在使用GEO5土质边坡稳定性分析、加筋土挡墙、石笼、砌块挡墙等模块，涉及筋材的问题时，需要用户填入“筋材与土之间的摩擦系数Ci”。关于这个值，软件通常默认值会是处于0.6至0.8之间的一个值。为明确这个值的取值方法，这里结合相关规范及土工材料厂商手册进行说明。      首先，可以明确这个值严格来说需要通过试验获得，无试验数据时退而求其次取经验值，在公路及其他规范中取值一般都是0.6至0.8。关于这个的描述可见《土工合成材料应用技术规范 GB/T 50290—2014》相关条文说明：     GEO5帮助文档中也给出了相关的取值说明，其Ci值与土类相关性较大：（1）压碎的岩石和砾石        Ci=0.9（2）砂土                                Ci=0.85（3）粉煤灰                            Ci=0.8（4）黏土                                Ci=0.6      部分土工材料厂商也给出了结合试验数据的经验参数，表格如下： 查看全部

        不少工程师在使用GEO5边坡模块，采用不平衡推力法进行剩余下滑力求解的时候，部分情况会遇到如下提示：       对于产生这个提示的原因、处理方法及不处理可能造成的误差说明如下：（1）产生原因        不平衡推力法（传递系数法）是一种非严格条分法，因此在某些情况下会产生较大的分析误差，其中一种即为相邻两段折线滑面间倾角变化大于10°。（2）处理方法         对于该问题的处理方法，就是不让软件自己分块，人工分条，对相邻角度差大于10°的进行钝化处理，即将尖角用微分的方法钝化成为多段折线使得各相邻段微分折线的角度差不大于10°。以上图为例：       针对上图这个不满足要求的角度，用鼠标滚轮放大，然后点击“编辑”滑面，进行钝化处理。如下图：（3）不处理可能造成的误差       其实关于这个问题的提出在《边坡与滑坡工程》第二版郑颖人、陈祖煜、王恭先等著， 122页已经有过说明，截图如下：       所以根据该书研究，不消除此误差，计算的剩余下滑力较偏小，可能会导致工程产生危险。处理方法两种，一种是本文说的进行钝化处理，在院士所著的书中也有说明；另一种是采用摩根斯坦法(mp法)因为其是一种严格条分法，可很大程度上避免此类误差。 查看全部

        在预制混凝土砌块挡墙的应用中，常常会遇到一种为增加稳定性而设置的上下层间的“凸起肋+凹槽”抗剪结构。如下图：       这种“凸起肋+凹槽”结构具备一定的抗剪能力，因此在GEO5参数界面中用户可以输入一个相关的定量参数：         此参数的填写实际上需要基于预制砌块厂商的产品试验进行。下面举例进行说明，Redi-rock是一个国际知名的预制砌块生产厂商，对每一款上市产品会进行试验测试，测试标准采用ASTM D6916&NCMA SRWU-2，简单说就是在一定竖向荷载N作用下，分别进行正常使用极限状态和承载力能力极限状态下抗剪能力。实际方法和进行土体抗剪强度试验原理基本一致，通过试验进行曲线拟合并得到抗剪强度参数。       最终形成如下的数据记录表格：       按照上表的数据可以进行抗剪承载力和竖向荷载线性关系曲线的拟合：      最终拟合曲线方程为：（s=b+Ntanφ）      上述方程中，tanφ实际就是软件输入界面中的“块之间的摩擦系数f”，而连接处抗剪强度即为方程s=b+Ntanφ中的b值。       工程师在进行输入时可询问目标厂商进行参数选取，或者参照redi-rock公司相似规格产品进行参数估算。 查看全部

