岩土工程
基于静力平衡法的带拉杆板桩嵌固深度及内力的手算与GEO5电算对比
岩土工程 • 南京库仑张工 发表了文章 • 0 个评论 • 798 次浏览 • 2024-08-21 17:46
按照《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）附录F的规定，对板肋式及桩锚式挡墙，当立柱嵌入深度较小时，视立柱下端为自由端，可以采用静力平衡法计算，当立柱嵌入深度较大时，视立柱下端为固定端，按等值梁法计算。 在GEO5软件当中，采用深基坑支护结构设计模块，根据底部固支或铰支情况可以分别模拟支锚式支挡结构的等值梁法和静力平衡法分析。这里选取某典型案例，进行静力平衡法手算和软件计算的对比分析。1、案例介绍 一个下端自由支撑，上部有锚定拉杆的板桩挡土墙，如下图所示，周围土重度γ=19kN/m³，φ=30°，粘聚力c=0，锚定拉杆距地面1m，水平间距a=2.5m，基坑开挖深度为h=8m，请采用静力平衡法计算桩墙的入土深度和桩身内力。2、手算过程（1）土压力计算主动土压力：被动土压力：（2）外力对支撑点取矩 其中被动土压力折减系数取K=2，将d=1、h=8以及Ea和Ep的式子代入上式，解得三次方程：求解后得到桩的入土深度为。水平支撑的作用力：桩身最大弯矩处即是剪力为0点，设该点到地面的距离为h0。 最大弯矩3、GEO5建模计算 打开深基坑支护结构设计模块，输入土层材料参数，设置基坑开挖深度和锚杆位置及间距。 岩土作用力选择主动土压力，分布形式选择最左侧常规的三角形分布。 点击分析，结构底端支座类型选择铰支，被动土压力折减系数输入0.5，自动得到嵌固深度t=5.52m，水平支撑作用力为361.36kN，单位宽度弯矩最大值为505.97kNm。4、对比分析 将手算和GEO5计算得到的几个关键指标进行对比，做误差分析，可以得到如下结果：针对嵌固深度，两者计算基本一致，对于水平支撑作用力和最大弯矩值，两者计算误差在1%左右。 相比手算过程，使用GEO5分析计算更加快捷直观，同时还支持添加更为复杂的外部环境，比如超载，地下水作用等。 查看全部
<p> 按照《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）附录F的规定，对板肋式及桩锚式挡墙，当立柱嵌入深度较小时，视立柱下端为自由端，可以采用静力平衡法计算，当立柱嵌入深度较大时，视立柱下端为固定端，按等值梁法计算。</p><p> 在GEO5软件当中，采用深基坑支护结构设计模块，根据底部固支或铰支情况可以分别模拟支锚式支挡结构的等值梁法和静力平衡法分析。这里选取某典型案例，进行静力平衡法手算和软件计算的对比分析。</p><p>1、案例介绍</p><p> 一个下端自由支撑，上部有锚定拉杆的板桩挡土墙，如下图所示，周围土重度γ=19kN/m³，φ=30°，粘聚力c=0，锚定拉杆距地面1m，水平间距a=2.5m，基坑开挖深度为h=8m，请采用静力平衡法计算桩墙的入土深度和桩身内力。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1724232116248430.png" alt="image.png" width="307" height="285" style="width: 307px; height: 285px;"/></p><p>2、手算过程</p><p>（1）土压力计算</p><p>主动土压力：</p><p><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1724232158781591.png" alt="image.png" width="468" height="38" style="width: 468px; height: 38px;"/></p><p>被动土压力：</p><p><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1724232192933052.png" alt="image.png" width="398" height="40" style="width: 398px; height: 40px;"/><img class="loadingclass" id="loading_m03ncbqp" src="https://wen.kulunsoft.com/stat ... ot%3B title="正在上传..."/></p><p>（2）外力对支撑点取矩</p><p><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1724232219873124.png" alt="image.png" width="289" height="37" style="width: 289px; height: 37px;"/></p><p> 其中被动土压力折减系数取K=2，将d=1、h=8以及Ea和Ep的式子代入上式，解得三次方程：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1724232250131985.png" alt="image.png" width="217" height="47" style="width: 217px; height: 47px;"/></p><p>求解后得到桩的入土深度为<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1724232289971787.png" alt="image.png" width="68" height="20" style="width: 68px; height: 20px;"/>。</p><p>水平支撑的作用力：</p><p><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1724232311593173.png" alt="image.png" width="504" height="38" style="width: 504px; height: 38px;"/></p><p>桩身最大弯矩处即是剪力为0点，设该点到地面的距离为h<sub>0</sub>。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1724232332624024.png" alt="image.png" width="105" height="36" style="width: 105px; height: 36px;"/> </p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1724233416451952.png" alt="image.png" width="338" height="55" style="width: 338px; height: 55px;"/></p><p>最大弯矩<br/></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1724233474475788.png" alt="image.png" width="465" height="100" style="width: 465px; height: 100px;"/></p><p>3、GEO5建模计算</p><p> 打开深基坑支护结构设计模块，输入土层材料参数，设置基坑开挖深度和锚杆位置及间距。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1724233505633806.png" alt="image.png"/></p><p> 岩土作用力选择主动土压力，分布形式选择最左侧常规的三角形分布。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1724233527966874.png" alt="image.png"/></p><p> 点击分析，结构底端支座类型选择铰支，被动土压力折减系数输入0.5，自动得到嵌固深度t=5.52m，水平支撑作用力为361.36kN，单位宽度弯矩最大值为505.97kNm。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1724233554112021.png" alt="image.png"/></p><p>4、对比分析</p><p> 将手算和GEO5计算得到的几个关键指标进行对比，做误差分析，可以得到如下结果：针对嵌固深度，两者计算基本一致，对于水平支撑作用力和最大弯矩值，两者计算误差在1%左右。</p><p> 相比手算过程，使用GEO5分析计算更加快捷直观，同时还支持添加更为复杂的外部环境，比如超载，地下水作用等。</p>
请问optumg2如何模拟桩基静载试验？
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随着三维地质模型的应用加深，有工程师咨询如何将GEO5的三维地质模型导入到Revit当中使用，本文将简要介绍导入方法及在Revit软件中导入的效果。1 导入Revit的方法 GEO5 2023版已经全面支持IFC格式，包括三维地质建模的多个模块都可以将模型导出为IFC文件，然后在Revit、Archicad、Solibri等BIM软件中打开，或者使用BIMvision进行浏览。2 导入Revit中的效果（1）模型整体展示效果（2）查看钻孔及坐标信息（3）查看剖面信息（4）在Revit中选择某一层，查看属性参数 需要说明的是，导出的IFC格式模型除了包含默认岩土材料参数外，用户还可以在GEO5当中定义其他IFC属性数据，这些数据也同样可以导出到BIM软件当中加载和识别。我们会在后续的文章中对如何自定义IFC其他属性数据进行说明。 查看全部
<p> 随着三维地质模型的应用加深，有工程师咨询如何将GEO5的三维地质模型导入到Revit当中使用，本文将简要介绍导入方法及在Revit软件中导入的效果。</p><p>1 <strong>导入Revit</strong><strong>的方法</strong></p><p> GEO5 2023版已经全面支持IFC格式，包括三维地质建模的多个模块都可以将模型导出为IFC文件，然后在Revit、Archicad、Solibri等BIM软件中打开，或者使用BIMvision进行浏览。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1705971298703306.png" alt="image.png"/></p><p><strong>2 </strong><strong>导入Revit</strong><strong>中的效果</strong></p><p>（1）模型整体展示效果</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1705971318948960.png" alt="image.png"/></p><p>（2）查看钻孔及坐标信息</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1705971334233292.png" alt="image.png"/></p><p>（3）查看剖面信息</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1705971354488756.png" alt="image.png"/></p><p>（4）在Revit中选择某一层，查看属性参数</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1705971373612549.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1705971383950961.png" alt="image.png"/></p><p> 需要说明的是，导出的IFC格式模型除了包含默认岩土材料参数外，用户还可以在GEO5当中定义其他IFC属性数据，这些数据也同样可以导出到BIM软件当中加载和识别。我们会在后续的文章中对如何自定义IFC其他属性数据进行说明。</p>
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我认为，基坑内侧的挤土工程桩对基坑的边坡稳定性形成有利的一面，至少不会产生不利影响。基坑外侧的挤土工程桩对基坑的边坡稳定性形成不利的一面，特别是桩顶高于基坑低部，支护设计时应重视；根据边坡距离工程桩的距离考虑影响大小，或者在工程桩设置应力释放孔。至于基坑支护采... 显示全部 »
我认为，基坑内侧的挤土工程桩对基坑的边坡稳定性形成有利的一面，至少不会产生不利影响。基坑外侧的挤土工程桩对基坑的边坡稳定性形成不利的一面，特别是桩顶高于基坑低部，支护设计时应重视；根据边坡距离工程桩的距离考虑影响大小，或者在工程桩设置应力释放孔。至于基坑支护采用挤土桩，我认为影响不大。对于基坑支护，如果挤土效应明显到涉及必须考虑时，挤土后坑壁形成有一个“硬壳”层，对坑壁的整体性是有利的。开挖时桩内侧的“挤土”应力释放，桩身横向受力会有所增大，桩的最大弯矩可能会大些。一般情况下为此专门试验或计算应该有点小题大做，选桩时适当适当选择抗弯强度大一点的桩就可以了。
我认为你的做法是不可行的！原因如下：1、虽然淤泥质土土壤的粘聚力比较大，但是他的极限模阻力却并不是很大，所以你的花管与土壤之间的黏结的牢固强度比较另人担心！2、你的做法是喷锚支护，也就是说是在土中打入钢管(花管),从钢管中压力注浆,使土体形成锚固体,在钢管头部... 显示全部 »
我认为你的做法是不可行的！原因如下：1、虽然淤泥质土土壤的粘聚力比较大，但是他的极限模阻力却并不是很大，所以你的花管与土壤之间的黏结的牢固强度比较另人担心！2、你的做法是喷锚支护，也就是说是在土中打入钢管(花管),从钢管中压力注浆,使土体形成锚固体,在钢管头部挂网喷砼。但是你是否已经想到你到锚固段是否能承受足够的拉力和土壤的侧压力呢！基于以上两点，我建议你取消你的做法，我觉得在这种地质条件下是不是要考虑用打桩的做法会更稳妥一些呢！
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如何使用GEO5设计桩板式挡墙
库仑产品 • 库仑戚工 发表了文章 • 0 个评论 • 8571 次浏览 • 2017-09-08 16:23
本文主要说明采用桩板墙支挡边坡时GEO5中的设计流程。情况一 根据现场勘察情况，已探明有明显滑动面或软弱面，此时很容易判断边坡破坏模式为滑坡滑动破坏，则采用GEO5“土质边坡稳定分析”模块和“抗滑桩设计”模块进行设计。此时桩板墙受力模式为滑面以上桩后受滑坡剩余下滑力，滑面以上桩前受剩余抗滑力，滑面以下为嵌固段，桩土之间采用土弹簧模拟，如下图所示。 此时，只要按照抗滑桩设计流程进行设计即可，或者采用“土质边坡稳定分析”模块计算得到桩后滑坡推力和桩前滑体抗力后再采用“抗滑桩设计”模块进行设计即可。关于抗滑桩的设计流程，请参考《GEO5工程设计手册》中的：第十章：抗滑桩设计。 “抗滑桩设计”模块可以完成桩的变形、内力和配筋计算，关于板的计算，将在本文章的后面部分介绍。情况二 现场勘测不到滑动面，此时需要用GEO5“土质边坡稳定分析”模块、“深基坑支护结构分析”模块、“土压力计算”模块和“抗滑桩设计”模块分别考虑两种不同的破坏模式，即滑坡破坏模式或基坑破坏模式，比较二者计算结果，选择最不利的一种情况作为后续配筋验算指标。滑坡破坏模式的计算和情况一相同，基坑破坏模式则按照基坑进行计算，其受力模式如下图所示。 此时，采用“深基坑支护结构分析”模块按照基坑设计的流程进行设计即可。关于基坑的设计流程，请参考《GEO5工程设计手册》中的：第六章：单支点锚拉式排桩基坑支护分析 关于滑坡破坏模式和基坑破坏模式，其在配筋上有一点不同，需要注意： 滑坡破坏模式中采用剩余下滑力作为荷载，而剩余下滑力是在设计安全系数下计算得到的，也就是说剩余下滑力是荷载的设计值。例如设计安全系数取1.3，那么得到的剩余下滑力是已经考虑了安全系数1.3的设计值。因此，在进行配筋验算时，采用这种破坏模式计算得到的内力值为设计值，无需再单独考虑内力的分项系数。 基坑破坏模式中采用土压力作为荷载，土压力计算时并没有单独考虑安全系数，相当于安全系数为1，也就是说土压力是荷载的标准值。因此，在进行配筋验算时，采用这种破坏模式计算得到的内力值为标准值，需要单独考虑内力的分项系数。基坑规范中要求此分项系数不小于1.25。板的设计 桩板式挡墙采用的大部分均为预制板，通常情况下可不用单独验算，如果需要计算，按照下述方式手算即可。注：板的验算会在后续的GEO5“抗滑桩设计”和“深基坑支护结构分析”模块的更新中加入。（当前版本为GEO5 2017） 对于同一种类型的板，选择一跨内最低端的板下边缘水平荷载（土压力或剩余下滑力）作为该类型板上的荷载，如下图所示。根据铁路路基支挡结构规范（TB10025-2006），该荷载可以乘以0.7~0.8的折减系数。 确定作用在板上的荷载后，对于前置板（即板和桩采用钢筋链接），板和桩的连接处按照刚接处理，对于后置板（后插的预制板），板和钢筋的连接处按照铰接处理，如下图所示。 对于后置板，其最大弯矩和剪力计算如下（其中l为一跨的板长或桩的净距。）： 对于前置板，其最大弯矩和剪力计算如下： 得到最大弯矩和剪力后，按照混凝土结构设计规范进行配筋验算即可。 查看全部
