基坑支护中水土压力合算与分算的综合分析
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。
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
・
ｌ８・ １
第３ ６卷 第 ３ ３期 ２０１０年 １１月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ ＴＥＣＴＵＲＥ
Ｖｏ ． ６ Ｎｏ ３ １３ ． ３ ＮＯ ２０１ Ｖ． ０
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
Ⅱ
Ⅱ Ⅱ Ⅲ Ⅲ
Ⅱ
Ⅱ Ⅱ Ⅲ Ⅲ
［ ］ 蔡棋瑛 ， １ 林建华． 于小波分析和神经 网络 的桩身缺 陷诊 断 基
ｆ ］ 振 动 与 冲 击 ，０ ２ ２ （ ）９ －８ ． Ｊ ２０ ，１ ３ ：７９ ．
基坑支护结构上水土压力计算分析
基坑支护结构上水土压力计算分析摘要：分析了目前在基坑开挖中广泛应用的水土分算、水土合算计算水土压力的问题，讨论7计算中所用抗剪强度的测定与选择，并通过工程实例计算，认为考虑渗流作用的水土分算法与实际情况更符合。
关键词：水土分算；水土合算；流网法；强度指标中图分类号： s157 文献标识码： a 文章编号：在进行深基坑支护结构设计时，首先要计算深基坑开挖过程中作用在支护结构上的水压力和土压力。
力的大小主要取决于基坑开挖的深度、场地土体的性质和地下水水位。
对于地下水位高的基坑场地，墙后土体饱和，存在静水压力，甚至有渗流和超孔隙压力的影响。
经典的极限土压力理论是从砂土发展起来的，对于场地复杂多变、受多种因素影响的实际工程，很难给出符合实际的结果，尤其是对于粘性土。
近年来，基坑支护结构上的水土压力计算成为岩土工程界的一个热点问题。
1水土分算水土分算是指在计算土压力时，按有效应力原理将土骨架压力和孔隙水压力（静孔隙水压力和超静孔隙水压力）分别考虑的一种算法。
在基坑工程中由于土方开挖和基坑降水的影响，很容易在墙前后的土体中形成一个水头差，因此分两种情况来讨论水土分算。
1.1不考虑渗流影响时的水土分算当基坑内外存在水位差时，如果支护结构插入坑底的不透水土层中，且可以确定基坑内外的地下水不会发生渗流时，可以不考虑渗流的影响。
在没有地下水渗流作用的土中，不必考虑渗透力的影响，按传统计算的水、土压力值基本和实测值吻合。
1.2考虑稳态渗流影响时的水土分算在基坑支护工程中，由于工程的需要，通常需要进行降水处理，从而造成支护结构两侧水位有差异，形成渗流，当支护结构未插入坑底的不透水土层时，渗流将会通过土体空隙经支护体流向被动侧。
此时，土压力的计算必须考虑渗流的影响。
在基坑支护中考虑稳态渗流的影响计算水压力时，除采用常用计算公式外，还经常采用流网法和直线比例法。
1. 2.1考虑稳态渗流影响的水土分算计算公式(1)式中：一静孔隙水压力或稳定渗流中的水压力；一超静孔隙水压力。
基坑支护结构水土压力分算与合算
基坑支护结构水土压力分算与合算摘要：文中就基坑支护结构中水土压力的分算以及合算进行研究和分析，以此明确出影响基坑支护结构的重要影响因素。
关键词：基坑支护；水土压力；分算；合算1基坑支护结构水土压力变化的影响因素1.1土体参剩余应力通常情况下，在对建筑的基坑支护结构，进行土压力的计算过程中，对于基坑的垂直方面上的应力计算，需要从基坑的底部自重应力开始进行计算，但是其被动土的压力计算方面，需要严格的依据相关公式进行计算分析，其公式会波及到深度变量，因此需要从基底计算。
但是在实际的计算过程中，由于基坑的开挖面有着一定的限制，因此，在对基坑的垂直方向的应力进行统计时，需要以开挖前的原地面自重应力为计算起始点，并结合起开挖过程中，会产生的一些附加应力。
1.2原土结构以及采取土样为了能够保障对土体强度的指标计算准确，从而能够对原土结构进行全面的分析，就需要对原土进行严谨的取样分析［1］。
但是在进行取样的过程中，任何不合理的操作，都会使得对原土的结构造成一定的影响，使得丢失原土原有的强度值。
特别是对于一些砂土而言，造成的影响十清楚显。
对于原状土而言，由于经过长期的沉积和固结，使得在变化的过程中，会出现各种层间渗透、挤压以及胶结的问题，并且其变化十分的激烈。
1.3土体空隙水压力在进行基坑开挖的过程中，现阶段普遍都会采用逐层开挖的方式。
在这样的开挖过程中，会对墙后的土体产生影响，导致其系数减少，同时墙后的土体会发生膨胀变化，导致支护的结构发生一定程度的改变，使土体当中有一定的负超静孔隙水压力［2］。
