分别计算土、水压力，然后叠加；对粘性土可根据现场情况和工程经验，按水土分算或水土合算法进行，水土合算法则是采用土的饱和重度计算总的水土压力。
下面介绍《建筑基坑支护技术规程JGJ120-2012》所规定的计算公式：式中：p ak——支护结构外侧，第i层土中计算点的主动土压力强度标准值，kPa,当p ak<0时，应取p ak＝0；σak、σpk——分别为支护结构外侧、内侧计算点的土中竖向应力标准值，kPa；K a，i、K p，i——分别为第i层土的主动土压力系数、被动土压力系数；c i、φi——第i层土的黏聚力，kPa，内摩擦角(°)；p pk——支护结构内侧，第i层土中计算点的被动土压力强度标准值，kPa。
（2）对于水土分算的土层式中：u a、u p——分别为支护结构外侧、内侧计算点的水压力，kPa；γw——地下水重度，取γw=10kN/m3；h wa——基坑外侧地下水位至主动土压力强度计算点的垂直距离，m，对承压水，地下水位取测压管水位，当有多个含水层时，应以计算点所在含水层的地下水位为准；h wp——基坑内侧地下水位至被动土压力强度计算点的垂直距离，m，对承压水，地下水位取测压管水位。
作用于基坑支护结构的土压力，工程中通常按朗肯土压力理论（点击查看）计算，即上述的计算公式。
然而，在基坑开挖过程中，作用在支挡结构上的土压力、水压力等是随着开挖的进程逐步形成的，其分布形式除与土性和地下水等因素有关外，更重要的还与墙体的位移量及位移形式有关。
而位移性状随着支撑和锚杆的设置及每步开挖施工方式的不同而变化，因此，土压力并不完全处于静止和主动状态。
有关实测资料证明：当支护墙上有支锚时，土压力分布一般呈上下小、中间大的抛物线形状或更复杂的形状；只有当支护墙无支锚时，墙体上端绕下端外倾，才会产生一般呈直线分布的主动土压力。
基坑支护结构上水土压力分算与合算
文章编号:1004 5716(2006)05 0001 02中图分类号:TU554 +12 文献标识码:B 岩土工程基坑支护结构上水土压力分算与合算金永涛1,鲜 亮2,张建新1(1.同济大学地下建筑与工程系,上海200092; 2.路桥集团第二公路工程局,陕西西安710003)摘 要:以一具体的工程实例为分析背景,介绍了基坑工程中对于支护结构变形、内力分析,选择水土分算与合算的土压力模式对计算结果的影响,进而分析对于不同水土分算与合算产生差别的原因,最后,给出了选择水土分算与合算的原则。
关键词:水土压力;合算;分算随着目前高层、超高层建筑的兴建以及城市地下空间的开发,支护挡土结构及地下连续墙越来越广泛的得到应用,这使得支护结构上的水土压力计算得到越来越多的重视和讨论。
一方面,大量的实测结果表明:支护结构上的实际内力远小于计算值。
尽管人们一再降低安全系数,或者将荷载折减,往往实测应力还是偏小;另一方面,还是有许多基坑事故频繁发生。
一些基坑工程失事又与土中水有关。
这种情况表明,我们对于在原状土开挖过程中的土与结构的共同作用和水土相互作用机理的认识还远不够透彻和深入。
关于水、土压力的分算还是合算也一直是学术界争论的焦点。
结合工程实际,讨论选择不同的水土分算与合算模式,对计算结果的影响。
1 水土分算与合算基坑支护结构主要受两种力的作用:一种为水压力,另一种为土压力。
目前,计算基坑支护结构上的水土压力主要有两种方法:即水土合算与水土分算。
对于水土分算,其采用浮重度计算土压力,按静水压力计算水压力,然后两者相加即为总的侧压力,利用有效应力原理计算土压力,水土压力分开计算,计算式为:p a=k a H-2c k a+ w H(1)p p=k p H+2c k p+ w H(2)式中:k a、k p 主动和被动土压力系数,两者均以有效应力强度指标c 、 计算;、 w 土的浮重度和水的重度;H 基坑开挖深度。