<p> 本文主要说明采用桩板墙支挡边坡时GEO5中的设计流程。</p><p><strong>情况一</strong></p><p> 根据现场勘察情况，已探明有明显滑动面或软弱面，此时很容易判断边坡破坏模式为滑坡滑动破坏，则采用GEO5“土质边坡稳定分析”模块和“抗滑桩设计”模块进行设计。此时桩板墙受力模式为滑面以上桩后受滑坡剩余下滑力，滑面以上桩前受剩余抗滑力，滑面以下为嵌固段，桩土之间采用土弹簧模拟，如下图所示。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1504858793758890.png" alt="blob.png"/></p><p> 此时，只要按照抗滑桩设计流程进行设计即可，或者采用“土质边坡稳定分析”模块计算得到桩后滑坡推力和桩前滑体抗力后再采用“抗滑桩设计”模块进行设计即可。关于抗滑桩的设计流程，请参考《GEO5工程设计手册》中的：<a href="/dochelp/1649" target="_blank" textvalue="第十章：抗滑桩设计">第十章：抗滑桩设计</a>。</p><p> “抗滑桩设计”模块可以完成桩的变形、内力和配筋计算，关于板的计算，将在本文章的后面部分介绍。</p><p><strong>情况二</strong></p><p> 现场勘测不到滑动面，此时需要用GEO5“土质边坡稳定分析”模块、“深基坑支护结构分析”模块、“土压力计算”模块和“抗滑桩设计”模块分别考虑两种不同的破坏模式，即滑坡破坏模式或基坑破坏模式，比较二者计算结果，选择最不利的一种情况作为后续配筋验算指标。滑坡破坏模式的计算和情况一相同，基坑破坏模式则按照基坑进行计算，其受力模式如下图所示。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1504858813205417.png" alt="blob.png"/></p><p> 此时，采用“深基坑支护结构分析”模块按照基坑设计的流程进行设计即可。关于基坑的设计流程，请参考《GEO5工程设计手册》中的：<a href="/dochelp/80" target="_blank" textvalue="第六章：单支点锚拉式排桩基坑支护分析">第六章：单支点锚拉式排桩基坑支护分析</a></p><p> 关于滑坡破坏模式和基坑破坏模式，其在配筋上有一点不同，需要注意：</p><p> 滑坡破坏模式中采用剩余下滑力作为荷载，而剩余下滑力是在设计安全系数下计算得到的，也就是说剩余下滑力是荷载的设计值。例如设计安全系数取1.3，那么得到的剩余下滑力是已经考虑了安全系数1.3的设计值。因此，在进行配筋验算时，采用这种破坏模式计算得到的内力值为设计值，无需再单独考虑内力的分项系数。</p><p> 基坑破坏模式中采用土压力作为荷载，土压力计算时并没有单独考虑安全系数，相当于安全系数为1，也就是说土压力是荷载的标准值。因此，在进行配筋验算时，采用这种破坏模式计算得到的内力值为标准值，需要单独考虑内力的分项系数。基坑规范中要求此分项系数不小于1.25。</p><p><strong>板的设计</strong></p><p> 桩板式挡墙采用的大部分均为预制板，通常情况下可不用单独验算，如果需要计算，按照下述方式手算即可。</p><blockquote><p>注：板的验算会在后续的GEO5“抗滑桩设计”和“深基坑支护结构分析”模块的更新中加入。（当前版本为GEO5 2017）</p></blockquote><p> 对于同一种类型的板，选择一跨内最低端的板下边缘水平荷载（土压力或剩余下滑力）作为该类型板上的荷载，如下图所示。根据铁路路基支挡结构规范（TB10025-2006），该荷载可以乘以0.7~0.8的折减系数。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1504858836361793.png" alt="blob.png"/></p><p> 确定作用在板上的荷载后，对于前置板（即板和桩采用钢筋链接），板和桩的连接处按照刚接处理，对于后置板（后插的预制板），板和钢筋的连接处按照铰接处理，如下图所示。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1504858852323806.png" alt="blob.png"/></p><p> 对于后置板，其最大弯矩和剪力计算如下（其中<em>l</em>为一跨的板长或桩的净距。）：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1504858882237047.png" alt="blob.png"/></p><p> 对于前置板，其最大弯矩和剪力计算如下：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1504858893584952.png" alt="blob.png"/></p><p> 得到最大弯矩和剪力后，按照混凝土结构设计规范进行配筋验算即可。</p><p><br/></p>
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回答库仑产品 • 南京库仑张工 回答了问题 • 2 人关注 • 1 个回答 • 691 次浏览 • 2024-07-23 09:39
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回答库仑产品 • 库仑刘工 回答了问题 • 2 人关注 • 1 个回答 • 765 次浏览 • 2023-07-27 11:19
Optum G2 铁路路基固结沉降分析
库仑产品 • 库仑刘工 发表了文章 • 0 个评论 • 2216 次浏览 • 2021-08-30 11:17
1.1有限元网格划分图1-1 预压堆载图图1-2 有限元网格划分 岩土材料分析采用摩尔库伦本构模型，塑料排水板间距1m，排水板竖向经过粉质粘土、淤泥加粉砂、砂质粘性土。有限元网格数量为2000，由软件自动划分。1.2施工工况模拟本次分析采用了如下模拟工况：表1 数值计算模拟工况表1.3计算说明计算模型左右宽度为40m，土体弹性模量、泊松比、渗透系数采用工程类比法，选择经验值输入。预压堆载采用高2.7m，宽3.5m的等效刚性体进行模拟，后面的铁路路堆载，取轨道荷载p2与列车荷载p3的合力，为68.03kPa。1）固结沉降计算（塑料排水板+预压法处理地基沉降）图1-3 填筑完成之后竖向位移云图（-20.47cm）图1-4 预压完成之后竖向位移云图（-40.22cm）图1-5 运营（10年）竖向位移云图（-45.45cm）图1-6 固结度100%时竖向位移云图（-45.8cm）堆载完成之后（堆载时间为4个月），最大沉降为20.47cm；预压完成之后（预压时间为12个月），最大沉降为40.22cm；预压完成之后，用车辆荷载代替预压堆载，运营10年之后，最大沉降为45.45cm；当地基土的固结度达到100%时，其总沉降为45.80cm。由数值分析结果可知，施工期沉降为40.22cm，工后总沉降为5.58cm。2）地基承载力计算 图1-7 初期地基承载力（72.24kPa）——孔压未消散 图1-8 初期地基承载力网格 图1-9 孔压消散后地基承载力（120.4kPa）图1-10 孔压消散后地基承载力计算网格地基承载力计算可以分为两种情况，第一种就是短期承载力，第二种是长期承载力。短期承载力，就是在地基上加荷载之后，会产生超静孔压，而粘性土等无法及时排水，孔压消散较慢。由于超静孔压的存在，使得地基承载力强度会比手算的承载力低很多。图1-7是孔压未消散的情况，图1-8是自动划分的网格，可以根据计算结果，多次自动迭代调整网格。图1-9是极限分析的剪切耗散图，图中高亮区域就是地基破坏区域。可以看出，破坏面在淤泥加粉砂层。有限元计算的孔压消散之后的地基承载力为120.4kPa。 查看全部
<h4>1.1有限元网格划分</h4><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1630292102736371.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;">图1-1 预压堆载图</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1630292108939474.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;">图1-2 有限元网格划分</p><p> 岩土材料分析采用摩尔库伦本构模型，塑料排水板间距1m，排水板竖向经过粉质粘土、淤泥加粉砂、砂质粘性土。有限元网格数量为2000，由软件自动划分。</p><h3>1.2施工工况模拟</h3><p>本次分析采用了如下模拟工况：</p><p style="text-align: center;">表1 数值计算模拟工况表</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1630292441229770.png" alt="image.png"/></p><h3>1.3计算说明</h3><p>计算模型左右宽度为40m，土体弹性模量、泊松比、渗透系数采用工程类比法，选择经验值输入。预压堆载采用高2.7m，宽3.5m的等效刚性体进行模拟，后面的铁路路堆载，取轨道荷载p2与列车荷载p3的合力，为68.03kPa。</p><h4>1）固结沉降计算（塑料排水板+预压法处理地基沉降）</h4><h4 style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1630292120168485.png" alt="image.png"/></h4><p style="text-align: center;">图1-3 填筑完成之后竖向位移云图（-20.47cm）</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1630292125750424.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;">图1-4 预压完成之后竖向位移云图（-40.22cm）</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1630292130840947.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;">图1-5 运营（10年）竖向位移云图（-45.45cm）</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1630292136400529.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;">图1-6 固结度100%时竖向位移云图（-45.8cm）</p><p>堆载完成之后（堆载时间为4个月），最大沉降为20.47cm；预压完成之后（预压时间为12个月），最大沉降为40.22cm；预压完成之后，用车辆荷载代替预压堆载，运营10年之后，最大沉降为45.45cm；当地基土的固结度达到100%时，其总沉降为45.80cm。</p><p>由数值分析结果可知，施工期沉降为40.22cm，工后总沉降为5.58cm。</p><h4>2）地基承载力计算</h4><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1630292149613828.png" alt="image.png"/> </p><p style="text-align: center;">图1-7 初期地基承载力（72.24kPa）——孔压未消散</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1630292154247861.png" alt="image.png"/> </p><p style="text-align: center;">图1-8 初期地基承载力网格<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1630292163474183.png" alt="image.png"/> </p><p style="text-align: center;">图1-9 孔压消散后地基承载力（120.4kPa）</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1630292169251061.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;">图1-10 孔压消散后地基承载力计算网格</p><p>地基承载力计算可以分为两种情况，第一种就是短期承载力，第二种是长期承载力。</p><p>短期承载力，就是在地基上加荷载之后，会产生超静孔压，而粘性土等无法及时排水，孔压消散较慢。由于超静孔压的存在，使得地基承载力强度会比手算的承载力低很多。图1-7是孔压未消散的情况，图1-8是自动划分的网格，可以根据计算结果，多次自动迭代调整网格。</p><p>图1-9是极限分析的剪切耗散图，图中高亮区域就是地基破坏区域。可以看出，破坏面在淤泥加粉砂层。有限元计算的孔压消散之后的地基承载力为120.4kPa。</p><p><br/></p>
山路边坡失稳的调查与治理：2018年7月16日，肯尼路K224+545处发生危岩崩塌
库仑产品 • 库仑刘工 发表了文章 • 0 个评论 • 2123 次浏览 • 2020-10-20 15:58
<p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1603180311333608.png" alt="image.png"/><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1603180423111349.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1603180447178986.png" alt="image.png"/><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1603180467381609.png" alt="image.png"/><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1603180484601265.png" alt="image.png"/><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1603180499519383.png" alt="image.png"/><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1603180525187749.png" alt="image.png"/><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1603180547442788.png" alt="image.png"/><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1603180571375110.png" alt="image.png"/><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1603180585150633.png" alt="image.png"/><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1603180603175393.png" alt="image.png"/><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1603180617756230.png" alt="image.png"/><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1603180631275944.png" alt="image.png"/><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1603180650100622.png" alt="image.png"/><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1603180663431089.png" alt="image.png"/></p><p><br/></p><p><br/></p>
扶壁式挡土墙的扶壁计算
库仑产品 • 库仑沈工 发表了文章 • 0 个评论 • 6009 次浏览 • 2020-06-11 17:37
设计扶壁式挡土墙时，关于扶壁配筋计算有些工程师对具体理论不是很明白，甚至是钢筋摆放位置也不是很清楚，下面我们将截取具体的规范要求，对此内容进行梳理。 扶壁式挡土墙的受力特点及计算模型可依据《建筑边坡工程技术规范》 GB50330-2013条文12.2.6及条文说明,具体截图如下： 通常我们喜欢称扶壁为扶壁板，但其实他的受力模型是T形梁，立板为T形梁的翼，扶壁为T形梁的腹板。 受力钢筋位置及计算截面如下： 针对扶壁，从上到下的T形梁的梁高都是不一样的，例如上图的A-A截面及B-B截面，越往下梁高越大。内力计算最大弯矩跟剪力通常是在最底部的A-A截面，如下图： 根据上面的受力图，我们可以选择分段配筋，上部少配置些钢筋，下部多配置些，具体数值由截面尺寸与受力决定。下面我们介绍一下GEO5的软件的具体操作及对应参数的意义。 上图1处的钢筋数量与直径是沿全扶壁的通长筋，设置此通长筋计算出来的Mu≤M，此时需要局部附加钢筋，点击2处的“+”号，在弹出的对话框中勾选距离、钢筋数量与直径，然后才可进行修改，默认的h1=0，h2是到扶壁底部。 点击“添加”，附加钢筋新增一组编号为1的附加钢筋。双击此附加筋可以进行修改，点击右下角的“x”号可以删除。 点击“添加”完成点击确认后，可以发现弯矩会有变化。可以依据变化再次调整，最终使得Mu的图形完全包住M图形。同时我们可以去检查一下配筋率。 点击勾选配筋率验算，发现配筋率不满足要求。。 仔细观察发现这个抗弯验算的深度由上图的10m自动变成了这里的7m，点击，发现7m处“少筋”，需要再去调整附加筋，让7m位置处抗弯钢筋多一点，最简单的措施是将附加筋范围上移动，h1由7变成6m。结论：1.扶壁受力钢筋每层摆放不应超过允许最多摆放的根数的最大值（满足保护层及钢筋间距的要求）。一排放不下可以放置两排。2.巧用附加钢筋，设置附加钢筋后仍有指标未满足，可以再次调整。3.配筋率验算要仔细辨别验算截面的位置，在需要的地方去增加或减少钢筋。 查看全部