1 单参数地基模型        在中国大部分岩土规范中使用的地基模型均为单参数模型，于1867年由捷克工程师E·Winkler提出，假设土介质表面任意一处的位移w与作用在该点的应力q成正比，且与作用在其他点的应力无关。其表达形式为：其中：       K——基床反力系数，也称基床系数，Mpa/m。       由上述假设及公式可知，实质上温克尔地基模型即由一系列弹簧单元构成，各弹簧单元相互独立，互不影响。具有简单易用的特点，但是缺点也相对明显：虽然能够考虑变形，但无法体现地基土变形的连续性。2 双参数地基模型        随着岩土工程这一应用科学的不断发展，出现了针对单参数地基模型缺陷改善，即在土体的连续性态表达上更加合理的双参数地基模型。其代表性的模型有，帕斯捷尔纳克(Pasternak，1954)，费洛年柯—鲍罗基契(Filonenko．Boorodich，1940、1945)，海腾尼(Het6nyi，1946)等。（1） Pasternak模型       在winkler模型的基础上，假设弹性地基模型中的各弹簧之间是存在剪切相互作用的。其表达式如下：其中：       k——基床反力系数，也称基床系数，Mpa/m。      Gp——剪切模量（2） Hetenyi模型       在winkler模型的基础上，假设独立弹簧单元之间的相互作用通过加入一个抗弯刚度为D的弹性板或弹性梁。（3）Filonenko Boorodich模型       在winkler模型的基础上，假设具有常值拉力T作用的弹性薄膜连接温克尔地基中各弹簧单元，由此获得弹簧之间的连续性。        在GEO5中内置的双参数模型是Pasternak模型。实质上将上述三类模型中的Gp，D，T设置为0的时候，即又转化为了简单的单参数地基模型。因而用户在使用时觉得双参数过于复杂的情况下，可以将软件中双参数中的第二个参数C2设置为0，C1按照国标规范相关建议的地基反力系数k填写即可。这里也给出建议的地基反力系数k的试验方法和参数取值范围，工程师可翻看《工程地质手册》第5版，263页表3-5-5 查看全部

        关于地震工况下天然地基基础的抗震承载力计算，GEO5在选择不同国别规范时的计算方法差异较大，这里专门就中国规范和欧美标准相关计算公式的规范条文出处及理论做一个简单介绍。（1）中国规范       中国规范中关于天然地基基础的抗震承载力计算可在《建筑抗震设计规范》4.2.3条中进行说明，具体如下：（2）海外规范       关于海外规范中天然地基基础抗震承载力的计算，以欧标为例，在EN1998-5：2004 中Annex F  Seismic bearing capacity of shallow foundations.       但是上述公式中各类计算参数众多，且多为与土体性质相关性较低的经验性参数，工程师在进行实际设计时若采用此方法操作难度较大。因而GEO5中加入了另一种基于经典方法修正的计算理论：        该方法的原理即对地震下的强度参数及承载力系数进行修正，类似我们公路等行业地震土压力计算的修正模式。想具体了解该方法的工程师，除GEO5帮助文档中给出的参考文献外，还可在下列两本工程手册中找到理论及计算例题：《Shallow Foundations_ Bearing Capacity and Settlement》Third Edition,   point 6.3.1《Principles of Foundation Engineering》Ninth Edition        GEO5采用的计算方法是一种应用比较广泛，工程师也比较容易理解的参数修正方法。以上便是相关引导说明，希望能够对工程师产生一定帮助。 查看全部

        GEO5众多挡墙计算模块均涉及抗滑移验算所需的基底摩擦参数 u 和a，可见下图：       其中岩土和基底间的摩擦系数u 这个参数对工程师来说是比较熟悉的，但是岩土和基底间的粘结力a对大多数工程师来说可能是一个比较陌生的参数。       这里，首先给出结论：在勘察报告中没有提及岩土和基底间的粘结力a时，直接填0       为了解除工程师的疑惑，这里给出相关的理论及手册出处。回顾高中物理知识，摩擦力f=uN，这里的u是一个综合的摩擦系数，这也是中国规范里面定义挡墙基底摩擦系数的方式。这里也扩展一下物理学上摩擦系数u=tanφ’，这里的φ’更趋向于综合考虑了岩土强度参数的c和φ的综合内摩擦角。引用李广信老师《土力学》第二版200页底部的话来说，φ’是综合表征了c和φ的性质。（有兴趣者可自行查阅该书籍进行更深入了解）       但在欧美标准中有所不同，更倾向于把两者分开表达。在诸多规范和计算手册中都有所提及，这里给出《Foundation Engineering Analysis and Design》一书中公式截图，基底摩擦力表达如下：       根据上述公式，实际上软件是能够根据基底所在土层强度参数直接进行摩擦力的求解的。同时软件也允许用户直接输入u和a。当用户在a处输入0时，墙底摩擦力的计算公式就划归为中国规范熟悉的模式。      以上便是挡墙基底摩擦参数u和a的相关说明，希望能够对各位工程师提供一定的帮助。 查看全部