对于水土合算,其计算式为:p a=k a H-2c k a(3)p p=k p H+2c k p(4)式中: 土的天然重度,地下水位以下取土的饱和重度;k a、k p 主、被动土压力系数,两者均以固结快剪或固结不排水强度指标计算。
土压力水土分算例题
土压力水土分算例题一、在土压力水土分算中，以下哪个因素不影响土压力的大小？A. 土的重度B. 土的含水量C. 墙背的倾斜度D. 土的内摩擦角（答案：B）二、采用水土分算法计算土压力时，水的重度通常取值为多少？A. 9.8kN/m³B. 10kN/m³C. 15kN/m³D. 20kN/m³（答案：B）三、对于砂性土，在计算土压力时，一般采用哪种方法？A. 水土合算法B. 水土分算法C. 有效应力法D. 总应力法（答案：B）四、水土分算中，土的有效重度是指什么？A. 土的总重度减去水的重度B. 土的饱和重度C. 土的干重度D. 土的总重度加上水的重度（答案：A）五、在挡土墙设计中，采用水土分算时，以下哪个参数不是必须考虑的？A. 地下水位B. 土的渗透系数C. 土的粘聚力D. 墙的排水条件（答案：C）六、对于黏性土，水土分算与水土合算相比，哪种方法计算的土压力通常较大？A. 水土分算B. 水土合算C. 两者相等D. 无法确定（答案：B）七、在计算地下水位以下的土压力时，水土分算法考虑了哪种力的影响？A. 静水压力B. 动水压力C. 土的侧压力D. 土的自重压力（答案：A）八、水土分算法适用于哪种土质条件的土压力计算？A. 所有土质B. 仅黏性土C. 仅砂性土D. 砂性土和粉土（答案：D）九、在挡土墙后填土为砂土且地下水位较高时，应采用哪种方法计算土压力？A. 总应力法B. 有效应力法C. 水土合算法D. 水土分算法（答案：D）十、水土分算法中，地下水位变化对土压力的影响主要体现在哪个方面？A. 土的重度变化B. 土的内摩擦角变化C. 水的重度变化D. 土的黏聚力变化（答案：A）。
水土分算与合算适用情况
水土分算和水土合算方法的适用条件一、计算方法概述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。
二、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。
水土分算与合算的研究
1.从经验实用层面上看，计算土压力时一般不考虑开挖引起的孔隙水压力的变化，也不考虑渗透的作用，“水土分算”是计算全部的静水压力，并用浮重度计算土压力；“水土合算”是采用天然重度或饱和重度计算土压力，不再计算静水压力；从数值来看，前者大于后者，对于粗粒土，用“水土分算”基本没有分歧，主要是对粘性土，争议非常大；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。
水土合算与水土分算
1水土分算的概念与原理1.1基本概念水土分算原则，即分别计算土压力和水压力，两者之和即为总的侧压力.这一原则适用于土体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，一般适用于砂土、粉土和粉质粘土。
1。
2侧压力计算原理1.2.1土压力计算侧向土压力通常按朗金主动土压力和被动土压力计算，计算时地下水位以下的土的重度采用浮重度.朗金理论的基本假定为：①挡土墙背竖直,墙面光滑,不计墙面和土层之间的摩擦力；②挡土墙后填土的表面为水平面,土体向下和水平方向都能伸展到无穷,即为半无限空间;③挡土墙后填土处于极限平衡状态。