<p> 设计扶壁式挡土墙时，关于扶壁配筋计算有些工程师对具体理论不是很明白，甚至是钢筋摆放位置也不是很清楚，下面我们将截取具体的规范要求，对此内容进行梳理。</p><p> 扶壁式挡土墙的受力特点及计算模型可依据《建筑边坡工程技术规范》 GB50330-2013条文12.2.6及条文说明,具体截图如下：</p><p><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1591867899175320.png" alt="image.png"/></p><p><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1591867904281607.png" alt="image.png"/></p><p><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1591867909788846.png" alt="image.png"/></p><p> 通常我们喜欢称扶壁为扶壁板，但其实他的<strong>受力模型是T形梁</strong>，立板为T形梁的翼，扶壁为T形梁的腹板。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1591867933177306.png" alt="image.png"/></p><p> 受力钢筋位置及计算截面如下：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1591867953362182.png" alt="image.png"/></p><p> 针对扶壁，从上到下的T形梁的梁高都是不一样的，例如上图的A-A截面及B-B截面，越往下梁高越大。内力计算最大弯矩跟剪力通常是在最底部的A-A截面，如下图：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1591867967248805.png" alt="image.png"/></p><p> 根据上面的受力图，我们可以选择分段配筋，上部少配置些钢筋，下部多配置些，具体数值由截面尺寸与受力决定。下面我们介绍一下GEO5的软件的具体操作及对应参数的意义。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1591867979591471.png" alt="image.png"/></p><p> 上图1处的钢筋数量与直径是沿全扶壁的通长筋，设置此通长筋计算出来的Mu≤M，此时需要局部附加钢筋，点击2处的“+”号，在弹出的对话框中勾选距离、钢筋数量与直径，然后才可进行修改，默认的h1=0，h2是到扶壁底部。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1591867990107140.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;"><strong><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1591867996508688.png" alt="image.png"/></strong><br/></p><p> 点击“添加”，附加钢筋新增一组编号为1的附加钢筋。双击此附加筋可以进行修改，点击右下角的“x”号可以删除。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1591868022735653.png" alt="image.png"/></p><p> 点击“添加”完成点击确认后，可以发现弯矩会有变化。可以依据变化再次调整，最终使得Mu的图形完全包住M图形。同时我们可以去检查一下配筋率。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1591868040889067.png" alt="image.png"/></p><p> 点击勾选配筋率验算，发现配筋率不满足要求。。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1591868063302797.png" alt="image.png"/></p><p> 仔细观察发现这个抗弯验算的深度由上图的10m自动变成了这里的7m，点击<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1591868052257517.png" alt="image.png"/>，发现7m处“少筋”，需要再去调整附加筋，让7m位置处抗弯钢筋多一点，最简单的措施是将附加筋范围上移动，h1由7变成6m。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1591868068291558.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1591868078423069.png" alt="image.png"/></p><p><strong>结论：</strong></p><p>1.扶壁受力钢筋每层摆放不应超过允许最多摆放的根数的最大值（满足保护层及钢筋间距的要求）。一排放不下可以放置两排。</p><p>2.巧用附加钢筋，设置附加钢筋后仍有指标未满足，可以再次调整。</p><p>3.配筋率验算要仔细辨别验算截面的位置，在需要的地方去增加或减少钢筋。</p><p><br/></p>
G2中裂隙的输入方法和作用简析
库仑产品 • 南京库仑张工 发表了文章 • 0 个评论 • 2580 次浏览 • 2020-05-21 14:34
使用Optum G2软件可以分析一些复杂的岩土工程问题，一方面在于软件具有的极限分析方法和网格自适应的功能，另一方面还在于软件允许用户对模型进行比较大的干预，其中在岩土材料中定义裂隙面就是这样一种干预方式。G2中的裂隙可以表征岩体结构面及土体内部裂隙等，但这并不是岩土体的竖向拉张裂缝，对于张裂缝包括断层，在G2中一般采用剪切节理的方式来模拟，相关资料可以查看案例10：断层作用下的边坡稳定性和案例70：含裂隙边坡稳定性，本文主要对岩土体内部裂隙的输入方法和作用进行简要介绍。1、裂隙的输入方式 首先，岩土材料的本构模型需要选择摩尔-库仑模型，只有选择了摩尔-库仑模型，才能在材料参数中定义裂隙面：然后，在“裂隙”后面的复选框选择是，弹出如下界面：用户可以选择定义一个面或者两个面，分别输入每个面的倾角α，黏聚力c，内摩擦角φ，以及每个面的抗拉强度kt（一般默认为无穷大）。需要说明的是，这里的倾角是从水平面逆时针转向竖直面的角度，如下图所示：2、输入裂隙后对边坡稳定性的影响 这里以一个简单的边坡模型演示加入裂隙后对边坡的稳定性以及破坏模式的影响，模型如下，自然边坡坡角45°，分析方法均采用强度折减法，求解下限解，模型网格数量设置为3000个，每一个模型均设置3次的网格自适应：（1）按均质边坡考虑，边坡坡角45°，破坏模式为圆弧型，安全系数为3.509 （2）在原均质边坡的基础上，考虑一组顺层裂隙面，倾角150°，裂隙面参数c=10kPa，φ=20°，破坏模式近直线型，安全系数为1.353 （3）在原均质边坡的基础上，考虑一组反倾裂隙面，倾角60°，裂隙面参数c=10kPa，φ=20°，破坏模式近折线型，坡角位置有明显的拐弯，安全系数为1.849 （4）在原均质边坡的基础上，考虑两组裂隙面，倾角分别为150°和60°，裂隙面参数c=10kPa，φ=20°，破坏模式近折线型，安全系数为1.213 以上4组对比分析主要是针对不同结构面产状进行对比分析，感兴趣的用户可以通过调整抗剪强度参数以及倾角做进一步的的对比工作。3、输入裂隙后对隧道稳定性的影响 同样，以一个简单的隧道模型演示加入裂隙前后的不同。模型及材料参数如下，分析方法均采用极限分析，求解下限解，模型网格数量设置为3000个，每一个模型均设置3次的网格自适应：（1）考虑为各向均质体，破坏乘数为23.73 （2）输入一组裂隙面，倾角150°，裂隙面参数c=10kPa，φ=20°，破坏乘数为1.28 （3）输入一组裂隙面，倾角60°，裂隙面参数c=10kPa，φ=20°，破坏乘数为2.806 （4）输入两组裂隙面，倾角分别为150°和60°，裂隙面参数c=10kPa，φ=20°，破坏乘数为1.257 通过以上两个简单模型的示例，可以看出当我们在材料中输入了裂隙面之后，对边坡和隧道的稳定性都有很大的影响。针对实际工作中遇到的裂隙面发育的复杂工程问题，大家可以尝试使用G2来进行分析。 查看全部
<p> 使用Optum G2软件可以分析一些复杂的岩土工程问题，一方面在于软件具有的极限分析方法和网格自适应的功能，另一方面还在于软件允许用户对模型进行比较大的干预，其中在岩土材料中定义裂隙面就是这样一种干预方式。G2中的裂隙可以表征岩体结构面及土体内部裂隙等，但这并不是岩土体的竖向拉张裂缝，对于张裂缝包括断层，在G2中一般采用剪切节理的方式来模拟，相关资料可以查看<a href="https://wen.kulunsoft.com/dochelp/180">案例10：断层作用下的边坡稳定性</a>和<a href="https://wen.kulunsoft.com/dochelp/1795">案例70：含裂隙边坡稳定性</a>，本文主要对岩土体内部裂隙的输入方法和作用进行简要介绍。</p><p>1、裂隙的输入方式</p><p> 首先，岩土材料的本构模型需要选择<strong>摩尔</strong><strong>-</strong><strong>库仑模型</strong>，只有选择了摩尔-库仑模型，才能在材料参数中定义裂隙面：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1590028318107705.png" alt="image.png"/></p><p>然后，在“裂隙”后面的复选框选择是，弹出如下界面：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1590028529301035.png" alt="image.png" width="287" height="166" style="width: 287px; height: 166px;"/></p><p>用户可以选择定义一个面或者两个面，分别输入每个面的倾角α，黏聚力c，内摩擦角φ，以及每个面的抗拉强度k<sub>t</sub>（一般默认为无穷大）。需要说明的是，这里的倾角是从水平面逆时针转向竖直面的角度，如下图所示：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1590030129820916.png" alt="image.png"/></p><p>2、输入裂隙后对边坡稳定性的影响</p><p> 这里以一个简单的边坡模型演示加入裂隙后对边坡的稳定性以及破坏模式的影响，模型如下，自然边坡坡角45°，分析方法均采用强度折减法，求解下限解，模型网格数量设置为3000个，每一个模型均设置3次的网格自适应：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1590033779856870.png" alt="image.png"/></p><p>（1）按均质边坡考虑，边坡坡角45°，破坏模式为圆弧型，安全系数为3.509</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1590034095814598.png" alt="image.png" width="304" height="161" style="width: 304px; height: 161px;"/> <img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1590034121828438.png" alt="image.png" width="305" height="162" style="width: 305px; height: 162px;"/></p><p>（2）在原均质边坡的基础上，考虑一组顺层裂隙面，倾角150°，裂隙面参数c=10kPa，φ=20°，破坏模式近直线型，安全系数为1.353</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1590034341707371.png" alt="image.png" width="306" height="184" style="width: 306px; height: 184px;"/> <img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1590034363860006.png" alt="image.png" width="311" height="184" style="width: 311px; height: 184px;"/></p><p>（3）在原均质边坡的基础上，考虑一组反倾裂隙面，倾角60°，裂隙面参数c=10kPa，φ=20°，破坏模式近折线型，坡角位置有明显的拐弯，安全系数为1.849</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1590034835729252.png" alt="image.png" width="302" height="177" style="width: 302px; height: 177px;"/> <img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1590034857414028.png" alt="image.png" width="303" height="178" style="width: 303px; height: 178px;"/></p><p>（4）在原均质边坡的基础上，考虑两组裂隙面，倾角分别为150°和60°，裂隙面参数c=10kPa，φ=20°，破坏模式近折线型，安全系数为1.213</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1590034907514361.png" alt="image.png" width="313" height="186" style="width: 313px; height: 186px;"/> <img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1590034888513750.png" alt="image.png" width="313" height="185" style="width: 313px; height: 185px;"/></p><p> 以上4组对比分析主要是针对不同结构面产状进行对比分析，感兴趣的用户可以通过调整抗剪强度参数以及倾角做进一步的的对比工作。</p><p>3、输入裂隙后对隧道稳定性的影响</p><p> 同样，以一个简单的隧道模型演示加入裂隙前后的不同。模型及材料参数如下，分析方法均采用极限分析，求解下限解，模型网格数量设置为3000个，每一个模型均设置3次的网格自适应：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1590035765106925.png" alt="image.png"/></p><p>（1）考虑为各向均质体，破坏乘数为23.73</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1590039795775965.png" alt="image.png" width="305" height="221" style="width: 305px; height: 221px;"/> <img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1590039813593104.png" alt="image.png" width="287" height="222" style="width: 287px; height: 222px;"/></p><p>（2）输入一组裂隙面，倾角150°，裂隙面参数c=10kPa，φ=20°，破坏乘数为1.28<br/></p><p style="text-align: center;"> <img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1590040295632629.png" alt="image.png" width="294" height="214" style="width: 294px; height: 214px;"/> <img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1590040336497285.png" alt="image.png" width="285" height="213" style="width: 285px; height: 213px;"/><br/></p><p>（3）输入一组裂隙面，倾角60°，裂隙面参数c=10kPa，φ=20°，破坏乘数为2.806</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1590040354755016.png" alt="image.png" width="295" height="210" style="width: 295px; height: 210px;"/> <img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1590040393840182.png" alt="image.png" width="288" height="210" style="width: 288px; height: 210px;"/></p><p>（4）输入两组裂隙面，倾角分别为150°和60°，裂隙面参数c=10kPa，φ=20°，破坏乘数为1.257</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1590040413504249.png" alt="image.png" width="292" height="224" style="width: 292px; height: 224px;"/> <img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1590040436855134.png" alt="image.png" width="293" height="223" style="width: 293px; height: 223px;"/></p><p> 通过以上两个简单模型的示例，可以看出当我们在材料中输入了裂隙面之后，对边坡和隧道的稳定性都有很大的影响。针对实际工作中遇到的裂隙面发育的复杂工程问题，大家可以尝试使用G2来进行分析。</p>
采用软件自动修正后的墙背与竖直线的夹角α进行分析
库仑产品 • 库仑刘工 发表了文章 • 0 个评论 • 2451 次浏览 • 2020-05-14 16:38
有使用GEO5进行土钉边坡或加筋土式挡土墙分析设计的朋友反映，在执行倾覆滑移验算时软件会弹出警告窗口，提示输入数据超出容许范围。图1 警告窗口这是因为虚拟墙背的与竖直方向的夹角超过了允许范围（-45°）。下面以土钉边坡支护设计为例进行说明。为了进行外部稳定性验算，软件会假设一个虚拟结构（墙体）并将其作为倾覆滑移验算的主体。该虚拟结构由边坡的坡面，连接土钉末端的直线，第一个土钉末端到地表的垂线，以及最后一个土钉延长到结构深度的连线组成（虚拟结构底部一般水平，具体结构参见图例）。墙体结点形成的结构后缘的凹形弯曲面会被软件自动排除。结构受到主动土压力的作用。图2 倾覆滑移验算界面如图2中，①处的虚拟墙背，即箭头标注处，需要进行修正。图3 虚拟墙背与竖直方向夹角虚拟墙背与竖直方向成74°夹角，且墙背仰斜，这时α = -74°。同时，由朗肯土压力理论，我们知道主动破坏面与水平面的夹角为45°+φ/2。当α等于-45°时，内摩擦角φ=0时，假想墙背与破裂面重合。当α超过-45°，内摩擦角φ即使为0，也会使得虚拟墙背处于滑裂面之下。这就与经典土压力理论的假设相悖。这个时候软件会修正α角，不超过-45°。计算土压力时会将部分虚拟墙背当做墙后土体进行计算土压力，这里计算的土压力与实际土压力相比是偏大的。设计方案也偏安全。 查看全部