这样的水压力，会使得对基坑开挖施工以及支护的施工产生不利的影响，同时对于土层来说，由于渗水性的不同，会保持较长的一段时间。
2基坑支护结构水土压力的分算以及合算在现阶段的施工建设过程中，在基坑的施工建阶段出现平安事故的概率比拟高。
通常情况下，造成基坑事故产生的原因，很大程度上与水土压力的变化有着直接的关联，因此在进行基坑支护结构的设计过程中，需要对水土压力进行充沛的计算以及分析。
基坑支护结构水压力分析
１目前 支护 结构水土压 力的计算方法
在 实践工 程 中， 如何考 虑地 下水 作用 一直 存在 两种 认识 。一种 认 为应 该按 照土 的有效应 力 原理 ，
对支 护 结构上 的水 压力 和土 压力 分别 计算 ０ ， 这种 方法 适用 于任 何一 种土类 。另一种 方法 ， 对 于透 水 性 强 的土 类 ， 采 用水 土 分算方 法 ； 而 对 于透 水 性弱 的 土层 ， 例 如 粉土和 粘 土 ， 则应 该采 用合 算 的方法
基坑支护结构水 压力分析
张加兴
基坑 支护结构 水压 力分析
张力 口 兴
（ 中铁第 四勘察设计院集团有限公司城 地院 武汉 ４ ３ ０ ０ ６ ３ ）
【 摘
要】 基坑支护结构上水土压力计算分为水土分算和水土合算两种方法， 在考虑地下水渗流的情况
下， 水土分算是合理可行的。 还介绍了水压力的分布受土层分布、 渗透系数和地下水边界远近等因素影响
把基 坑 内外 两侧 的水压 力 按 照静 水压 力 来考
虑， 如图 １ 所示 。
基坑 两侧 总水 压力 为
＇
＝
模型 的梯脚分 布 ， 此 时采用 倒三 角模型 与实 际情 况
是不 符合 的 。
１
寺 ｈ ＋ ｈ Ｈ ＝ ｙ ￣ ｈ （ ÷ ＋ ｍ
（ １ 等情 况 。
【 关键词】 水土分算
水土合算 渗透 系数
土层分布 地 下水
实际工程 中， 由于基坑 开挖 导致 坑 内外 存在水
０引 言
近 年 来 ，随着 社 会经 济 和 科 学技 术 的迅 猛 发
头差而形成渗 流 ， 渗流 的存在 ， 不 仅仅影 响基坑 周围 地 表沉 降 ， 而且 引起坑 内外 的孔 隙水 压力和 有效压 力 发生 改变 ， 从 而影 响 了围护 结构上 的水压 力分布
【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.。
浅析基坑设计中水土压力的计算
，
分析 两 种 算 法 不 同 之处 ， 出不 同土 体 比 较合 理 的 计算 方式 。 提
测 定 土体 的抗 剪 强 度
．
将 超 静 孑 隙 水 压 力 的影 响 考虑 在 总 应 力 Ｌ
抗 剪强 度 指 标 中 ， 照 第 二种 方 法 我 们可 知 式 （ ） （ ） 为 ： 按 ３和 ４ 变
．
对 于工 程 实 际 超 静水 压 力 的值 是难 以 估算 的
．
现 在 也 没有
确 、合理地进行水土压力的计算 是进行其他各项工作的前提和
基 础 。然 而 ， 统 的 土 压力 计 算 都 是 在 一 定 理 想 条 件 下 得 出 的 ， 传 常 常 与 实 际 工程 中 的情 况 不 太 相 符 合 ，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 ， 此 ， 、 压力 的 合 算 与 因 水 土 分算 的 研 究 ， 日前 我 们 面 临 的任 务 。本 文 从 经 典 土 压 力 出 发 ， 是
得：
Ｐ ｙ， ．２ ／ ， ．Ｋ －ｃ、 ￣ ｚ
．
＋７ ｒ 一
＋Ｊ ｕ
Ｐ－ ｚ ＋ ｃ、 ￣ Ｋ； ２ ＂ － ％． ／ ＋ Ｋ ＋ Ｊ — 。 ｕ （） ４ 式中 ： 为 考 虑 渗 流 作 用 时 的水 压 力 ， 为 超 静 水 压 力 。 ‰
１３ 超 静 水 压 力 的考 虑 与 分 析
１ 水土分 算 的分析
基 坑 支 护 中 的 水 土 分 算 是 按 有 效 应 力 进 行 计 算 的 ， 原 理 其
是 将 土 骨 架 力 和孑 隙水 压力 分 别 考 虑 的 一 种 算 法 ， 般 采 用 Ｌ 一 的计算公式为 Ｐ ｏ＂ ＂ ｃ ．： ． －￣－ Ｋ ２ ＿Ｊ ｎ ， ＂２ ｅｃ － ＋ （） Ⅱ １
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。
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。
基坑支护结构上的水土压力