在弹性均质的半空间体中,离开地表面深度为Z处的任意一点的竖向应力和水平应力分别为：σz= γZ（1)σx=K0γZ（2)在朗金主动土压力状态下,最大主应力为σ1=γZ，最小主应力为σ3=Pa,Pa=γZtg2（45°-φ/2)-2ctg(45°—φ/2)（3)在朗金被动土压力状态下，最大主应力为被动土压力σ1=Pp，最小主应力为竖向压力σ3=γZ ,Pp=γZtg2(45°+φ/2）+2ctg(45°+φ/2)（4)引入主动土压力系数Ka和被动土压力系数Kp,并令：Ka=tg2（45°—φ/2) (5）Kp=tg2（45°+ φ/2) (6)将式（5）、式(6)分别代入式(3)、式（4）得：Pa= γZKa—2c Ka（7)Pp= γZKp+2c Kp（8）用朗金或库仑理论进行土压力计算时,通常要用到土的物性参数：重度γ、内摩擦角φ和粘聚力c.而各层土的物性参数是不一样的,在工程应用中一般有两种处理方法.(1)直接取用各层土物性参数的方法当地层由多层土组成时，可分别采用各层土的物性参数，分别计算得到各层土的主动土压力强度和被动土压力强度.由于通常各土层是不同的，因此土压力强度图形沿挡土墙深度方向是不连续的；在土压力计算过程中要比单一土层情况复杂些,但计算结果比较符合工程实际。
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1水土分算的概念与原理1.1基本概念水土分算原则,即分别计算土压力和水压力,两者之和即为总的侧压力。
这一原则适用于土体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,一般适用于砂土、粉土和粉质粘土。
1.2侧压力计算原理1.2.1土压力计算侧向土压力通常按朗金主动土压力和被动土压力计算,计算时地下水位以下的土的重度采用浮重度。
朗金理论的基本假定为:①挡土墙背竖直,墙面光滑,不计墙面和土层之间的摩擦力;②挡土墙后填土的表面为水平面,土体向下和水平方向都能伸展到无穷,即为半无限空间;③挡土墙后填土处于极限平衡状态。
在弹性均质的半空间体中,离开地表面深度为Z处的任意一点的竖向应力和水平应力分别为:σz= γZ(1)σx=K0γZ(2)在朗金主动土压力状态下,最大主应力为σ1=γZ,最小主应力为σ3=Pa,Pa=γZtg2(45°-φ/2)-2ctg(45°-φ/2)(3)在朗金被动土压力状态下,最大主应力为被动土压力σ1=Pp,最小主应力为竖向压力σ3=γZ ,Pp=γZtg2(45°+φ/2)+2ctg(45°+φ/2)(4)引入主动土压力系数Ka和被动土压力系数Kp,并令:Ka=tg2(45°- φ/2) (5)Kp=tg2(45°+ φ/2) (6)将式(5)、式(6)分别代入式(3)、式(4)得:Pa= γZKa-2c Ka(7)Pp= γZKp+2c Kp(8)用朗金或库仑理论进行土压力计算时,通常要用到土的物性参数:重度γ、内摩擦角φ和粘聚力c。
而各层土的物性参数是不一样的,在工程应用中一般有两种处理方法。
(1)直接取用各层土物性参数的方法当地层由多层土组成时,可分别采用各层土的物性参数,分别计算得到各层土的主动土压力强度和被动土压力强度。
由于通常各土层是不同的,因此土压力强度图形沿挡土墙深度方向是不连续的;在土压力计算过程中要比单一土层情况复杂些,但计算结果比较符合工程实际。
目前基坑支护结构土压力计算多采用专用程序计算,土层的数量几乎不会对计算速度产生影响。
因此,该方法在工程实际中得到广泛采用。
(2)取土层物性参数加权平均的方法该方法一般在地下结构的初步设计阶段,希望采用简单的计算方法来初步确定基坑的支护方案,不需要对土压力进行精确计算。
为简化计算,将土层简化成单一均质土层的情况,通常采用土层厚度进行加权平均,算出等效的地层物性参数。
1.2.2土层中水压力的计算地下水位稳定的地下结构物的侧向水压力可按静水压力确定,水压力强度根据帕斯卡定理计算:p w=h wγw(9)式中p w———侧向静水压力的强度值;h w———水头高度,即地下水位到计算点的垂直距离;γw———水的重度。
在基坑内外存在水头差的情况下,按照是否考虑地下水渗流的影响,侧向水压力分布存在三种形式,如图1所示。