<p style="text-align: left;">有使用GEO5进行土钉边坡或加筋土式挡土墙分析设计的朋友反映，在执行倾覆滑移验算时软件会弹出警告窗口，提示输入数据超出容许范围。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1589445436427584.png" alt="1.png"/></p><p style="text-align: center;">图1 警告窗口</p><p>这是因为虚拟墙背的与竖直方向的夹角超过了允许范围（-45°）。下面以土钉边坡支护设计为例进行说明。</p><p>为了进行外部稳定性验算，软件会假设一个虚拟结构（墙体）并将其作为倾覆滑移验算的主体。该虚拟结构由边坡的坡面，连接土钉末端的直线，第一个土钉末端到地表的垂线，以及最后一个土钉延长到结构深度的连线组成（虚拟结构底部一般水平，具体结构参见图例）。墙体结点形成的结构后缘的凹形弯曲面会被软件自动排除。结构受到主动土压力的作用。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1589445454732815.png" alt="2.png"/></p><p style="text-align: center;">图2 倾覆滑移验算界面</p><p>如图2中，①处的虚拟墙背，即箭头标注处，需要进行修正。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1589445469997569.png" alt="3.png"/></p><p style="text-align: center;">图3 虚拟墙背与竖直方向夹角</p><p>虚拟墙背与竖直方向成74°夹角，且墙背仰斜，这时α = -74°。同时，由朗肯土压力理论，我们知道主动破坏面与水平面的夹角为45°+φ/2。当α等于-45°时，内摩擦角φ=0时，假想墙背与破裂面重合。当α超过-45°，内摩擦角φ即使为0，也会使得虚拟墙背处于滑裂面之下。这就与经典土压力理论的假设相悖。</p><p>这个时候软件会修正α角，不超过-45°。计算土压力时会将部分虚拟墙背当做墙后土体进行计算土压力，这里计算的土压力与实际土压力相比是偏大的。设计方案也偏安全。</p><p> </p><p> </p><p><br/></p>
地质统计模拟的重要概念
库仑产品 • 库仑杨工 发表了文章 • 0 个评论 • 2526 次浏览 • 2020-05-09 10:53
模拟概念模拟在广义上是指使用模型复制现实的过程。在地质统计中，模拟是随机函数（表面）的实现，其与生成该模拟的样本数据拥有相同的地质统计要素（使用均值、方差和半变异函数来度量）。更具体地说，高斯地质统计模拟 (GGS) 适用于连续数据，并假设数据或数据的变换具有正态（高斯）分布。GGS 所依托的主要假设是数据是静态的 - 均值、方差和空间结构（半变异函数）在数据空间域上不发生改变。GGS 的另一个主要假设是建模的随机函数为多元高斯随机函数。同克里金法相比，GGS 具有优势。由于克里金法是基于数据的局部平均值的，因此，其可生成平滑的输出。另一方面，GGS 生成的局部变异性的制图表达比较好，因为 GGS 将克里金法中丢失的局部变异性重新添加到了其生成的表面中。对于由 GGS 实现添加到特定位置的预测值中的变异性，其平均值为零，这样，很多 GGS 实现的平均值会趋向于克里金预测。下图对此概念进行了说明。各种实现以一组堆叠输出图层的形式表示出来，并且特定坐标位置的值服从高斯分布，其平均值等于该位置的克里金估计值，而扩散程度则由该位置上的克里金法方差给出。特定位置的模拟值的变异性对 GGS 的使用在地统计实际操作中日益呈现出一种趋势，它不是追求获得每个未采样位置的最佳无偏预测结果（正如克里金法所体现的），而是强调对决策分析和风险分析的不确定性的特证描述，这样更适合于呈现数据中的全局趋势 (Deutsch and Journel 1998, Goovaerts 1997)。模拟还会克服克里金估计值中的条件偏差带来的问题（高值区域预测值通常偏低，而低值区域预测值通常偏高）。对于所研究属性的空间分布，地质统计模拟可为其生成多个具有同等可能性的制图表达。可基于这些制图表达来测量未采样位置的不确定性，这些未采样位置在空间上被一起选取，而不是逐个被选取（如同通过克里金法方差进行测量一样）。此外，克里金法方差通常独立于数据值，且通常不能用作估计精度的测量值。另一方面，可以通过使用多个模拟实现（该实现用呈正态分布的输入数据通过简单克里金模型进行构建，即，数据呈正态分布或已使用常态得分变换或其他类型的变换对数据进行了变换）为未采样位置的估计值构建分布来测量估计精度。对于使用估计数据值的风险评估和决策分析而言，这些不确定性的分布很关键。GGS 假设数据呈正态分布，但在实际中，很少会出现这种情况。对数据执行常态得分变换，使得数据符合标准正态分布（均值 = 0，方差 = 1）。然后对此正态分布数据进行模拟，并对结果做反向变换，以便以原始单位获得模拟输出。对正态分布数据使用简单克里金法时，该克里金法所提供的克里金估计值和方差可完全定义研究区域中每个位置的条件分布。这样，您可以在只知道每个位置的这两个参数的情况下绘制随机函数（未知采样表面）的模拟实现，这也是 GGS 基于简单克里金模型和正态分布数据的原因。模拟示例示例 1在世界上的许多城市和地区，空气质量都是令人关注的重要健康指标之一。在美国，众所周知，洛杉矶的空气质量不是很好，分布密集的监控网络每半天就对臭氧、微粒物质和其他污染物等数据进行一次收集。基于此空气质量数据，可获得每种污染物的浓度以及污染物每年超过州空气质量标准和联邦空气质量标准的天数。由于这两个测量值均支持对在某个特定区域内生活进行感染风险的局部评估，因此，每年超过临界阈值的天数可用来建立显示超过阈值概率的内插地图。在本示例中，对 2005 年加利福尼亚州每个监测站臭氧超过阈值的天数做了调查，并通过拟合该数据创建了一个半变异函数。并使用条件模拟生成了多个实现。每个实现都是一个地图，用于表示 2005 年污染物超过阈值的天数。然后对这些实现进行后处理，以估计污染物每年超过州阈值的天数多于 10 天、20 天、30 天、40 天、50 天、60 天和 70 天的概率（所有监测站记录的超过阈值的最大天数为 80 天）。下面的动画显示了生成的南海岸空气盆地地区（其中包括洛杉矶和内陆城市）的臭氧地图。海岸附近的空气质量明显好于内陆地区，主要是因为在这一地区，风向主要是由西向东吹。这类地图可用于确定污染减轻策略的优先级，通过解答诸如“我可以忍受多少污染？”、“生活在某一特定区域我需要忍受多少污染？”等问题， 来研究健康与环境质量之间的关系并帮助人们确定适宜居住的地点。臭氧超标 10 - 70 天。示例 2在很多应用中，都使用与空间相关的变量作为模型的输入（例如，石油工程中的流动模拟）。在此类情况中，模型结果的不确定性是通过以下过程生成大量模拟来进行评估的：1. 为变量模拟大量具有同等可能性的实现。2. 使用模拟变量作为输入来运行模型（通常称为传输函数）。3. 汇总模型运行以评估模型输出的变异性。用来评估模型输出不确定性的模拟输出的统计数据可用来测量模型的不确定性。上述过程的一个实际示例是：为在新墨西哥州东南部成立一个废品隔离试验工场 (WIPP) 作为超铀废物的存储设施而进行的研究。科学家曾对位于地表以下 2000 多英尺的盐矿床进行了评估，以便将其用作废料的潜在存储设施。然而，矿床刚好位于蓄水层之上，因此，担心地下水可能会传输站点泄露的废弃物。为了证明 WIPP 的安全性，科学家不得不说服美国 环境保护局：流经蓄水层中的地下水流速非常之低，污染周围环境的可能性微乎其微。导水系数值决定了蓄水层中的水流流速，并针对拟建的 WIPP 站点附近蓄水层获得了多个此类值。使用以数字方式求解的水文方程为地下水流建模，该方程需要导水系数值，该值在常规格网上进行预测。如果使用了导水系数的克里金估计值，则导水系数值将基于邻近导水系数值的（加权）平均值，而已建模的地下水的流动时间将只会基于这些平均值。由于克里金法将生成平滑地图，所以插值表面会缺少导水系数值极高或极低的区域。要正确地对风险进行分析，科学家必须考虑可能出现的最坏情况，因此需要生成流动时间值的整个概率分布。通过此分布，科学家将能够使用地下水流动时间分布的较低尾值（对应极高流速），而不是平均流动时间，来评估 WIPP 的适宜性。曾使用条件模拟来生成流动时间值的概率分布。废品通过地下水进行传输的概率只是评估 WIPP 适宜性时考虑的众多危及人类健康情形中的一种。复杂风险分析在评估 WIPP 是否适宜进行核废料处理以及使公众和政府监管部门确信其适宜性方面起了很大作用。在长达 20 多年的时间里，在进行了大量的科学研究、公众意见收集以及进行了大量监管工作之后，WIPP 最终于 1999 年 3 月 26 日开始运作。应该生成多少实现？模拟研究的结果不应取决于所生成实现的数量。确定生成多少实现的其中一种方法是：在一小部分数据属性域中对比不同实现数的统计数据（使用子集以节省时间）。随着实现数量的增加，统计数据将趋向于一个固定值。下面的示例中检查的统计数据是第一个分位数和第三个分位数，它们是为美国斯威康星州的一小部分（子集）模拟高程表面（在海平面以上，以英尺为单位）而计算的值。上方的图显示的是前 100 个实现的高程波动。下方的图显示的是 1000 个实现的结果。模拟数量对输出参数值的影响；前 100 个模拟的图形模拟数量对输出参数值的影响；1000 个模拟的图形在本例中，值在大约 20 个模拟之后稳定下来。在很多情况下，至少需要运行 100 个实现才能确定超出阈值的均值和概率所需的足够信息。如果使用数量更多的实现，则可为汇总统计数据和模型输出变量提供更高程度的确定性，但所需计算时间也更长。参考文献Deutsch, C.V., and A. G. Journel. 1998. GSLIB Geostatistical Software Library and User's Guide. 2nd Ed. Oxford University Press, New York, pages 119–122.Goovaerts, P. 1997. Geostatistics for Natural Resource Evaluation. Oxford University Press, New York, pages 369–376. 查看全部
<p><strong>模拟概念</strong></p><p>模拟在广义上是指使用模型复制现实的过程。在地质统计中，模拟是随机函数（表面）的实现，其与生成该模拟的样本数据拥有相同的地质统计要素（使用均值、方差和半变异函数来度量）。更具体地说，高斯地质统计模拟 (GGS) 适用于连续数据，并假设数据或数据的变换具有正态（高斯）分布。GGS 所依托的主要假设是数据是静态的 - 均值、方差和空间结构（半变异函数）在数据空间域上不发生改变。GGS 的另一个主要假设是建模的随机函数为多元高斯随机函数。</p><p>同克里金法相比，GGS 具有优势。由于克里金法是基于数据的局部平均值的，因此，其可生成平滑的输出。另一方面，GGS 生成的局部变异性的制图表达比较好，因为 GGS 将克里金法中丢失的局部变异性重新添加到了其生成的表面中。对于由 GGS 实现添加到特定位置的预测值中的变异性，其平均值为零，这样，很多 GGS 实现的平均值会趋向于克里金预测。下图对此概念进行了说明。各种实现以一组堆叠输出图层的形式表示出来，并且特定坐标位置的值服从高斯分布，其平均值等于该位置的克里金估计值，而扩散程度则由该位置上的克里金法方差给出。</p><p><br/></p><p><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1589015677757003.png" alt="1.png"/></p><p><em>特定位置的模拟值的变异性</em></p><p>对 GGS 的使用在地统计实际操作中日益呈现出一种趋势，它不是追求获得每个未采样位置的最佳无偏预测结果（正如克里金法所体现的），而是强调对决策分析和风险分析的不确定性的特证描述，这样更适合于呈现数据中的全局趋势 (Deutsch and Journel 1998, Goovaerts 1997)。模拟还会克服克里金估计值中的条件偏差带来的问题（高值区域预测值通常偏低，而低值区域预测值通常偏高）。</p><p>对于所研究属性的空间分布，地质统计模拟可为其生成多个具有同等可能性的制图表达。可基于这些制图表达来测量未采样位置的不确定性，这些未采样位置在空间上被一起选取，而不是逐个被选取（如同通过克里金法方差进行测量一样）。此外，克里金法方差通常独立于数据值，且通常不能用作估计精度的测量值。另一方面，可以通过使用多个模拟实现（该实现用呈正态分布的输入数据通过简单克里金模型进行构建，即，数据呈正态分布或已使用常态得分变换或其他类型的变换对数据进行了变换）为未采样位置的估计值构建分布来测量估计精度。对于使用估计数据值的风险评估和决策分析而言，这些不确定性的分布很关键。</p><p>GGS 假设数据呈正态分布，但在实际中，很少会出现这种情况。对数据执行常态得分变换，使得数据符合标准正态分布（均值 = 0，方差 = 1）。然后对此正态分布数据进行模拟，并对结果做反向变换，以便以原始单位获得模拟输出。对正态分布数据使用简单克里金法时，该克里金法所提供的克里金估计值和方差可完全定义研究区域中每个位置的条件分布。这样，您可以在只知道每个位置的这两个参数的情况下绘制随机函数（未知采样表面）的模拟实现，这也是 GGS 基于简单克里金模型和正态分布数据的原因。</p><p><br/></p><p><strong>模拟示例</strong></p><h2>示例 1</h2><p>在世界上的许多城市和地区，空气质量都是令人关注的重要健康指标之一。在美国，众所周知，洛杉矶的空气质量不是很好，分布密集的监控网络每半天就对臭氧、微粒物质和其他污染物等数据进行一次收集。基于此空气质量数据，可获得每种污染物的浓度以及污染物每年超过州空气质量标准和联邦空气质量标准的天数。由于这两个测量值均支持对在某个特定区域内生活进行感染风险的局部评估，因此，每年超过临界阈值的天数可用来建立显示超过阈值概率的内插地图。</p><p>在本示例中，对 2005 年加利福尼亚州每个监测站臭氧超过阈值的天数做了调查，并通过拟合该数据创建了一个半变异函数。并使用条件模拟生成了多个实现。每个实现都是一个地图，用于表示 2005 年污染物超过阈值的天数。然后对这些实现进行后处理，以估计污染物每年超过州阈值的天数多于 10 天、20 天、30 天、40 天、50 天、60 天和 70 天的概率（所有监测站记录的超过阈值的最大天数为 80 天）。下面的动画显示了生成的南海岸空气盆地地区（其中包括洛杉矶和内陆城市）的臭氧地图。海岸附近的空气质量明显好于内陆地区，主要是因为在这一地区，风向主要是由西向东吹。</p><p>这类地图可用于确定污染减轻策略的优先级，通过解答诸如“我可以忍受多少污染？”、“生活在某一特定区域我需要忍受多少污染？”等问题， 来研究健康与环境质量之间的关系并帮助人们确定适宜居住的地点。</p><p><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1589015719402837.gif" alt="2.gif"/></p><p><em>臭氧超标 10 - 70 天。</em></p><h2>示例 2</h2><p>在很多应用中，都使用与空间相关的变量作为模型的输入（例如，石油工程中的流动模拟）。在此类情况中，模型结果的不确定性是通过以下过程生成大量模拟来进行评估的：</p><ul class=" list-paddingleft-2"><li><p>1. 为变量模拟大量具有同等可能性的实现。</p></li><li><p>2. 使用模拟变量作为输入来运行模型（通常称为传输函数）。</p></li><li><p>3. 汇总模型运行以评估模型输出的变异性。</p></li></ul><p><br/></p><p><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1589015740564918.png" alt="3.png"/></p><p><em>用来评估模型输出不确定性的模拟</em></p><p><br/></p><p>输出的统计数据可用来测量模型的不确定性。</p><p>上述过程的一个实际示例是：为在新墨西哥州东南部成立一个废品隔离试验工场 (WIPP) 作为超铀废物的存储设施而进行的研究。</p><p>科学家曾对位于地表以下 2000 多英尺的盐矿床进行了评估，以便将其用作废料的潜在存储设施。然而，矿床刚好位于蓄水层之上，因此，担心地下水可能会传输站点泄露的废弃物。为了证明 WIPP 的安全性，科学家不得不说服美国 环境保护局：流经蓄水层中的地下水流速非常之低，污染周围环境的可能性微乎其微。</p><p>导水系数值决定了蓄水层中的水流流速，并针对拟建的 WIPP 站点附近蓄水层获得了多个此类值。使用以数字方式求解的水文方程为地下水流建模，该方程需要导水系数值，该值在常规格网上进行预测。如果使用了导水系数的克里金估计值，则导水系数值将基于邻近导水系数值的（加权）平均值，而已建模的地下水的流动时间将只会基于这些平均值。由于克里金法将生成平滑地图，所以插值表面会缺少导水系数值极高或极低的区域。要正确地对风险进行分析，科学家必须考虑可能出现的最坏情况，因此需要生成流动时间值的整个概率分布。通过此分布，科学家将能够使用地下水流动时间分布的较低尾值（对应极高流速），而不是平均流动时间，来评估 WIPP 的适宜性。曾使用条件模拟来生成流动时间值的概率分布。</p><p>废品通过地下水进行传输的概率只是评估 WIPP 适宜性时考虑的众多危及人类健康情形中的一种。复杂风险分析在评估 WIPP 是否适宜进行核废料处理以及使公众和政府监管部门确信其适宜性方面起了很大作用。在长达 20 多年的时间里，在进行了大量的科学研究、公众意见收集以及进行了大量监管工作之后，WIPP 最终于 1999 年 3 月 26 日开始运作。</p><p><strong>应该生成多少实现？</strong></p><p>模拟研究的结果不应取决于所生成实现的数量。确定生成多少实现的其中一种方法是：在一小部分数据属性域中对比不同实现数的统计数据（使用子集以节省时间）。随着实现数量的增加，统计数据将趋向于一个固定值。下面的示例中检查的统计数据是第一个分位数和第三个分位数，它们是为美国斯威康星州的一小部分（子集）模拟高程表面（在海平面以上，以英尺为单位）而计算的值。</p><p><br/></p><p>上方的图显示的是前 100 个实现的高程波动。下方的图显示的是 1000 个实现的结果。</p><p><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1589015768329939.png" alt="4.png"/></p><p><em>模拟数量对输出参数值的影响；前 100 个模拟的图形</em></p><p><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1589015810539851.png" alt="5.png"/></p><p><em>模拟数量对输出参数值的影响；1000 个模拟的图形</em></p><p>在本例中，值在大约 20 个模拟之后稳定下来。在很多情况下，至少需要运行 100 个实现才能确定超出阈值的均值和概率所需的足够信息。如果使用数量更多的实现，则可为汇总统计数据和模型输出变量提供更高程度的确定性，但所需计算时间也更长。</p><p><br/></p><h1>参考文献</h1><p>Deutsch, C.V., and A. G. Journel. 1998. <em>GSLIB Geostatistical Software Library and User's Guide.</em> 2<sup>nd</sup> Ed. Oxford University Press, New York, pages 119–122.</p><p>Goovaerts, P. 1997. <em>Geostatistics for Natural Resource Evaluation.</em> Oxford University Press, New York, pages 369–376.</p><p><br/></p>