       鉴于GEO5用户中存在部分有论文写作需求的工程师和在校科研人员，在这里结合软件的特色给出部分GEO5学术研究应用建议，希望能够对特定的用户群体产生有益的帮助。 （1）规范和计算方法的多样性        由于GEO5是一款集合多国规范和计算方法的软件，用户在进行学术研究时完全可以对不同规范和计算方法进行对比，或者在诸多方法的基础上产生论文创新的灵感。        对研究非常有帮助的是绝大多数GEO5中涉及的计算方法，在软件的帮助文档中都配备了基础的理论说明及文献出处，能够缩减论文研究前期的文献阅读量，并帮助用户快速理解相关理论的原理，加之结合软件的快速计算能为研究者提供成熟的理论应用工具。地基承载力计算方法       上图展示了不同地基承载力计算方法。同样在基坑、边坡、挡墙及桩基等各个岩土细分方向，各国的规范和理论都存在这一定的差异。这些都能够成为论文的研究点。此类论文研究点代表性论文见：[1]陈豪,柳刚.中欧(英法)普速铁路重力式挡土墙设计对比分析[J].路基工程, 2021(5):7. （2）规范和计算方法演变         在GEO5中，由于使用的需求，同一国家的规范会存在不同时期的版本，如AASHTO 2003和最新版；或者同一国家规范的不同版本方向。借由软件理论文档及计算的便利性，用户可以很方便地进行规范及计算方法演变的研究。代表性论文见：[1] Kumar K H , Krishna B R , Prasad T V S .Proceeding of National Conference on Emerging Trends in Civil Engineering Cantilever Retaining Wall using GEO5 Software -A REVIEW[C]//National Conference on Emerging Trends in Civil Engineering.2020. （3）常规模块作为计算工具       此类研究通常作者有自己倾向的研究点，软件只是作为便捷计算的工具，加快研究的过程。代表性论文见：[1] Abrahams M .A Parametric Study Leading to Software Analysis Revealing an Equation for the Preliminary Design of Reinforced Earth Embankments[J].Electronic Journal of Geotechnical Engineering, 2009, 14(A):P.1-11.[2] Gunawan A , Dr T L G .PROTECTION OF SLOPE SURFACE WITH GEOFOAM VERSUS COMPACTED-FILL[J].  2019.[3] Aruna L s K , Mohammed S T , Ra g T ,et al.Slope Stability Analysis for Soil Erosion - A Case Study on Nadukani Hills[J].International Journal of Civil Engineering, 2018, 5(5):25-29.DOI:10.14445/23488352/IJCE-V5I5P105. （4）经典计算方法结合有限元       有限元是数值分析中常见的方法，GEO5的优势之处在于同时配备了规范计算和有限元两种不同类型的计算模块。用户在进行经典计算方法和有限元的结合时可以从至少两方面的思路上进行拓展：①   经典计算方法和有限元计算结果的对比②   经典方法和有限元优势互补 代表性论文见：[1] Hulagabali A M , Solanki C H , Dodagoudar G R ,et al.Analysis of Mechanically Stabilised Earth (MSE) Retaining Wall using Finite Element and AASHTO Methods[J].Journal of Engineering Technology, 2018, 6(Special Issue):139-150.[2] Sazzad M M , Rahman F I , Mamun M A A .EFFECTS OF WATER-LEVEL VARIATION ON THE STABILITY OF SLOPE BY LEM AND FEM[C]//International Conference on Civil Engineering for Sustainable Development.2016.         以上便是GEO5在科研应用中的一些具有代表性的方向，希望能够给广大用户提供一定的帮助。 查看全部