(1)不考虑地下水渗流影响的水压力分布图式图1a中,当基坑位于渗透性很小的粘土层中,尽管基坑内外存在很大的地下水位差,但不考虑地下水渗流的影响,于是基坑内、外侧均按静水压力考虑(如图1中虚线所示的三角形)。
考虑到基坑内外侧B点以下到C点以上,墙体内外侧静水压力可以抵消,实际计算时可以这样处理:在基坑的地下水位高程B点以上,按静水压力三角形计算;在此高程以下,水压力按矩形分布计算,但不再计入基坑内侧的水压力。
该计算图式是有缺陷的:在挡土结构底端C点,基坑内外侧的水压力很不平衡,相差很大,是不合理的。
只有基坑开挖很快,且基坑内预先不进行井点降水,地下水的渗流还来不及发生时,方可采用该图式。
(2)地下水稳定渗流时,不考虑挡土墙隔水作用的水压力分布图式在图1b中,由于渗流的影响,挡土结构底部C点处,基坑内外侧水压力平衡,因此整个水压力图形分为两部分:以墙背面与基坑内地下水位相等处的B点为界,B点以上,按静水压力三角形分布计算;B点以下为三角形,水压力由大到小按线性减少至零值。
(3)地下水稳定渗流时,考虑挡土墙隔水作用的水压力计算图式图1c中,考虑地下水的稳定渗流,同时考虑挡土墙的隔水作用,挡土墙底部C点处仍有水头差;考虑渗流作用,B点处的水压力小于静水压力。
具体计算方法如下:B点处的水压力,由该点处的静水压力γwΔhw值减去Δpw1计算,即Δp w1=iaγwΔh w(10)式中Δp w1———基坑开挖面处水压力修正值;ia———基坑外的近似水力坡度,ia=0.7Δh w H w1+h w1 h w2Δh w———基坑内、外侧地下水位之差;h w1,h w2———分别为基坑内、外侧地下水位至挡土结构底端的高度。
挡土结构底端处的水压力由基坑开挖深度处的静水压力γwΔh w减去Δpw2计算,即Δp w2=iaγwΔh w1+ipγwΔh w2(11)式中Δp w2———基坑开挖面处水压力修正值;ip———基坑内被动区的近似水力坡度,ip=0.7Δh w*h w2+h w1*h w22水土合算的概念与原理2.1基本概念水土合算的原则是,认为土孔隙中不存在自由的重力水,而存在结合水,它不传递静水压力,以土粒与孔隙水共同组成的土体作为对象,直接用土的饱和重度计算侧压力。
这一原则适用于不透水的粘土层。
2.2侧压力计算原理在粘性土中,通过现场实测资料的分析,实测的水压力往往达不到静水压力值,按水土分算原则计算的水土压力值可能偏大,因此,一些地下工程的结构设计采用水土合算的原则。
水土合算原则是不再单独计算水压力,挡土结构上的侧向压力即为土压力,计算公式中不直接反映地下水的影响,当然,由于地下水的存在,使土层的物性参数发生变化,会间接影响土压力大小。
具体有两种计算方法:(1)经典理论模式按朗金理论,并考虑地面超载的影响,水土合算的主动土压力和被动土压力的计算公式为式(12)、式(13),两式中的土的重度均为天然重度,即使是在地下水位以下也不采用浮重度。
Pa=(q+∑γihi)Ka-2c Ka(12)Pp=∑γihi·Kp+2c Kp(13)式中Pa———主动土压力强度;Pp———被动土压力强度;γi———各层土的天然重度;Ka———主动土压力系数,Ka=tg2(45°-φ/2);Kp———被动土压力系数,Kp=tg2(45°+φ/2);c、φ———分别为土的粘聚力和内摩擦角。
(2)经验系数法土的物性参数c、φ等值的确定,有一定的随机性和人为性,完全依据地质勘察报告给出的参数进行计算,有时并不一定合理。
某一地区范围内的各施工现场的土层类别虽有差异但也有共性,在大量工程实践的基础上,根据统计分析,直接给出某一地区的土压力计算公式已成为可能。
例如,上海地区实测水土压力的总的侧压力系数为0.55～0.75之间;而天津地铁基坑设计过程中,水土压力总的侧压力系数多取为0.7。