库仑地基固结沉降分析解决方案（GEO5&G2）
岩土工程 • 南京库仑张工 发表了文章 • 0 个评论 • 2902 次浏览 • 2020-04-20 23:33
针对地基固结沉降分析这类问题，在库仑的各产品中，主要有两款软件可以采用，分别是GEO5和Optum G2, 而GEO5中还包含了两个模块，地基固结沉降分析模块及有限元固结分析模块都可以进行分析，所以库仑给各位工程师提供了三种解决方案，不同模块功能略有差异，本文将对三个模块的使用做一简单介绍。1、GEO5地基固结沉降分析模块 GEO5地基固结沉降分析模块基于太沙基的一维固结理论，支持导入DXF文件快速建模，可以得到变形计算深度、地基总沉降、任意加载时间下的固结度和沉降值等结果。如果是分析简单的问题，一维的问题，只关注沉降和固结度的话，推荐使用此模块。 该模块总沉降的计算都是基于分层总和法，具体到参数的选取又包含了7种分析方法，其中压缩模量法和压缩指数法（e-logp曲线）在国内比较常用，至于另外一种国内常用的e-p曲线方法我们也在开发中。另外荷兰规范NEN（Buismann, Ladd）法是这几种方法中唯一可以同时考虑主固结沉降和次固结沉降的方法，而且还能计算超固结土。不同方法的详细介绍参考解读GEO5中计算地基固结沉降的方法。 地基固结沉降分析模块计算变形计算深度时考虑两方面的因素，一是确定变形计算深度的方法，比如国内常用应力比法，国外用结构强度理论。另外用户还可以输入不可压缩地基的深度，如果用户输入了不可压缩地基，那么软件会将两方面因素确定的较小值作为最终的变形计算深度。 需要说明的是，软件第一个工况始终计算的是初始应力，所以要实现固结分析，需要在第二个及之后的工况中通过填方或者施加超载，才能形成附加应力。 在地基固结沉降分析模块中可以得到任意时间下的沉降值：可以得到不同工况的孔隙水压力分布：还可以得到地表处固结度随时间的变化曲线： 需要注意的是，开始分析之前，在最后一个工况中需要勾选复选框后，软件才能进行固结分析计算。在第一个工况之后的工况中软件可以考虑地下水位变化、填方及荷载的变化对固结和沉降的影响。2、GEO5有限元地基固结分析模块 GEO5有限元模块可以进行固结分析，所采用的理论是Biot固结理论，该理论考虑了应力应变和渗流的耦合，所以可以分析一些太沙基一维固结理论无法分析的问题，比如加筋土地基的固结问题。另外有限元是二维分析，可以得到更多的应力应变和孔隙水压力的计算结果，所以如果是分析较复杂的问题，涉及二维的问题，建议使用该模块。 与一维固结分析不同，GEO5有限元固结分析可以得到回填土自身的沉降变形：还可以得到地基水平方向的位移： 与地基固结沉降分析模块不同，在有限元中，不需要指定确定变形计算深度的分析方法，也不需要指定最后一个工况计算总沉降，整个过程，只需要输入工况持续的时间，即可计算任意时刻的变形。此外，GEO5有限元可以采用接触面来模拟排水板，模拟过程可参考GEO5如何模拟有排水板的固结分析： 使用有限元分析，理论更加严格，也可以得到更多的结果，但是分析过程相较于地基固结沉降分析会更加耗时。3、Optum G2固结分析 Optum G2 是库仑的另一款数值分析软件，可以直接进行固结分析，所依据的理论也是Boit固结理论，而且软件也支持DXF文件导入建模。最重要的是，除了基本的固结分析，G2还能计算固结对地基承载力的影响以及填方边坡稳定性等。所以如果是分析复杂问题，还需要对固结地基进行下一步分析的话，推荐使用G2。 G2的固结分析可以实现任意时间土体固结度的计算，此时需要将分析目标设置为固结时间：也能计算达到任意固结度所需要的时间，此时将分析目标设置为某一固结度： 在进行了固结分析之后，可以直接使用G2的极限分析方法，分析不同固结情况下的地基承载力：以及分析不同阶段填方边坡稳定性：也可以在G2中添加排水板： 综上，针对具体的工程问题，用户可以根据实际情况选取合适的模块进行分析。 关于GEO5的地基固结沉降分析模块及有限元固结分析的详细介绍，可以点击此处查看视频教程。关于G2的固结分析及应用，可以点击此处查看视频教程。 查看全部
<p> 针对地基固结沉降分析这类问题，在库仑的各产品中，主要有两款软件可以采用，分别是GEO5和Optum G2, 而GEO5中还包含了两个模块，地基固结沉降分析模块<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1587347551876806.png" alt="image.png" width="25" height="28" style="white-space: normal; width: 25px; height: 28px;"/>及有限元固结分析模块<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1587347602436319.png" alt="image.png" width="24" height="24" style="white-space: normal; width: 24px; height: 24px;"/>都可以进行分析，所以库仑给各位工程师提供了三种解决方案，不同模块功能略有差异，本文将对三个模块的使用做一简单介绍。</p><p><strong>1、GEO5地基固结沉降分析模块</strong></p><p> GEO5地基固结沉降分析模块基于太沙基的一维固结理论，支持导入DXF文件快速建模，可以得到变形计算深度、地基总沉降、任意加载时间下的固结度和沉降值等结果。如果是分析简单的问题，一维的问题，只关注沉降和固结度的话，推荐使用此模块。</p><p><strong> </strong>该模块总沉降的计算都是基于分层总和法，具体到参数的选取又包含了7种分析方法，其中压缩模量法和压缩指数法（e-logp曲线）在国内比较常用，至于另外一种国内常用的e-p曲线方法我们也在开发中。另外荷兰规范NEN（Buismann, Ladd）法是这几种方法中唯一可以同时考虑主固结沉降和次固结沉降的方法，而且还能计算超固结土。不同方法的详细介绍参考<a href="https://wen.kulunsoft.com/article/102">解读GEO5中计算地基固结沉降的方法</a>。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1587351651576132.png" alt="image.png"/></p><p> 地基固结沉降分析模块计算变形计算深度时考虑两方面的因素，一是确定变形计算深度的方法，比如国内常用应力比法，国外用结构强度理论。另外用户还可以输入不可压缩地基的深度，如果用户输入了不可压缩地基，那么软件会将两方面因素确定的较小值作为最终的变形计算深度。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1587352950858393.png" alt="image.png"/></p><p> 需要说明的是，软件<strong>第一个工况始终计算的是初始应力</strong>，所以要实现固结分析，需要在第二个及之后的工况中通过填方或者施加超载，才能形成附加应力。</p><p> 在地基固结沉降分析模块中可以得到任意时间下的沉降值：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1587361724844958.png" alt="image.png"/></p><p>可以得到不同工况的孔隙水压力分布：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1587361808531903.png" alt="image.png"/></p><p>还可以得到地表处固结度随时间的变化曲线：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1587389704407791.png" alt="image.png"/></p><p> 需要注意的是，开始分析之前，在最后一个工况中需要勾选<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1587390593521828.png" alt="image.png" width="67" height="23" style="width: 67px; height: 23px;"/>复选框后，软件才能进行固结分析计算。在第一个工况之后的工况中软件可以考虑地下水位变化、填方及荷载的变化对固结和沉降的影响。</p><p><strong>2、GEO5有限元地基固结分析模块</strong></p><p><strong> </strong>GEO5有限元模块可以进行固结分析，所采用的理论是Biot固结理论，该理论考虑了应力应变和渗流的耦合，所以可以分析一些太沙基一维固结理论无法分析的问题，比如加筋土地基的固结问题。另外有限元是二维分析，可以得到更多的应力应变和孔隙水压力的计算结果，所以如果是分析较复杂的问题，涉及二维的问题，建议使用该模块。</p><p> 与一维固结分析不同，GEO5有限元固结分析可以得到回填土自身的沉降变形：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1587391648940291.png" alt="image.png"/></p><p>还可以得到地基水平方向的位移：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1587391699749857.png" alt="image.png"/></p><p> 与地基固结沉降分析模块不同，在有限元中，不需要指定确定变形计算深度的分析方法，也不需要指定最后一个工况计算总沉降，整个过程，只需要输入工况持续的时间，即可计算任意时刻的变形。此外，GEO5有限元可以采用接触面来模拟排水板，模拟过程可参考<a href="https://wen.kulunsoft.com/arti ... BGEO5如何模拟有排水板的固结分析</a>：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1587392126969289.png" alt="image.png"/></p><p> 使用有限元分析，理论更加严格，也可以得到更多的结果，但是分析过程相较于地基固结沉降分析会更加耗时。</p><p><strong>3、Optum G2固结分析</strong></p><p> Optum G2 是库仑的另一款数值分析软件，可以直接进行固结分析，所依据的理论也是Boit固结理论，而且软件也支持DXF文件导入建模。最重要的是，除了基本的固结分析，G2还能计算固结对地基承载力的影响以及填方边坡稳定性等。所以如果是分析复杂问题，还需要对固结地基进行下一步分析的话，推荐使用G2。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1587392584402667.png" alt="image.png"/></p><p> G2的固结分析可以实现任意时间土体固结度的计算，此时需要将分析目标设置为固结时间：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1587393809662611.png" alt="image.png" width="297" height="126" style="width: 297px; height: 126px;"/></p><p>也能计算达到任意固结度所需要的时间，此时将分析目标设置为某一固结度： </p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1587393775416456.png" alt="image.png" width="298" height="115" style="width: 298px; height: 115px;"/></p><p> 在进行了固结分析之后，可以直接使用G2的极限分析方法，分析不同固结情况下的地基承载力：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1587394188750926.png" alt="image.png"/></p><p>以及分析不同阶段填方边坡稳定性：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1587394327764075.png" alt="image.png"/></p><p>也可以在G2中添加排水板：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1587394491334794.png" alt="image.png"/></p><p> 综上，针对具体的工程问题，用户可以根据实际情况选取合适的模块进行分析。</p><p> 关于GEO5的地基固结沉降分析模块及有限元固结分析的详细介绍，可以<a href="https://ke.qq.com/webcourse/44 ... ot%3B target="_self" textvalue="点击此处">点击此处</a>查看视频教程。关于G2的固结分析及应用，可以<a href="https://ke.qq.com/webcourse/in ... gt%3B点击此处</a>查看视频教程。</p><p><br/></p>
关于土钉墙混凝土面层板计算、构造及施工的规范要求
岩土工程 • 库仑沈工 发表了文章 • 0 个评论 • 2468 次浏览 • 2020-04-10 10:32
《基坑土钉支护技术规程》CECS 96:97计算要求如下：《复合土钉墙基坑支护技术规范》GB50739—2011土钉墙面层构造及施工要求：《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012土钉墙面层构造及施工要求： 查看全部
<p>《基坑土钉支护技术规程》CECS 96:97计算要求如下：</p><p><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1586485816107592.png" alt="image.png"/></p><p><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1586485822970571.png" alt="image.png"/></p><p>《复合土钉墙基坑支护技术规范》GB50739—2011土钉墙面层构造及施工要求：</p><p><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1586485830965352.png" alt="image.png"/></p><p><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1586485838748166.png" alt="image.png"/></p><p><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1586485844769046.png" alt="image.png"/></p><p>《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012土钉墙面层构造及施工要求：</p><p><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1586485906160955.png" alt="image.png"/></p><p><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1586485910627192.png" alt="image.png"/></p><p><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1586485914666267.png" alt="image.png"/></p><p><br/></p><p></p><p></p><p><br/></p><p><br/></p>
GEO5土坡模块导入渗流场的方法
岩土工程 • 南京库仑张工 发表了文章 • 0 个评论 • 2741 次浏览 • 2020-03-30 22:34