        当在欧标区域进行基坑设计时，除支护结构的受力外，其水平变形同样需要进行控制。这里给出相关资料及限值出处，方便工程师选用。 （1）指导性规范 EN1997-1        首先根据EN1997-1 附录Table C.1 和C.2 ，其归纳如下表：（2）具体设计指导 CIRIA C580        根据CIRIA C580：Embedded retaining walls—guidance for economic design【s】中给定的表格如下：       在这里提醒，虽然EN1997是指导性规范，但在具体国家规范和地区时可能会有设计要求的修正，请各位工程师自行斟酌。 查看全部

        GEO5 2024版新增了排水固结计算功能，在这里简单介绍一下其原理，并给出软件计算和人工手算的结果对比，以助于广大用户了解软件的计算内核。计算模型：       某地基软黏土层厚18m，其下为砂层，黏土层固结系数为3x10-3cm2/s。计算1：预压固结预压荷载为120kpa。计算150天时固结度。软黏土层以下为砂层，可视为双向排水，未加设排水井时，仅考虑竖向固结度。其中cv=3x10-3cm2/s=0.0259m2/d ，H=18/2=9m ，t=150d带入公式可得Uz=27.90% ＜ 30%，采用修正公式重新计算：由此公式重新计算得Uz=24.72%GEO5计算文件：预压.zip计算2：预压+砂井预压荷载为120kpa，砂井打穿至砂层，砂井直径dw=0.3m，等边三角形布置，井距s=2.8m。计算150天时固结度。软黏土层以下为砂层，可视为双向排水，加设砂井时，需要同时考虑径向和竖向固结度。 砂井有效影响范围的直径 de=1.05s=1.05*2.8=2.94m井径比 n=de/dw=2.94/0.3=9.8         Ch=3x10-3cm2/s=0.0259m2/d，t=150d               Uz=24.72%  （计算过程同计算1）           Urz=1-（1-Ur）（1-UZ）=92.5%GEO5计算文件：砂井+预压.zip计算3：预压+塑料排水板预压荷载为120kpa，排水板打穿至砂层，塑料排水板宽度bp=100mm，厚度tp=4mm，等边三角形布置，间距s=2.8m。计算150天时固结度。软黏土层以下为砂层，可视为双向排水，加设砂井时，需要同时考虑径向和竖向固结度。 砂井有效影响范围的直径 de=1.05s=1.05*2.8=2.94m塑料排水带竖井直径 dw=2（0.1+0.004）/π=0.066m井径比 n=de/dw=2.94/0.3=44.54Ch=3x10-3cm2/s=0.0259m2/d，t=150d           Uz=24.72%  （计算过程同计算1）           Urz=1-（1-Ur）（1-UZ）=76.87%GEO5计算文件：塑料排水带+预压.zip 查看全部

         鉴于部分工程师在手动核算GEO5土钉边坡中土钉受力时存在一定的疑问，特发此贴针对性说明下GEO5土钉边坡模块中土钉受力计算原理，希望能够给广大用户带来一定便利。         首先给出帮助文档中给出的计算公式：         上述公式中，工程师手动验算时最容易产生理解偏差的就是“相应土层产生的主动土压力”。大部分工程师的理解如下：以下图中的中间排土钉为例，此排土钉承担的土压力来自两条绿色线“相邻两条上下土钉中分线”之间的土体。         但实际上多项研究表明，土钉的受力其实更多受施工平台位置的影响。所以中间排土钉承受的土压力实际来自两条紫色线“相邻土钉施工平台面”之间的土体。       上述“土钉施工平台面”的深度定义在软件中的位置如下图所示，输入的he即为土钉头在坡面位置的深度到土钉施工平台面的距离，也即软件中定义土钉时的“超挖深度he”        若工程师仍想以“相邻两条上下土钉中分线”之间的土体作为单根土钉受力的计算标准层。保持一致的方法也很简单：在定义“超挖深度he”时，其数值上直接填写“相邻两排土钉垂直距离的一半”即可。这时虽然填入的超挖深度he不符合施工实际，但是在计算数值上能满足工程师的需求。 查看全部

