GEO5中有效应力法、总应力法、水土分算、水土合算的说明

水土分算与水土合算等概念曾详细介绍过，具体可点击这里查看。

当时我们借鉴南京水科院魏汝龙教授的观点，认为水土合算方法不甚合理，后来有工程师指出有效应力法和总应力法采用的是不同的强度指标参 数，两者之间不存在可比性，水土合算方法具有其合理性，所以魏汝龙教授的比较方法本身也可能存在一定的问题。

GEO5在19版本的时候便加入了水土合算计算方法，所以目前GEO5软件中存在三种土、水压力计算方法，分别为：「有效应力」、「总应力」、「总应力φ_cu、c_cu」。

注：当分析设置中选择的验算方法不是「中国规范」时，在设置岩土材料参数时无法选择「总应力φ_cu、c_cu」方法，因为欧美规范中已经淘汰了「总应力φ_cu、c_cu」方法，即不再使用φ_cu和c_cu指标。

「有效应力」即水土分算法，「总应力φ_cu、c_cu」即水土合算法，而「总应力」是国外规范采用的计算方法，它与水土合算法的思路一致，不同点是采用的强度指标不同。

「总应力」法采用的是UU试验强度指标，因为饱和黏性土不固结不排水实验的φ_u为0，其抗剪强度用c_u来表示，所以「总应力」法又称“φ_u零法”，这也是为什么在GEO5中选择「总应力」法时，只需要输入一个参数c_u。需要说明的是，c_u并不是通常意义上的黏聚力，确切的说，c_u是土的抗剪强度（即已经包含了黏聚力、内摩擦角等在内的所有强度）和土体的有效应力大小相关，而内摩擦角、黏聚力是土的抗剪强度指标，和土体的有效应力大小无关。c_u可以通过十字板剪切试验获得，对于埋深较大的黏性土，不同深度的c_u是不同的，GEO5暂未提供输入线性c_u的功能，但我们可以通过划分多层土来实现。

《建筑基坑支护技术规程 JGJ120-2012》对土压力及水压力计算、土的各类稳定性验算时，土、水压力的分、合算方法及相应的土的抗剪强度指标类别的选取做有明确规定：

1、对地下水位以上的黏性土、黏质粉土，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_cu、φ_cu或直剪固结快剪强度指标c_cq、φ_cq，对地下水位以上的砂质粉土、砂土、碎石土，土的抗剪强度指标应采用有效应力强度指标c′、φ′；

换言之，对于对地下水位以上的黏性土、黏质粉土，在GEO5中应选择「总应力φ_cu、c_cu」法，此时土的抗剪强度指标可采用三轴固结不排水抗剪强度指标ccu、φcu或直剪固结快剪强度指标c_cq、φ_cq；

对地下水位以上的砂质粉土、砂土、碎石土，在GEO5中应选择「有效应力」法，此时土的抗剪强度指标应采用有效应力强度指标c′、φ′。

2、对地下水位以下的黏性土、黏质粉土，可采用土压力、水压力合算方法；此时，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φ_cu、c_cu或直剪固结快剪强度指标c_cq、φ_cq，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c_uu、φ_uu；

换言之，对地下水位以下的黏性土、黏质粉土，在GEO5中应选择「总应力φ_cu、c_cu」法，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_cu、φ_cu或直剪固结快剪强度指标c_cq、φ_cq，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c_uu、φ_uu。

3、对地下水位以下的砂质粉土、砂土和碎石土，应采用土压力、水压力分算方法；此时，土的抗剪强度指标应采用有效应力强度指标c′、φ′，对砂质粉土，缺少有效应力强度指标时，也可采用三轴固结不排水抗剪强度指标c_cu、φ_cu或直剪固结快剪强度指标c_cq、φ_cq代替；

换言之，对地下水位以下的砂质粉土、砂土和碎石土，在GEO5中应选择「有效应力」法，此时，土的抗剪强度指标应采用有效应力强度指标c′、φ′，对砂质粉土，缺少有效应力强度指标时，也可采用三轴固结不排水抗剪强度指标c_cu、φ_cu或直剪固结快剪强度指标c_cq、φ_cq代替。

最后，我们再总结一下水土分算（有效应力）和水土合算（总应力、总应力φ_cu、c_cu）在力学计算上的区别：

1)  水土分算：计算时既考虑土体本身产生的土压力，也考虑水产生的水压力，对于边坡稳定性，则考虑作用在条块上的水压力；

2)  水土合算：计算时只考虑土体本身产生的土压力，不考虑水压力，对于边坡稳定，不考虑作用在条块上的水压力，即当采用水土合算指标时，输入的地下水仅在视图上有意义，并不参与运算。

从一定意义上讲，我们可以认为水土合算采用的强度指标已经考虑了水的影响，且由于黏性土渗透率较低，水并不单独作用在支护结构上，水土可以合为一体，因此可以不用考虑水压力的影响。