在GEO5有限元模块导出浸润面到土坡模块的方法这篇文章当中，介绍了如何将GEO5有限元分析得到的浸润面导入到土坡模块中，然后计算有地下水位的边坡稳定性。然而，有时在做更细致分析的时候，有的工程师希望软件能考虑渗流作用（渗流力）对边坡稳定性的影响，那么如何将渗流场导入到边坡当中进行分析呢，本篇文章将介绍GEO5土坡模块导入渗流场的过程和方法。1、使用GEO5有限元分析得到边坡的渗流场 这里以稳定流为例介绍。首先在有限元分析模块当中建立模型，输入材料参数及渗流边界条件之后，分析得到模型的稳定流渗流场，此时可以在计算书中查看每个网格和栅格点的孔隙水压力值，下图即是显示栅格点数值的稳定渗流场： 根据具体的模型尺寸，选择构建渗流场的数据点。当模型较大，网格也偏大时，可以选则网格节点数据；当模型较小，网格偏密时，可以选择栅格点数据。这样后面插值处理的数据量不会太大。 导出的数据只需要三列：节点X坐标，节点Y（或Z）坐标，节点孔隙水压力。2、使用GEO5三维地质建模模块插值 渗流场数据可以看作是带高程属性的地形点，那么就可以通过GEO5三维地质建模模块来插值生成等值线图。新建一个空白文档，按照导入地形点的方式导入步骤1中保存的渗流场数据： 导入成功后，软件会自动插值生成等值线。此时，在图形显示窗口中，勾选上“主等高线”和“次等高线”，就能查看软件插值出来的效果。可以通过设置“等值线间距”的大小，调整等值线的疏密程度，软件默认等值线间距为0.5m。接下来，导出调整好间距之后的等值线。点击【文件】→【导出】→【DXF格式】，在弹出的数据框中，只勾选“地形等高线”，然后导出。3、插值后的多段线的处理 打开导出的DXF文件，还需要对该文件做3方面的处理： （1）删除不需要的线条，包括等值线数值为0的线条； （2）导出的每条等值线都是由小的线段组成的，需要将这些小线段进行合并； （3）选择需要导入到土坡的等值线，并将所有线条的高程坐标归0。4、土坡模块导入孔隙水压力等值线 在GEO5土坡模块中新建一个文件，导入处理过的等值线。点击【文件】→【导入】→【将DXF文件以多段线导入】，对于无法直接导入的多段线可以以模板方式导入后手动描一下。 复制步骤1中的模型数据，再新建一个土坡文件使得模型尺寸和材料参数和有限元中的相同，点击【地下水】，选择地下水类型为孔隙水压力，并将有限元生成的浸润面复制到土坡模块中。然后通过GEO剪贴板复制前一个文件中导入的多段线，然后对每条多段线的孔隙水压力进行赋值： 赋值后，即可在土坡模块中计算考虑渗流场的边坡稳定性。 如果想了解更多的操作细节，点击此处，可查看视频教程。 查看全部
<p> 在<a href="https://wen.kulunsoft.com/arti ... BGEO5有限元模块导出浸润面到土坡模块的方法</a>这篇文章当中，介绍了如何将GEO5有限元分析得到的浸润面导入到土坡模块中，然后计算有地下水位的边坡稳定性。然而，有时在做更细致分析的时候，有的工程师希望软件能考虑渗流作用（渗流力）对边坡稳定性的影响，那么如何将渗流场导入到边坡当中进行分析呢，本篇文章将介绍GEO5土坡模块导入渗流场的过程和方法。</p><p><strong>1、使用GEO5有限元分析得到边坡的渗流场</strong></p><p><strong> </strong>这里以稳定流为例介绍。首先在有限元分析模块当中建立模型，输入材料参数及渗流边界条件之后，分析得到模型的稳定流渗流场，此时可以在计算书中查看每个网格和栅格点的孔隙水压力值，下图即是显示栅格点数值的稳定渗流场：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1585565629464608.png" alt="image.png" width="511" height="254" style="width: 511px; height: 254px;"/></p><p> 根据具体的模型尺寸，选择构建渗流场的数据点。当模型较大，网格也偏大时，可以选则网格节点数据；当模型较小，网格偏密时，可以选择栅格点数据。这样后面插值处理的数据量不会太大。</p><p> 导出的数据只需要三列：节点X坐标，节点Y（或Z）坐标，节点孔隙水压力。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1585571430661048.png" alt="image.png" width="241" height="243" style="width: 241px; height: 243px;"/></p><p><strong>2、使用GEO5三维地质建模模块插值</strong></p><p><strong> </strong>渗流场数据可以看作是带高程属性的地形点，那么就可以通过GEO5三维地质建模模块来插值生成等值线图。新建一个空白文档，按照导入地形点的方式导入步骤1中保存的渗流场数据：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1585572334177169.png" alt="image.png"/></p><p> 导入成功后，软件会自动插值生成等值线。此时，在图形显示窗口中，勾选上“主等高线”和“次等高线”，就能查看软件插值出来的效果。可以通过设置“等值线间距”的大小，调整等值线的疏密程度，软件默认等值线间距为0.5m。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1585573207407849.png" alt="image.png" width="528" height="328" style="width: 528px; height: 328px;"/></p><p>接下来，导出调整好间距之后的等值线。点击【文件】→【导出】→【DXF格式】，在弹出的数据框中，只勾选“地形等高线”，然后导出。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1585573799578132.png" alt="image.png" width="193" height="278" style="width: 193px; height: 278px;"/></p><p><strong>3、插值后的多段线的处理</strong></p><p> 打开导出的DXF文件，还需要对该文件做3方面的处理：</p><p> （1）删除不需要的线条，包括等值线数值为0的线条；</p><p> （2）导出的每条等值线都是由小的线段组成的，需要将这些小线段进行合并；</p><p> （3）选择需要导入到土坡的等值线，并将所有线条的高程坐标归0。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1585575262144462.png" alt="image.png" width="512" height="323" style="width: 512px; height: 323px;"/></p><p><strong>4、土坡模块导入孔隙水压力等值线</strong></p><p> 在GEO5土坡模块中新建一个文件，导入处理过的等值线。点击【文件】→【导入】→【将DXF文件以多段线导入】，对于无法直接导入的多段线可以以模板方式导入后手动描一下。</p><p> 复制步骤1中的模型数据，再新建一个土坡文件使得模型尺寸和材料参数和有限元中的相同，点击【地下水】，选择地下水类型为孔隙水压力，并将有限元生成的浸润面复制到土坡模块中。然后通过GEO剪贴板复制前一个文件中导入的多段线，然后对每条多段线的孔隙水压力进行赋值：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1585576993325042.png" alt="image.png"/></p><p> 赋值后，即可在土坡模块中计算考虑渗流场的边坡稳定性。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1585578001654991.png" alt="image.png" width="387" height="168" style="width: 387px; height: 168px;"/></p><p> 如果想了解更多的操作细节，点击<a href="https://ke.qq.com/webcourse/in ... ot%3B target="_self">此处</a>，可查看视频教程。</p><p><br/></p>
GEO5水位骤降边坡稳定性分析方法
岩土工程 • 南京库仑张工 发表了文章 • 0 个评论 • 5728 次浏览 • 2020-03-13 16:33
GEO5土坡模块可以分析考虑水位骤降下的边坡稳定性，但在实际的使用中，有工程师反映不知道该怎么使用，也有人说输入了地下水之后边坡安全系数并没有发生改变，十分困惑，所以本文将对GEO5中分析水位骤降的方法进行详细说明。1、注意事项 无论是分析水位骤降下边坡稳定性，还是一般情况下分析有地下水位的边坡稳定性，都需要注意的是在岩土材料输入的时候选择有效应力法进行计算，只有选择了有效应力法，软件才会考虑孔隙水压力对条块的作用。如果选择了总应力法或者总应力ccu,φcu，软件都不会考虑坡内地下水位对边坡的影响，但坡外水位的有利作用软件还是会考虑。有效应力法和总应力法不同选择的区别可以查看GEO5中有效应力法、总应力法，水土分算、水土合算的说明。2、传统分析方法 传统分析水位骤降的方法是通过设置初始地下水位和水位骤降后的地下水位面来分析，最简单的做法是认为坡内的水来不及排出，那么水位骤降后坡内的水位保持不变，只改变坡外的静水面，随着水位的下降，边坡安全系数将逐渐降低。 在GEO5土坡模块中，选择【地下水】中的类型为“水位骤降”，可以直接定义边坡的初始地下水位和骤降后的地下水位： 定义完成后，和一般的边坡计算一样直接进行分析即可。下图展示的是相同的初始地下水位，不同水位骤降情况的边坡安全系数。3、结合GEO5中的初始孔压折减系数分析 传统的考虑坡内水来不及排出的方法实际上是一种偏保守的方法，因为水位骤降其实也是有一个过程的，那么坡内的水或多或少都会渗出坡外，如果是对于渗透性较好的土体，那么坡内的水位还会有明显的下降，但是针对这个问题，再去使用非稳定流分析浸润线就会显得有点麻烦。所以，GEO5通过巧妙地设置初始孔压折减系数X这样一个值，使得我们可以去考虑有水排出的情况。 当我们在【地下水】中选择的地下水类型为“水位骤降”时，需要在【岩土材料】中输入初始孔压折减系数的值：这里X的取值范围为[0,1]，当土体完全透水时X=1，完全不透水时X=0，其他情况介于0和1之间，X值的作用原理可查看GEO5的帮助文档，或者直接点击GEO5土坡模块中地下水类型。 这里需要对三种情况的取值进一步说明：（1）X=1 X=1意味着土体完全透水，它的实际意义是：不考虑骤降后的水位与初始水位之间土体的孔隙水压力，所以X=1时，坡内不同的地下水位面会得到不同的结果。（2）X=0 X=0意味着土体完全不透水，它的实际意义是：认为骤降后的水位与初始水位之间土体仍然处于饱和状态，所以X=0时，坡内不同的地下水位面会得到相同的结果。（3）0<X<1 0<X<1其实模拟的是真实的情况，即水位骤降后考虑部分水的排出，既不是完全透水也不是完全不透水，在相同水位条件下，边坡安全系数将位于X=0和X=1之间。 至于X如何取值，则需要根据实际岩土材料的渗透性以及水位骤降的速度和阶段综合选取。另外，通过以上分析，我们也不难发现，如果采用传统的通过控制坡内水位面不变化的方法来分析，那么X值无论设置为多少，对最终结果都没有影响。 查看全部
<p> GEO5土坡模块可以分析考虑水位骤降下的边坡稳定性，但在实际的使用中，有工程师反映不知道该怎么使用，也有人说输入了地下水之后边坡安全系数并没有发生改变，十分困惑，所以本文将对GEO5中分析水位骤降的方法进行详细说明。</p><p><strong>1、注意事项</strong></p><p> 无论是分析水位骤降下边坡稳定性，还是一般情况下分析有地下水位的边坡稳定性，都需要注意的是在岩土材料输入的时候选择有效应力法进行计算，只有选择了有效应力法，软件才会考虑孔隙水压力对条块的作用。如果选择了总应力法或者总应力c<sub>cu</sub>,φ<sub>cu</sub>，软件都不会考虑坡内地下水位对边坡的影响，但坡外水位的有利作用软件还是会考虑。有效应力法和总应力法不同选择的区别可以查看<a href="https://wen.kulunsoft.com/article/22">GEO5中有效应力法、总应力法，水土分算、水土合算的说明</a>。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B alt="blob.png" width="435" height="415" style="width: 435px; height: 415px;"/></p><p><strong>2、传统分析方法</strong></p><p> 传统分析水位骤降的方法是通过设置初始地下水位和水位骤降后的地下水位面来分析，最简单的做法是认为坡内的水来不及排出，那么水位骤降后坡内的水位保持不变，只改变坡外的静水面，随着水位的下降，边坡安全系数将逐渐降低。</p><p style="text-align: left;"> 在GEO5土坡模块中，选择【地下水】中的类型为“水位骤降”，可以直接定义边坡的初始地下水位和骤降后的地下水位：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1584080821926652.png" alt="image.png"/></p><p> 定义完成后，和一般的边坡计算一样直接进行分析即可。下图展示的是相同的初始地下水位，不同水位骤降情况的边坡安全系数。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1584087011538512.png" alt="image.png"/></p><p><strong>3、结合GEO5中的初始孔压折减系数分析</strong></p><p> 传统的考虑坡内水来不及排出的方法实际上是一种偏保守的方法，因为水位骤降其实也是有一个过程的，那么坡内的水或多或少都会渗出坡外，如果是对于渗透性较好的土体，那么坡内的水位还会有明显的下降，但是针对这个问题，再去使用非稳定流分析浸润线就会显得有点麻烦。所以，GEO5通过巧妙地设置初始孔压折减系数X这样一个值，使得我们可以去考虑有水排出的情况。</p><p> 当我们在【地下水】中选择的地下水类型为“水位骤降”时，需要在【岩土材料】中输入初始孔压折减系数的值：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1584083072289482.png" alt="image.png" width="368" height="63" style="width: 368px; height: 63px;"/></p><p>这里X的取值范围为[0,1]，当土体完全透水时X=1，完全不透水时X=0，其他情况介于0和1之间，X值的作用原理可查看GEO5的帮助文档，或者直接点击<a href="https://wen.kulunsoft.com/arti ... BGEO5土坡模块中地下水类型</a>。</p><p> 这里需要对三种情况的取值进一步说明：</p><p>（1）X=1</p><p> X=1意味着土体完全透水，它的实际意义是：不考虑骤降后的水位与初始水位之间土体的孔隙水压力，所以X=1时，坡内不同的地下水位面会得到不同的结果。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1584085542948660.png" alt="image.png"/></p><p>（2）X=0</p><p> X=0意味着土体完全不透水，它的实际意义是：认为骤降后的水位与初始水位之间土体仍然处于饱和状态，所以X=0时，坡内不同的地下水位面会得到相同的结果。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1584085619188002.png" alt="image.png"/></p><p>（3）0<X<1</p><p> 0<X<1其实模拟的是真实的情况，即水位骤降后考虑部分水的排出，既不是完全透水也不是完全不透水，在相同水位条件下，边坡安全系数将位于X=0和X=1之间。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1584086262289515.png" alt="image.png" width="346" height="211" style="width: 346px; height: 211px;"/></p><p> 至于X如何取值，则需要根据实际岩土材料的渗透性以及水位骤降的速度和阶段综合选取。另外，通过以上分析，我们也不难发现，如果采用传统的通过控制坡内水位面不变化的方法来分析，那么X值无论设置为多少，对最终结果都没有影响。</p><p><br/></p>
“模量”大荟萃——GEO5和G2常见模量参数简介
岩土工程 • 南京库仑张工 发表了文章 • 0 个评论 • 7362 次浏览 • 2020-02-13 09:43