       介于边坡加抗滑桩的分析计算使用的广泛性，特写本帖对计算工况中的一些要点进行总结，旨在于协助工程师更正确合理地使用GEO5中的边坡+抗滑桩模块。以下图所示综合支护形式为例进行说明：      针对以上综合支护结构，推荐的分析步骤如下：步骤一：不加任何支护结构，进行剩余下滑力的分析        如上图所示，第一步不加任何支护结构，进行剩余下滑力的计算。通常如果有勘察给出的滑面，可直接指定滑面，然后进行辅助性自动搜索，反向校验勘察结果。但如果需要搜索滑面时，切记搜索目标选择：最大剩余下滑力的模式。（因为最小安全系数对应的滑面虽然安全系数最小，但是剩余下滑力未必最大，而支护结构的目的是为了应对最不利的受力情况）。步骤二：加入刚性支护结构（如抗滑桩）       首先加入刚性支护结构，暂不加锚杆（索）等柔性支护结构，因为刚性支护结构的可信度更高，我们要首先评估仅用合理尺寸的刚性结构能够使此工程达到的基本的稳定性。一般可接近设计要求的安全系数（略低一些），然后后续工况（本帖步骤3）中再加入柔性支护结构（经济性地考虑部分能力）。       在加入抗滑桩后，要进行三类滑面的验算：①最大剩余下滑力滑面（由步骤（1）中确定的）。此种滑面验算的是桩身材料强度。②越顶破坏（限制区域——对桩顶上部自动搜索）       虽然抗滑桩能够将最不利滑体挡住，但是局部浅层还是不稳定，需要进行加固（采用锚杆）③整体破坏（限制区域——对桩底以下搜索）       整体破坏的验证是为了说明桩长达到要求了。步骤三：加入柔性支护结构（如锚杆等）此步骤中两个计算滑面①最大剩余下滑力滑面（由步骤（1）中确定的）。此种滑面验算的是桩身材料强度。        这里这个滑面相对步骤二稳定性系数有了进一步的提升，同时能够在即保证刚性支护结构为主体的情况下，部分考虑柔性支护结构的贡献，并能够从两次安全系数的变化上大致估算贡献比例。（为什么不能一次算？因为只要是条分法就是从上往下算，如果一次性加了太多支护结构，该理论方法是先考虑锚杆后考虑桩，但是实际工程应当是桩是主体。理论有局限性，所以通过工况步骤去弥补这种局限性）②越顶破坏（限制区域——对桩顶上部自动搜索）   说明再增加柔性支护之后浅部稳定性同样也满足要求了帖子中讲的比较简略，关于更详细的操作步骤可以看视频：https://www.bilibili.com/video/BV1wP411H7kw/?spm_id_from=333.337.search-card.all.click&vd_source=d737fa154709006df17182a4e1fc96f8 本帖中使用的文件：K0+140稳定验算.zip 查看全部