3工程实例及应用分析3.1水土分算工程实例3.1.1工程地质与水文地质(1)工程地质上海市某地铁车站基坑工程所处场区地势平坦,地面高程在3.21～3.46之间。
车站穿越地段从上至下依次为:①人工填土;②2灰黄色粘土;②3-1灰色粘质粉土;②3-2灰色砂质粉土;④灰色淤泥质粘土;⑤1-1灰色粘土;⑤2灰色砂质粉土。
其中②3-1、②3-2及⑤2层粉性土,渗透性大,强度小,在水头作用下易产生流砂管涌现象。
各土层分布详见图2。
(2)水文地质该地段地下水位埋深为0.5～0.7m。
水文地质特征为具有多层空隙含水层结构,含水介质为粉性土。
②3-1、②3-2为粉性土层,受大气降水及地表水补给,其水位动态为气象型。
3.1.2围护结构设计通过技术经济两方面综合比较分析,该基坑围护结构采用SMW围护结构方案。
(1)计算原则及方法①围护结构计算按二级基坑控制变形;②围护结构主要承受土压力荷载及地面超载引起的侧压力,土压力荷载按水土分算计;③围护结构计算内容包括从基坑开挖到回筑主体结构各主要工况;④围护结构水泥土与H型钢按共同承担弯矩但不协调变形考虑,型钢强度检算按独立承载考虑;⑤车站主体结构使用阶段不考虑围护结构的承载能力。
(2)计算参数的确定该站标准段水泥土搅拌桩水泥土掺量为20%,桩径为850mm,桩中心间距为600mm,按三孔套打单排布置;H型钢高500mm,宽300mm,翼缘厚18mm,腹板厚11mm,按“1隔1”方式布置;基坑采用609mm横撑,壁厚12mm,竖向按三道布置,纵向间距3.0m,基坑中间设一道支承立柱桩。
基坑支护断面图详见图2。
(3)入土深度及整体稳定性分析依据上海市标准《基坑设计规程》,通过对抗管涌、抗底鼓等分析,确定水泥土搅拌桩入土深度为12m,桩长22m;通过对基坑抗倾覆、抗隆起及整体稳定性分析,确定H型钢入土深度为10m,型钢长20m。
经检算,基坑整体稳定性安全系数为1.82>1.25;抗倾覆安全系数KQ=1.28>1.2;抗渗透安全系数KS=4.32>2.0;抗隆起安全系数KL=3.84>2.5;围护结构地基承载力安全系数KWZ=3.0>2.5,各项指标均满足要求。
基坑结构计算图式见图3。
3.2水土合算工程实例3.2.1工程地质及水文地质上海市某地铁车站基坑工程所处地层从上至下依次为:①人工填土;②2灰黄色粉质粘土,γ=18.7kN/m3,c=15.0kN/m2, =22.0°;③灰色淤泥质粉质粘土,γ=18.1kN/m3,c=17.0kN/m2, =18.4°;④灰色淤泥质粘土,γ=17.3kN/m3,c=17.0kN/m2, =10.7°;⑤1-1灰色粘土,γ=18.1kN/m3,c=19.0kN/m2, =14.4°;⑥暗绿色粘土,γ=20.0kN/m3,c=33.0kN/m2, =19.0°;⑦1-1草黄色砂质粉土,γ=19.6kN/m3。
各粘性土层基本特性为:软塑～流塑,饱和,均匀,中～高压塑性,地基承载力特征值80～100kPa;砂质土层一般为:中密,不均匀,中压缩性。
该站主要涉及③、④层,具有较大流变特性,易产生较大变形和回弹隆起。
各土层分布详见图4。
(2)水文地质经实测地下水位埋深0.6～0.9m。
粉性土层为潜水层,受大气降水及地表水补给,其水位动态为气象型,地下水对混凝土无侵蚀性。
⑦层粉性土、砂土为上海地区第一承压含水层,水位动态相对稳定,该承压水头埋深12.3m。
3.2.2围护结构设计通过技术与经济比较,基坑围护结构采用地下连续墙方案。
(1)设计原则与方法①围护结构计算按一级基坑控制变形;②围护结构主要承受土压力荷载及地面超载引起的侧压力,土压力荷载按水土合算计。
基坑结构计算图式见图4;③围护结构计算内容包括从基坑开挖到回筑主体结构各主要工况;④在使用阶段车站主体结构与围护结构按复合墙理论设计,考虑两者共同承载。