在使用GEO5或G2进行计算分析的时候，我们经常会遇到要输入各种模量参数，很多用户不知道这些模量到底是什么意思，该怎么取值，所以本文做一个简单梳理，以便于各位用户更好的使用软件。 模量是指材料在受力状态下应力和应变的比值，量纲是L-1MT-2，常用单位是MPa和GPa。如果在应力和应变上加上限定条件和修饰词语，就会衍生出不同的模量，比如最常用的弹性模量E（或杨氏模量），是指材料在弹性变形阶段正应力与正应变的比值，如图1就是低碳钢拉伸过程的应力-应变曲线图，图中Oa段为弹性变形，该段的斜率值即为弹性模量。图1：低碳钢拉伸过程的应力-应变曲线图 在弹性变形阶段剪切应力与剪切应变的比值，则称为切变模量G（或剪切模量）。此外，还有一种体积模量K，指的是材料在弹性变形范围内，平均应力（某一点三个主应力的平均值）和体积应变的比值，与弹性模量的关系可表示为,其中μ为泊松比。 以上三个概念在弹性力学或线弹性材料当中应用比较广泛。除了弹性模量，切变模量和体积模量这两个模量在岩土分析当中则用的比较少。 实际上，我们在用软件分析岩土问题的时候，遇到最多的是弹性模量E、压缩模量Es和变形模量E0。弹性模量的概念在上文中已给出，而对于压缩模量和变形模量，笔者在查阅资料之前，认为二者的区别主要在于压缩模量是室内试验得到的结果，变形模量是野外原位测试的结果。然而这种认识是不准确的，实际上二者最大的区别在于试验条件是否完全侧限（即不允许侧向变形）。压缩模量是指土在完全侧限条件下，竖向正应力与相应的变形稳定情况下正应变的比值，一般通过室内固结试验测得。变形模量则是指土体在侧向自由膨胀条件下，正应力与相应正应变的比值，既可通过现场原位试验（比如平板载荷试验、扁铲侧胀试验、旁压试验等）测得，也可以通过室内三轴压缩试验获得。 与弹性模量不同，测量压缩模量和变形模量的应力-应变曲线是非线性的。如图2所示，在侧限压缩条件下，压缩模量随竖向应力的增加而增加；在常规三轴条件下，变形模量随偏差应力的增加而减小。由此可见压缩模量和变形模量都具有分段性，不同压力范围有不同的取值。因此也就衍生出不同取值方法下的模量参数，如图3展示的就是变形模量的不同取值，包括了切线模量和割线模量。 图2：两种室内试验的应力-应变关系曲线 图3：变形模量的不同模量类型 典型的切线模量是初始切线模量（或叫初始弹性模量），是土体应力-应变曲线初始段切线斜率最大的部分，可以用来表征土体弹性变形阶段的模量。典型的割线模量是E50，对应土体峰值应力（破坏时的应力）一半时的应力与相应应变的比值，如图4。 从图4和图5可知，土体在荷载的作用下产生变形，在外荷载卸除后，土的应力-应变关系并没有回到原点，变形中有一部分是可以恢复的，而另一部分是不可恢复的，这个过程说明了土体材料典型的弹塑性。土体回弹和再加载过程一般可以用一个模量表示，即回弹模量Eur，假设能够回弹的变形都是弹性变形，那么回弹模量近似等于初始弹性模量，根据经验，土体初始弹性模量约为变形模量的3~5倍，所以当没有试验资料时，回弹模量一般按变形模量的3~5倍取值。这个经验十分有用，比如在使用GEO5有限元分析模块定义修正线弹性模型、Mohr-Coulomb弹塑性模型或者D-P模型时，以及使用G2定义HMC（硬化摩尔库仑）材料时，都需要输入材料的回弹模量。图4：割线模量E50图5：土的加载-卸载应力应变曲线 在假定相同起始状态的条件下，三轴压缩的变形模量E0和侧限压缩试验中的压缩模量Es可以通过广义胡克定律推导出二者的关系，公式如下：其中μ为泊松比。上式是基于线弹性假定的理论关系式，但土体并不是理想弹性体，所以按上述公式换算在大部分土体中都不太符合。在GEO5的帮助文档中也提到：实践经验表明由变形模量推导而来的压缩模量和由现场实测荷载沉降曲线得到的压缩模量往往会出现很大的不同，甚至处于不同的数量级。一般来说结构性较弱的软土比较符合这个公式。 此外，当使用G2分析，选择Tresca材料时，需要输入不排水变形模量Eu，该值可通过室内不排水三轴压缩试验或野外原位测试试验获得。另外，GEO5有限元分析模块进行应力应变分析时，允许用户定义随深度增加的材料刚度，即土体不同深度处具有不同的模量，如图6所示，可以输入弹性模量随深度的变化率，相关理论可参考https://wen.kulunsoft.com/question/865。图6：GEO5有限元模块岩土材料参数中定义随深度变化的弹性模量 综上所述，那么应该何时采用何种模量呢。本文建议，在一维沉降分析时，比如利用分层总和法计算沉降或者固结分析时，建议土体采用压缩模量进行分析；而在进行三维变形分析，比如边坡稳定性分析和基坑开挖分析时，土体则可以采用变形模量；而岩体和混凝土结构一般采用弹性模量进行分析。土体的初始弹性模量主要用于计算瞬时沉降。 以上介绍的各种模量都应当通过可靠的实验来测得，如果没有试验资料，可参考地区经验取值或参考GEO5帮助文档给出的建议值。 查看全部
<p> 在使用GEO5或G2进行计算分析的时候，我们经常会遇到要输入各种模量参数，很多用户不知道这些模量到底是什么意思，该怎么取值，所以本文做一个简单梳理，以便于各位用户更好的使用软件。</p><p> 模量是指材料在受力状态下应力和应变的比值，量纲是L<sup>-1</sup>MT<sup>-2</sup>，常用单位是MPa和GPa。如果在应力和应变上加上限定条件和修饰词语，就会衍生出不同的模量，比如最常用的弹性模量E（或杨氏模量），是指材料在弹性变形阶段正应力与正应变的比值，如图1就是低碳钢拉伸过程的应力-应变曲线图，图中Oa段为弹性变形，该段的斜率值即为弹性模量。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1581557109311427.png" alt="image.png" width="346" height="294" style="width: 346px; height: 294px;"/></p><p style="text-align: center;"><strong>图1：低碳钢拉伸过程的应力-应变曲线图</strong></p><p> 在弹性变形阶段剪切应力与剪切应变的比值，则称为切变模量G（或剪切模量）。此外，还有一种体积模量K，指的是材料在弹性变形范围内，平均应力（某一点三个主应力的平均值）和体积应变的比值，与弹性模量的关系可表示为<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1581557215789774.png" alt="image.png"/>,其中μ为泊松比。</p><p> 以上三个概念在弹性力学或线弹性材料当中应用比较广泛。除了弹性模量，切变模量和体积模量这两个模量在岩土分析当中则用的比较少。</p><p> 实际上，我们在用软件分析岩土问题的时候，遇到最多的是弹性模量E、压缩模量E<sub>s</sub>和变形模量E<sub>0</sub>。弹性模量的概念在上文中已给出，而对于压缩模量和变形模量，笔者在查阅资料之前，认为二者的区别主要在于压缩模量是室内试验得到的结果，变形模量是野外原位测试的结果。然而这种认识是不准确的，实际上二者最大的区别在于试验条件是否完全侧限（即不允许侧向变形）。压缩模量是指土在完全侧限条件下，竖向正应力与相应的变形稳定情况下正应变的比值，一般通过室内固结试验测得。变形模量则是指土体在侧向自由膨胀条件下，正应力与相应正应变的比值，既可通过现场原位试验（比如平板载荷试验、扁铲侧胀试验、旁压试验等）测得，也可以通过室内三轴压缩试验获得。 </p><p> 与弹性模量不同，测量压缩模量和变形模量的应力-应变曲线是非线性的。如图2所示，在侧限压缩条件下，压缩模量随竖向应力的增加而增加；在常规三轴条件下，变形模量随偏差应力的增加而减小。由此可见压缩模量和变形模量都具有分段性，不同压力范围有不同的取值。因此也就衍生出不同取值方法下的模量参数，如图3展示的就是变形模量的不同取值，包括了切线模量和割线模量。</p><p style="text-align: left;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1581557487410256.png" alt="image.png" width="302" height="279" style="width: 302px; height: 279px;"/> <img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1581557505750853.png" alt="image.png" width="295" height="257" style="width: 295px; height: 257px;"/></p><p style="text-align: left;"><strong> 图2：两种室内试验的应力-应变关系曲线 <strong>图3：变形模量的不同模量类型</strong> </strong></p><p> 典型的切线模量是初始切线模量（或叫初始弹性模量），是土体应力-应变曲线初始段切线斜率最大的部分，可以用来表征土体弹性变形阶段的模量。典型的割线模量是E<sub>50</sub>，对应土体峰值应力（破坏时的应力）一半时的应力与相应应变的比值，如图4。</p><p> 从图4和图5可知，土体在荷载的作用下产生变形，在外荷载卸除后，土的应力-应变关系并没有回到原点，变形中有一部分是可以恢复的，而另一部分是不可恢复的，这个过程说明了土体材料典型的弹塑性。土体回弹和再加载过程一般可以用一个模量表示，即回弹模量E<sub>ur</sub>，假设能够回弹的变形都是弹性变形，那么回弹模量近似等于初始弹性模量，根据经验，土体初始弹性模量约为变形模量的3~5倍，所以当没有试验资料时，回弹模量一般按变形模量的3~5倍取值。这个经验十分有用，比如在使用GEO5有限元分析模块定义修正线弹性模型、Mohr-Coulomb弹塑性模型或者D-P模型时，以及使用G2定义HMC（硬化摩尔库仑）材料时，都需要输入材料的回弹模量。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1581557620968014.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;"><strong>图4：割线模量E<sub>50</sub></strong></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1581557723957844.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;"><strong>图5：土的加载-卸载应力应变曲线</strong></p><p> 在假定相同起始状态的条件下，三轴压缩的变形模量E<sub>0</sub>和侧限压缩试验中的压缩模量E<sub>s</sub>可以通过广义胡克定律推导出二者的关系，公式如下：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1581557766519790.png" alt="image.png"/></p><p>其中μ为泊松比。上式是基于线弹性假定的理论关系式，但土体并不是理想弹性体，所以按上述公式换算在大部分土体中都不太符合。在GEO5的帮助文档中也提到：实践经验表明由变形模量推导而来的压缩模量和由现场实测荷载沉降曲线得到的压缩模量往往会出现很大的不同，甚至处于不同的数量级。一般来说结构性较弱的软土比较符合这个公式。</p><p> 此外，当使用G2分析，选择Tresca材料时，需要输入不排水变形模量E<sub>u</sub>，该值可通过室内不排水三轴压缩试验或野外原位测试试验获得。另外，GEO5有限元分析模块进行应力应变分析时，允许用户定义随深度增加的材料刚度，即土体不同深度处具有不同的模量，如图6所示，可以输入弹性模量随深度的变化率，相关理论可参考<a href="https://wen.kulunsoft.com/ques ... gt%3B。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1581557821740421.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;"><strong>图6：GEO5有限元模块岩土材料参数中定义随深度变化的弹性模量</strong></p><p> 综上所述，那么应该何时采用何种模量呢。本文建议，在一维沉降分析时，比如利用分层总和法计算沉降或者固结分析时，建议土体采用压缩模量进行分析；而在进行三维变形分析，比如边坡稳定性分析和基坑开挖分析时，土体则可以采用变形模量；而岩体和混凝土结构一般采用弹性模量进行分析。土体的初始弹性模量主要用于计算瞬时沉降。</p><p> 以上介绍的各种模量都应当通过可靠的实验来测得，如果没有试验资料，可参考地区经验取值或参考GEO5帮助文档给出的建议值。</p>
EVS三维地质模型导入GEO5进行岩土设计
库仑产品 • 库仑刘工 发表了文章 • 0 个评论 • 2997 次浏览 • 2020-02-10 09:38
EVS是一款功能强大的三维地质建模软件，能够快速准确地建立用户期望的三维地质模型并对模型进行多方位的展示和应用。随着三维地质模型应用需求的发展，如何将地质模型应用于岩土工程实际设计，成为很多岩土从业者关注、探索的方向。基于此，本文重点介绍如何将EVS生成的地质模型导入GEO5岩土设计软件进行设计分析。整个应用流程首先基于EVS建立目标模型，然后利用GEO5 2020版新增【多段线】功能读取EVS模型中的层面数据并重构三维地质模型，最终利用GEO5三维地质建模和其他模块的调用和数据共享能力进行岩土设计分析。下面我们就做一个详细地图文介绍：1 EVS地质建模基于地形和勘察数据在EVS中快速生成三维地质模型。图1 EVS生成地质模型2 GEO5重构地质模型GEO5 2020版三维地质建模模块新增【多段线】功能，能够通过dxf、txt等格式文件读取其他专业建模软件生成的地层面（图2）。我们利用此项功能将EVS模型中的地层面分层导出，再读入GEO5中即可快速准确重构三维地质模型（图3）。图2 GEO5软件读取dxf格式的地层面数据图3 GEO5软件根据导入的EVS地层面重新生成地质模型3 GEO5地质模型应用于岩土设计GEO5生成地质模型后，在目标位置截取二维剖面（图4、图5），生成地质剖面围栅图。生成的二维剖面具有真实的几何信息、岩土材料参数信息。图4 在三维模型上切割生成的二维剖面图5 地质剖面围栅图 将生成的剖面1-1’复制粘贴到地基固结沉降模型进行分析（图6）。GEO5各个模块之间能够实现几何信息、岩土参数信息的快速对接。本文中用地基固结沉降分析模块为例进行说明，如果需要进行其他分析，如边坡稳定性、基坑等，只需把生成的二维剖面复制粘贴到相应的分析模块中即可，相关操作均相同。 图6 复制二维剖面至对应的分析模块4 岩土设计成果展示4.1 地基固结沉降分析在工况1阶段，分析初始地应力；工况2阶段，在地层表面添加超载，计算沉降情况。其结果如图7、图8所示。图7 工况1分析结果图8工况2分析结果4.2 生成计算书图9 打印计算书5 总结本篇技术贴介绍了EVS软件生成的三维地质模型快速对接GEO5三维建模和岩土设计的过程。三维地质模型，并不仅仅局限于三维可视化的展示功能，也可以用于岩土设计。本文为各位工程师提供一个思路，希望能起到抛砖引玉的效果。 查看全部
<p>EVS是一款功能强大的三维地质建模软件，能够快速准确地建立用户期望的三维地质模型并对模型进行多方位的展示和应用。随着三维地质模型应用需求的发展，如何将地质模型应用于岩土工程实际设计，成为很多岩土从业者关注、探索的方向。基于此，本文重点介绍如何将EVS生成的地质模型导入GEO5岩土设计软件进行设计分析。</p><p>整个应用流程首先基于EVS建立目标模型，然后利用GEO5 2020版新增【多段线】功能读取EVS模型中的层面数据并重构三维地质模型，最终利用GEO5三维地质建模和其他模块的调用和数据共享能力进行岩土设计分析。下面我们就做一个详细地图文介绍：</p><p><strong>1 EVS</strong><strong>地质建模</strong></p><p>基于地形和勘察数据在EVS中快速生成三维地质模型。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1581298319310396.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;"><strong>图1 EVS生成地质模型</strong></p><p><strong>2 GEO5</strong><strong>重构地质模型</strong></p><p>GEO5 2020版三维地质建模模块新增【多段线】功能，能够通过dxf、txt等格式文件读取其他专业建模软件生成的地层面（图2）。我们利用此项功能将EVS模型中的地层面分层导出，再读入GEO5中即可快速准确重构三维地质模型（图3）。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1581298337236636.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;"><strong>图2 GEO5软件读取dxf格式的地层面数据</strong></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1581298348812743.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;"><strong>图3 GEO5软件根据导入的EVS地层面重新生成地质模型</strong></p><p><strong>3 GEO5</strong><strong>地质模型应用于岩土设计</strong></p><p>GEO5生成地质模型后，在目标位置截取二维剖面（图4、图5），生成地质剖面围栅图。生成的二维剖面具有真实的几何信息、岩土材料参数信息。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1581298362376616.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;"><strong>图4 在三维模型上切割生成的二维剖面</strong><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1581298368530815.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;"><strong>图5 地质剖面围栅图</strong></p><p> </p><p>将生成的剖面1-1’复制粘贴到地基固结沉降模型进行分析（图6）。GEO5各个模块之间能够实现几何信息、岩土参数信息的快速对接。本文中用地基固结沉降分析模块为例进行说明，如果需要进行其他分析，如边坡稳定性、基坑等，只需把生成的二维剖面复制粘贴到相应的分析模块中即可，相关操作均相同。</p><p style="text-align: right;"><strong> </strong><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1581298378399136.png" alt="image.png" style="text-align: center;"/></p><p style="text-align: center;"><strong>图6 复制二维剖面至对应的分析模块</strong></p><p><strong>4 </strong><strong>岩土设计成果展示</strong></p><p><strong>4.1 </strong><strong>地基固结沉降分析</strong></p><p>在工况1阶段，分析初始地应力；工况2阶段，在地层表面添加超载，计算沉降情况。其结果如图7、图8所示。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1581298384693803.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;"><strong>图7 工况1分析结果</strong></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1581298391986847.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;"><strong>图8工况2分析结果</strong></p><p><strong>4.2 </strong><strong>生成计算书</strong></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1581298397350841.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;"><strong>图9 打印计算书</strong></p><p><strong>5 </strong><strong>总结</strong></p><p>本篇技术贴介绍了EVS软件生成的三维地质模型快速对接GEO5三维建模和岩土设计的过程。三维地质模型，并不仅仅局限于三维可视化的展示功能，也可以用于岩土设计。本文为各位工程师提供一个思路，希望能起到抛砖引玉的效果。</p><p><br/></p>