基坑支护结构上的水土压力引言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。
正确、合理地进行水、土压力的计算是进行其他各项工作的前提和基础。
对砂土、碎石土按水土压力分算，粘性土按水土压力合算，基本上达成共识。
从土的有效应力理论出发，水土分算的根据比较合理，但实际操作困难比较大，而水土合算在理论上又存在严重缺陷。
下文笔者围绕基坑支护结构上的水土压力的计算方法和控制措施展开探究。
1.基坑支护结构上的水土压力概述支护结构主要承受侧向压力，包括水土压力及地面荷载、邻近建筑物基底压力、相邻场地施工荷载等引起的附加压力，以水土压力为主。
土压力是基坑周围一定范围内的土体与支护结构之间相互作用的结果。
传统的支护设计理论是把基坑周围土体当作荷载，作为支护结构的“对立面”，然后根据围护墙的位移情况，分别按静止土压力、主动土压力或被动土压力来进行支护设计，称此类支护为被动支护。
事实上，基坑周围土体具有一定的自支撑能力，可以将它用作支护材料的一部分，源于这一观点的支护设计是设法充分发挥和提高基坑周围土体的自支撑能力并补强其不足部分，称此类支护为主动支护。
2.土水压力的计算2.1 传统深基坑侧土压力计算理论与方法的分析传统深基坑侧土压力的计算理论主要以朗肯理论和库仑理论为基础，这两种理论无论在基本假设上，还是在计算原理上都存在一些缺陷。
主要表现为：（1）实际深基坑工程围护墙通常不满足古典土压力理论的假设条件；（2）古典土压力理论没有考虑围护墙的变形过程，而仅以墙体位移达到使墙后土体出现极限状态的平衡条件为计算依据。
实际上围护墙变形通常达不到使土体出现极限平衡状态的位移值，且其变形是随开挖的深入而变化的，土压力也随着变化；（3）没有考虑两端壁处存在的空间效应。
因此，所计算的侧土压力只是近似的，有时误差甚至很大。
目前随着水压计算技术的发展以及深基坑工程中环境效应问题的日益突出，考虑围护墙与土体共同作用来计算侧土压力，并在设计中预先估计围护墙位移的方法，例如弹性地基梁法（土抗力法）和有限元法等日益受到重视。
基坑支护设计中水土压力的计算分析
收稿日期:2004-09-10作者简介:张贵双(1964-),男,河北邢台人,硕士研究生,高级工程师,从事水文地质研究。
文章编号:1007-6743(2005)01-0034-02基坑支护设计中水土压力的计算分析张贵双1,2(1河北工程学院土木学院,河北邯郸 056038;2河北煤田地质局水文队,河北邯郸 056201)摘要:基坑支护设计中,水土压力计算存在着“分算”与“合算”两种方法的分歧。
本文基于有效应力原理,从计算方法和水土相互作用机理方面对两种计算方法进行分析,最后推荐了一种计算水土压力的通用方法。
关键词:深基坑;水土压力;计算中图分类号:TU473.1 文献标识码:A 基坑支护设计中,水土压力计算存在着“分算”与“合算”两种方法。
目前工程界对采用哪种方法存在着分歧,水土压力的计算问题越来越引起人们的重视[1],一些与土中水有关的基坑事故的发生,表明我们对水土及结构共同作用机理的认识还远远不够透彻和深入。
本文基于有效应力原理,从计算方法和水土相互作用机理方面对两种计算方法进行了分析,以供大家讨论。
1水土压力的分算与合算的概念及分析1.1水土压力分算法水土压力的分算是以有效应力原理为理论基础,认为作用在支护结构上的侧压力由土压力和水压力分别作用产生。
对于弱透水性的粘性土其公式表达如下:(假设水位与地面齐平)P a =γ′z a K ′a -2c ′K ′a +γw z a(1)P a =γ′z p K ′p +2c ′K ′p +γw z p(2)对于强透水性的砂土,上式中c ′=0。
式中P a ,P p —主动区和被动区的水土压力强度(kPa );γ′—地下水位以下土的浮重度(kN/m 3);z a ,z p —主动区和被动区的计算点深度(m );K ′a ,K ′p —主动与被动土压力系数,K ′a =tg 245°-φ′2、K ′p =tg 245°+φ′2;c ′—土的有效粘聚力(kN );γw —水的重度(kN/m 3)。
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。
基坑工程水土压力算法分析
现 行方法 得 出的结果是偏于保守的 ；（ ２ ）的土水分算计算结果 ，主动土 压力偏大 ，被动土压力偏 小； （ ３ ）水压力很难确 定，而用静水压力来代替 孔隙水压力则过于保守 ； （ ４ ）工程中有效应力强度指标 和 难 以 准 确 测 定 。 ５ ． 水土压 力建议算法 引入土压力修正系数 、水压力修正系数 ，水土压力运算公式如下 ：