       不平衡推力方法（隐式&显式）是国内计算边坡和滑坡稳定性时常用的方法，在GEO5中，除了可以采用该方法对边坡稳定性进行计算，软件还可以给出沿滑动面的剩余下滑力传递曲线。部分工程师在使用时并不清楚怎么查看该曲线，也不明白其中原理，本文对此进行说明。1、如何在GEO5中查看剩余下滑力曲线       首先需要明确的是，不是所有计算方法都能得到该曲线。剩余下滑力实际是通过条块间条间力的传递而获得，所以用户必须使用考虑条间力的分析方法才能看到该曲线，最常用的就是不平衡推力方法，隐式和显式都可以，如果采用bishop法是看不到该曲线的，其他的严格条分法，例如M-P，简布法和斯宾塞法也都能获取该曲线。       当选择考虑条间力的方法计算之后，点击软件界面左侧面板中的齿轮按钮，勾选分析中的“剩余下滑力”和“数值”选项，那么就能在图形显示窗口中查看剩余下滑力曲线。2、剩余下滑力曲线的绘制原则       GEO5软件中剩余下滑力曲线绘制原理参考了《铁路路基支挡结构设计规范》中滑坡推力曲线的绘制方法。规范中的滑坡推力曲线       曲线范围从滑动面的剪入口开始一直到剪出口为止，分段数量等于条块数量，如果是圆弧滑动，在GEO5软件中默认分为20个条块。GEO5中绘制的剩余下滑力曲线有几点需要说明：①  软件绘制的是剩余下滑力曲线，并不是滑坡推力曲线，剩余下滑力和抗滑桩所受的滑坡推力之间还需要考虑所在条块滑面角度的影响；②  剩余下滑力曲线的形状和数值大小跟滑面位置、岩土材料参数、支护力的大小、设计安全系数取值等因素相关；③  当剪入口位置的条块自身稳定性大于设计安全系数时，该条块则无剩余下滑力，依此类推，直到出现条块稳定性小于设计安全系数时，剩余下滑力从正值绘制，也就是剪入口位置的条块剩余下滑力一定为非负值；④  当计算滑动面整体稳定性大于设计安全系数时，剪出口位置的剩余下滑力会为负值，这里并没归为0，是为了方便用户查看边坡的支护或者自身稳定有多大的余量。加了支护后的剩余下滑力曲线3、剩余下滑力曲线的应用（1）确定下滑段和阻滑段位置       最常见的剩余下滑力曲线就是先上升后下降的弧线，当遇到地形复杂，同时坡面叠加超载和支护结构的时候，曲线可能存在多个上升段和下降段，这里的上升段可以认为是下滑段，下降段可以认为是阻滑段。（2）确定桩后滑坡推力       当采用抗滑桩支挡时，桩后的滑坡推力大小为该桩设计位置条块的剩余下滑力乘以滑面倾角的余弦值。       除了滑坡推力，桩前实际还受到滑体抗力的作用，很多用户对于滑体抗力如何计算并不清楚，这里顺带做个说明。       以下图为例，这里对应着滑面绘制了4条曲线。曲线a是极限状态的传递曲线，特点是剪出口和剪入口位置力都为0，表征边坡实际状况，也就是曲线以边坡实际的稳定系数来绘制；曲线b为推力传递曲线，从剪入口开始到剪出口，以边坡设计安全系数绘制；曲线c为抗力传递曲线，从剪出口开始反向到剪入口，同样以边坡设计安全系数绘制；曲线d为推力和抗力在抗滑桩位置处的叠加曲线，其中T为滑坡推力，P就是滑体抗力，d曲线为抗滑桩刚好达到边坡稳定系数等于设计安全系数的支撑效果，但不一定意味着桩的极限状态。       根据曲线可以看出T，P的数值跟设桩位置相关，同时跟设计安全系数的取值相关，简单理解为1.35的设计安全系数会比1.2的设计安全系数得到的推力更大。而抗力是否也会随着设计安全系数提高而增大呢，分两种情况，当桩前块体仍然满足增大后的设计安全系数时，抗力则相应增大，当桩前块体达不到增大后的设计安全系数时，抗力不仅不会增大，而是直接为0，这就是用户在查看抗滑桩受力时遇到桩前为0的原因。（3）其他应用       除了通过剩余下滑力曲线区分抗滑段与阻滑段，确定滑坡推力之外，还可以通过曲线下降的斜率判断不同区域的抗滑效果，哪些区段采用削方减载效果会更好，抗滑桩设置于哪些地段效率更高。尤其是对于滑坡整治项目，可以充分利用下滑力曲线进行辅助分析。 查看全部