中 图分 类号 ：Ｔ Ｖ ５ ５ １ 文献 标 识号 ：Ａ 文章 编号 ：２ ３ ０ ６ — １ ４ ９ ９（ ２ ０ １ ３ ）１ ７ － ０ １ １ ６ 种力 的作 用． 一种为水压力 ， 另一种 为土压 力。 正确、合 理地进 行水、土压力 的计算是进行其他各项 工作 的前提和基础 。 对砂 土、碎石 土按水土 压力分算 ，粘性土 按水土压 力合算 ，基本上达 成 共识 。从土 的有 效应力 理论 出发 ，水土分 算的根据 比较合 理，但实 际操 作 困难 比较大 ，而水土合 算在理论 上又存在 严重缺陷 ］ 。本文试从理 论 上对 上述两 种方法进 行 比较 ，分析其利 弊和可 能产生 的问题。并根 据土 强度指标特性对 目前的水土分 算加以改进。 ２ ． 水土压 力合算 水 土压力合 算法是 以总应力法 为基础 ，认 为支护结 构上的侧 向压力 是 由水土 共同作 用产生 的。适 用于渗透 性弱 的土体 。计算 时的强 度指标 采 用：对 正常 固结和 超 固结 土，土 的抗 剪强度 指标应采 用三轴 固结不排 水抗 剪强度 指标 ｃ 、 或 直剪 固结快 剪强度 指标 、 ；对欠 固 结土，宜采用有效 自重压力下预固结 的三轴不固结不排水抗剪强度指标
公式如下 （ 设水位与地面齐平 ） ：
水压力与静水压力的 比值，且 ０≤ 。≤ ｌ ：可 以根据经验取值 ，也可根 据 ， 与 的相关分析 曲线，通过压力区土 的来查出 ， 的值 ， ＝ ０ 时 ， １ 。
基坑支护上的水土压力共同作用问题及建议
可 以直接改变土体的渗流及应 力场 ，引起地面沉 降、 砂土液化 、 土体渗 透破坏 、 结构 物浮力及 侧压
力改变等工程 问题 ；反过来土体微 观结构 及宏观 力学特性 的改变又将直接影 响土体 中水 的存 在类 型 、 用 形 式 等 ； 体的物理 一化学 一生物场 ， 二者构成 一个动态 平衡 的共 同作用体 系。 １２ 孔 隙水 压 力传 递 的判 断 标 准 ． 前面分析可知 ， 强结合水（ 吸附结合水） 具有 明 显 固态特性 ， 基本不发生迁移 ； 自由水为牛顿液体 可 自 由迁 移 ； 结 合 水 （ 透 吸 附 水 ） 一 定 程 度 弱 渗 在 上受骨架吸附力作用 ，要促使其发生迁移需得施 加一种克服拖弋阻力 的外力 。若粘性 土中的水分
水 土“ 算 ” 合算 ” 分 和“ 这一 有争 论 的问题 进行 了分析 和讨 论 ， 该文 探讨 了土 的微 观结 构特 征及 其 对工 程特 性 的影 响 ， 于 微 基 观层 面分 析 了土 中水 的存 在类 型及 特 征 ，研究 了水 土共 同作用韵 微 观机 理 ，给 出了粘 性 土能 否传 递孔 隙水 压力 的判 别 公 式 ， 出这是 一个有 待 于深入 研究 和探讨 的课 题 。 指 关键 词 ： 基坑 支护结 构 ； 土压 力 ； 水压 力 ； 水土共 同作 用 ； 分算 ； 算 合
２０ 年 ｌ ０ ８ Ｏ月第 １ 期 Ｏ
城 市道 桥 与 防 洪
管理施工
９ ｌ
基坑 支 护 上 的水 土压 力共 同作用 问题 及建议
陈 磊
（ 海市第 二市 政工 程有 限公 司 ， 海市 ２ ０ ６ 上 上 ０ ０ ５）
基坑支护结构上水土压力分算与合算的结果差异与适用范围毕业论文
本科生毕业论文（设计）题目: 基坑支护结构上水土压力分算与合算的结果差异与适用范围目录摘要 (2)关键词 (2)Abstract (2)Key words (2)1 绪论 (2)1.1 研究背景及研究意义 (2)1.2 国内外研究现状 (3)1.2.1 水土压力的影响因素 (3)1.2.2 水土压力的计算方法 (3)1.2.3 水土压力分算与合算的适用范围 (4)1.2.4 工程实例的研究 (5)2 水土压力分算与合算计算 (5)2.1 水土压力分算与合算计算思路 (5)2.2 水土压力分算与合算计算模型 (6)2.3 理正深基坑6.0软件介绍 (7)2．4 总结水土分算与水土合算的计算公式 (8)2．5 参数输入 (8)3 水土压力分算与合算计算结果分析 (8)3.1 支护结构受力分析与变形分析 (8)3.2 支护工程安全系数和沉降量分析 (12)3.3 结果差异原因 (15)4 水土压力分算与合算适用范围分析 (16)4.1 水土分算与水土合算计算思路的差异 (16)4.2一般情况下水土分算适用范围 (16)4.3 一般情况下水土合算 (16)4.4 粉土水土压力计算的选择 (16)4.5 其他因素的影响 (16)4.6 水土压力分算与合算的不足 (17)5 结论 (17)参考文献 (17)致谢 (18)基坑支护结构上水土压力分算与合算的结果差异与适用范围工程管理专业学生周攀指导教师高新南摘要：在基坑支护工程中支护结构主要受两种力的作用：一种是水压力；另一种是土压力。
基坑工程中的土压力、水压力计算，根据不同的土性和施工条件，分为水土分算和水土合算两种方法。
由于水土分算和水土合算的计算结果存在差异，要根据水土特性和工程经验确定。
在综合国内外研究现状的基础上，重点讨论了存在争议比较多的粉土，通过软件和手算，比较两种模型在水土分算法与水土合算法的结果差异，寻找结果差异原因，确定水土分算与合算的适用范围，以在确保基坑工程安全性的基础上，提高其投资的合理性。
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。
基坑支护结构上水土压力的分算与合算
基坑支护结构上水土压力的分算与合算ΞEstimating the water and earth pre ssure s on the supporting structurearound a foundation pit separately and together李广信(清华大学水利水电系,北京,100084)[编者按] 本刊1999年第4期关于水和土压力计算方法的讨论引起了读者的兴趣和关注。
本期发表的李广信、沈珠江两文,既是这一讨论的继续,也是这一讨论的终结。
文 摘 基坑支护结构上实测的内力常常远比用经典土力学理论计算的数值小。
本文分析了造成这种情况的一些可能的原因,在计算方法和水土相互作用机理方面对于水土“分算”和“合算”这一有争论的问题进行了分析和讨论,提出了在一定条件下“水土合算”可能有一定微观基础,指出这是一个有待于深入研究和探讨的课题。
关键词 基坑支护结构,土压力,水压力,水土分算,水土合算中图法分类号 T U 432 文献标识码 A 文章编号 1000-4548(2000)03-0348-05作者简介 李广信,男,1941年生,博士,清华大学水利水电工程系教授,土木工程学会土力学及岩土工程分会常务副理事长。
主要从事土的本构关系、土工合成材料、基础工程和高土石坝方面的研究工作。
Li Guangxin(Institute of Geotechnical Engineering ,Tsinghua University ,Beijing ,100084)Abstract In this paper the reason why measured stress on supporting structure is generally much less than that calculated with classic earth pres 2sure theories is explored.The method of estimating water and earth pressures on supporting structure separately and together which has become an attention and discussion focus in field of geotechnical engineering is analyzed.It is indicted that the method of estimating water and earth pressures together is inconsistent with the effective stress principal ,but there might be some microscopical ground.Therefore it is an important problem de 2serving of further research.K ey words supporting structure of foundation pit ,earth pressure ,water pressure ,estimating water and earth pressures separately ,estimating water and earth pressures together1 前 言随着我国大规模建筑基坑和地下工程的发展,支护结构设计计算中的许多问题逐步凸现出来。