抗滑桩模块，桩身嵌岩，由等效内摩擦角换算地基横向承载力特征值
岩土工程 • 库仑刘工 发表了文章 • 0 个评论 • 3991 次浏览 • 2019-12-26 10:15
在抗滑桩模块，当选择桩身嵌岩时，需输入岩石的天然单轴极限抗压强度标准值，来计算岩石地基横向容许承载力。计算公式如下：具体参数说明可以查看：桩身嵌岩水平方向换算系数K及折减系数v说明假若，没有岩石天然单轴极限抗压强度参数，也可以根据建筑边坡工程技术规范GB50330-2013中板桩式挡土墙章节的换算公式，利用等效内摩擦角进行换算。规范内容摘录如下：嵌入土层或风化层土、砂砾状岩层时，滑动面以下或桩嵌入稳定岩土层内深度为h2/3和h2（滑动面以下或嵌入稳定岩土层内桩长）处的横向压应力不应大于地基横向承载力特征值。悬臂抗滑桩（图13.2.8）地基横向承载力特征值可按下列公式计算：1）当设桩处沿滑动方向地面坡度小于8°时地基y点的横向承载力特征值可按下式计算：图13.2.8悬臂抗滑桩土质地基横向承载力特征值计算简图1一桩顶地面；2一滑面；3一抗滑桩；4一滑动方向；5一被动土压力分布图；6一主动土压力分布图2）当设桩处沿滑动方向地面坡度i≥8°且i≤φ0时，地基y点的横向承载力特征值可按下式计算：软件里面需要输入岩石单轴抗压极限强度，需要把横向承载力特征值换算成标准值。frk = fH/kv 查看全部
<ol class=" list-paddingleft-2" style="list-style-type: decimal;"><li><p>在抗滑桩模块，当选择桩身嵌岩时，需输入岩石的天然单轴极限抗压强度标准值，来计算岩石地基横向容许承载力。计算公式如下：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1577326431133246.png" alt="image.png" width="124" height="37" style="width: 124px; height: 37px;"/></p><p><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1577326563494841.png" alt="image.png" width="449" height="122" style="width: 449px; height: 122px;"/></p><p>具体参数说明可以查看：<a href="https://wen.kulunsoft.com/question/1086" target="_self">桩身嵌岩水平方向换算系数K及折减系数v说明</a></p></li><li><p>假若，没有岩石天然单轴极限抗压强度参数，也可以根据建筑边坡工程技术规范GB50330-2013中板桩式挡土墙章节的换算公式，利用等效内摩擦角进行换算。规范内容摘录如下：</p></li></ol><p>嵌入土层或风化层土、砂砾状岩层时，滑动面以下或桩嵌入稳定岩土层内深度为h2/3和h2（滑动面以下或嵌入稳定岩土层内桩长）处的横向压应力不应大于地基横向承载力特征值。<span style="color: #FF0000;">悬臂抗滑桩</span>（图13.2.8）地基横向承载力特征值可按下列公式计算：</p><p>1）当设桩处沿滑动方向地面坡度小于8°时地基y点的横向承载力特征值可按下式计算：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1577325990917368.png" alt="image.png" width="414" height="83" style="width: 414px; height: 83px;"/><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1577326160411430.png" alt="image.png" width="330" height="92" style="width: 330px; height: 92px;"/></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1577326024193043.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;">图13.2.8悬臂抗滑桩土质地基横向承载力特征值计算简图</p><p>1一桩顶地面；2一滑面；3一抗滑桩；4一滑动方向；5一被动土压力分布图；6一主动土压力分布图</p><p>2）当设桩处沿滑动方向地面坡度i≥8°<span style="color: #FF0000;">且</span>i≤φ<sub>0</sub>时，地基y点的横向承载力特征值可按下式计算：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1577326307264616.png" alt="image.png" width="437" height="124" style="width: 437px; height: 124px;"/></p><p>软件里面需要输入岩石单轴抗压极限强度，需要把横向承载力特征值换算成标准值。</p><p style="text-align: center;">f<sub>rk</sub> = f<sub>H</sub>/kv</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1577326764872569.png" alt="image.png"/></p>
关于库仑土压力计算
岩土工程 • 库仑孙工 发表了文章 • 0 个评论 • 11456 次浏览 • 2018-06-08 08:57
库仑土压力作为一种经典土压力，由于其计算简单方便等特点一直被工程师所广泛接受。但是经典的库仑土压力是由较多理想的假定条件的，如①挡墙为刚性体，墙后填土为无粘性土（粘聚力c=0）；②极限土压力条件下，滑动破裂面为一平面；③滑动土楔体为刚体。然而，大多情况下，土体并不是完全无粘性土，也就是说工程上遇到的大部分土体并不适用经典的库仑土压力理论。幸运的是，学者们通过不懈努力对其进行了修正，修正后的库仑土压力计算方法同样适用于非黏性土。由于库仑土压力理论是基于假定的破裂面进行土楔计算的，也就是说找到最大土压力对应的破裂面是解决库仑土压力的重中之中。经典土压力理论是通过求导，得到破裂面角θ的极值，进而确定最大主动土压力或被动土压力的。然而，在加入粘聚力等对土压力的影响后，用求导的方式求解破裂面角θ的极值已经变得越来越困难，求解公式也越来越复杂，基本不能适用手算。因此目前求解库仑土压力的两个方向：一是求解力的多边形，对公式简化求得最大破裂面角θ的极值；二通过暴力搜索试算不同破裂面角θ所对应的土压力值，确定最大土压力。下面将结合两种计算方式进行详述。一、求解力的多边形，求导得到最大破裂面角θ的极值，进而求得最大土压力。（1）规范中的计算方法 根据建筑边坡技术工程规范，对于挡墙的主动土压力采用库仑土压力理论，考虑土与结构之间的摩擦系数以及土的粘聚力，其计算简图如图1，其计算原理即假定一个破裂面，及滑动楔体，根据力的平衡，如图2，计算出主动土压力的合力Ea，进而根据求得主动土压力系数。 根据李兴高以及魏汝龙等对库仑土压力计算理论的探讨，发现当不考虑墙面摩擦的影响时，土的粘聚力并不会影响破裂面倾角θ；而当考虑墙面的摩擦影响时，破裂面倾角不仅随着土的内摩擦角和岩土与墙面摩擦角变化，而且还随着粘聚力c的变化而变化，因此在用求导方法求解破裂面倾角θ的极值变得复杂困难。为了方便工程师计算，建筑边坡规范中的库仑主动土压力是经过简化后，比如破裂面的长度用h/sinθ，破裂面的倾角θ也是进行了简化假定，求导得到的极值，土压力系数公式如图2，这样计算出来的土压力其实是一个简化后的近似值，并且随着粘聚力c的增大其与真实值得结果偏差也越大。 图2（2）GEO5中计算方法 根据前人的研究，发现粘聚力的存在其实可以很好增强岩土的自稳性，进而限制主动土压力破裂面最后减小主动土压力，当粘聚力足够大时，其时土体是自稳的，此时的主动土压力应该是趋于0的。基于此种现象与共识，GEO5中对库仑主动土压力求解， 则将粘聚力c对主动土压力的影响进行单独考虑，分别在无粘性土中求得精确解的破裂面倾角极值得到精确的土压力系数，然后再减去由粘聚力引起的土压力的减小的粘聚力产生的土压力系数，最终求得库仑土压力在粘性土情况下的主动土压力。除此，GEO5中还根据支挡结构与水平面的夹角的不同进行分类考虑，其计算原理如图3，分别考虑了俯斜式挡墙与仰斜式挡墙的不同情况，分别给出粘聚力对其的影响，其计算原理相比边坡规范更全面详细。图3二、通过试算不同破裂面倾角θ求解库仑主动土压力 该种方法也是基于力的多变形进行计算的，只是在计算时不停赋予破裂倾角θ值，分别计算出其对应的主动土压力合力值Ea，最后搜索最大Ea值多对应的破裂面倾角θ即为主动土压力破裂面倾角。首先该种方法是不能进行手算校核的，只能通过计算机软件进行计算；其次该种方法其实求解的也是个近似解，其计算精度受搜索步长的限制，搜索步长越小计算精度越高，但是其计算成本也较高。三、三种方法进行对比 （1）以下是对同一模型，调整不同参数，采用三种不同库仑土压力计算结果的对比。 （2）测试结果对比 根据测试，发现对于条件较为简单情况下，三种计算结果完全一样，对于算例3-5中出现计算结果相差，是由于计算条件更加复杂，考虑了墙后土体倾斜，岩土与挡强的摩擦角等因素，这种参数较多条件复杂情况下，建筑边坡规范中为了手算的方便，如上文分析所说，其对库仑土压力计算理论进行了简化，对破裂面进行了假定，而其他两种方法的破裂面倾角并没有假定，计算出的是主动土压力最大的倾角。 四、总结 根据测试，以上三种求解库仑土压力的方法虽然简化思路不同，但是计算结果均比较相近，即使在复杂情况下，计算结果虽有相差，但是均可认为在误差允许范围之内。 但是值得注意的是，由于库仑土压力的计算在经典理论中是不考虑土体的粘聚力，不论是规范中计算公式还是暴力搜索试算以及GEO5中的解析解，在考虑粘聚力时都是对其进行近似假定的，也就是说在假定的过程中，当粘聚力较小时，三种方法计算非常相近，当粘聚力非常大时，三者的差异也会增大。 查看全部
<p> 库仑土压力作为一种经典土压力，由于其计算简单方便等特点一直被工程师所广泛接受。但是经典的库仑土压力是由较多理想的假定条件的，如①挡墙为刚性体，墙后填土为无粘性土（粘聚力c=0）；②极限土压力条件下，滑动破裂面为一平面；③滑动土楔体为刚体。然而，大多情况下，土体并不是完全无粘性土，也就是说工程上遇到的大部分土体并不适用经典的库仑土压力理论。幸运的是，学者们通过不懈努力对其进行了修正，修正后的库仑土压力计算方法同样适用于非黏性土。由于库仑土压力理论是基于假定的破裂面进行土楔计算的，也就是说找到最大土压力对应的破裂面是解决库仑土压力的重中之中。经典土压力理论是通过求导，得到破裂面角θ的极值，进而确定最大主动土压力或被动土压力的。然而，在加入粘聚力等对土压力的影响后，用求导的方式求解破裂面角θ的极值已经变得越来越困难，求解公式也越来越复杂，基本不能适用手算。因此目前求解库仑土压力的两个方向：一是求解力的多边形，对公式简化求得最大破裂面角θ的极值；二通过暴力搜索试算不同破裂面角θ所对应的土压力值，确定最大土压力。下面将结合两种计算方式进行详述。</p><p><strong>一、求解力的多边形，求导得到最大破裂面角θ的极值，进而求得最大土压力。</strong></p><p>（1）规范中的计算方法</p><p> 根据建筑边坡技术工程规范，对于挡墙的主动土压力采用库仑土压力理论，考虑土与结构之间的摩擦系数以及土的粘聚力，其计算简图如图1，其计算原理即假定一个破裂面，及滑动楔体，根据力的平衡，如图2，计算出主动土压力的合力Ea，进而根据<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1528418632760541.png" alt="blob.png" width="145" height="29" style="width: 145px; height: 29px;"/>求得主动土压力系数。</p><p style="text-align: center;"><br/></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1528418680588152.png" alt="blob.png"/></p><p> 根据李兴高以及魏汝龙等对库仑土压力计算理论的探讨，发现当不考虑墙面摩擦的影响时，土的粘聚力并不会影响破裂面倾角θ；而当考虑墙面的摩擦影响时，破裂面倾角不仅随着土的内摩擦角和岩土与墙面摩擦角变化，而且还随着粘聚力c的变化而变化，因此在用求导方法求解破裂面倾角θ的极值变得复杂困难。为了方便工程师计算，建筑边坡规范中的库仑主动土压力是经过简化后，比如破裂面的长度用h/sinθ，破裂面的倾角θ也是进行了简化假定，求导得到的极值，土压力系数公式如图2，这样计算出来的土压力其实是一个简化后的近似值，并且随着粘聚力c的增大其与真实值得结果偏差也越大。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1528418912412579.png" alt="blob.png"/></p><p> 图2</p><p><span style="line-height: 1.5em; font-size: 15px;">（2）GEO5中计算方法</span></p><p> 根据前人的研究，发现粘聚力的存在其实可以很好增强岩土的自稳性，进而限制主动土压力破裂面最后减小主动土压力，当粘聚力足够大时，其时土体是自稳的，此时的主动土压力应该是趋于0的。基于此种现象与共识，GEO5中对库仑主动土压力求解， 则将粘聚力c对主动土压力的影响进行单独考虑，分别在无粘性土中求得精确解的破裂面倾角极值得到精确的土压力系数，然后再减去由粘聚力引起的土压力的减小的粘聚力产生的土压力系数，最终求得库仑土压力在粘性土情况下的主动土压力。除此，GEO5中还根据支挡结构与水平面的夹角的不同进行分类考虑，其计算原理如图3，分别考虑了俯斜式挡墙与仰斜式挡墙的不同情况，分别给出粘聚力对其的影响，其计算原理相比边坡规范更全面详细。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1528418827301550.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">图3</p><p><strong>二、通过试算不同破裂面倾角θ求解库仑主动土压力</strong></p><p> 该种方法也是基于力的多变形进行计算的，只是在计算时不停赋予破裂倾角θ值，分别计算出其对应的主动土压力合力值Ea，最后搜索最大Ea值多对应的破裂面倾角θ即为主动土压力破裂面倾角。首先该种方法是不能进行手算校核的，只能通过计算机软件进行计算；其次该种方法其实求解的也是个近似解，其计算精度受搜索步长的限制，搜索步长越小计算精度越高，但是其计算成本也较高。</p><p><strong>三、三种方法进行对比</strong></p><p> （1）以下是对同一模型，调整不同参数，采用三种不同库仑土压力计算结果的对比。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1528419012329193.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1528419046784667.png" alt="blob.png"/></p><p> （2）测试结果对比</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1528419107821605.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1528419208490524.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1528419256589902.png" alt="blob.png" width="472" height="497" style="width: 472px; height: 497px;"/></p><p> 根据测试，发现对于条件较为简单情况下，三种计算结果完全一样，对于算例3-5中出现计算结果相差，是由于计算条件更加复杂，考虑了墙后土体倾斜，岩土与挡强的摩擦角等因素，这种参数较多条件复杂情况下，建筑边坡规范中为了手算的方便，如上文分析所说，其对库仑土压力计算理论进行了简化，对破裂面进行了假定，而其他两种方法的破裂面倾角并没有假定，计算出的是主动土压力最大的倾角。</p><p> </p><p><strong>四、总结</strong></p><p> 根据测试，以上三种求解库仑土压力的方法虽然简化思路不同，但是计算结果均比较相近，即使在复杂情况下，计算结果虽有相差，但是均可认为在误差允许范围之内。</p><p> 但是值得注意的是，由于库仑土压力的计算在经典理论中是不考虑土体的粘聚力，不论是规范中计算公式还是暴力搜索试算以及GEO5中的解析解，在考虑粘聚力时都是对其进行近似假定的，也就是说在假定的过程中，当粘聚力较小时，三种方法计算非常相近，当粘聚力非常大时，三者的差异也会增大。</p><p><br/></p>
地震荷载作用下既有桩基础建筑物地震水平荷载对支挡结构土压力的影响
岩土工程 • 库仑孙工 发表了文章 • 0 个评论 • 3023 次浏览 • 2018-05-18 15:44
不论是边坡工程或是基坑工程，经常会遇到这种情况：在已有的边坡附近或基坑周边存在以桩基础为基础形式的建（构）筑物。通常在设计时， 仅是将基坑或边坡工程附近的建（构）筑物作为超载来处理，并没有考虑再地震工况下，由于地震荷载引起的建（构）筑物的桩基础对已有支挡结构上的土压力的影响。为此，利用岩土数值分析软件对该种情况进行了分析，为日后的岩土工程设计提供参考。 1、模型概况 土体采用库仑摩尔本构模型，支挡结构采用板结构，建筑物基础采用排桩模拟，桩之间利用板结构连接，建筑的自重等效为荷载施加在桩基础上，地震荷载采用体荷载模拟（可参考https://wen.kulunsoft.com/dochelp/1559）模型如图1。图1模型 2、结果分析 重点分析了建（构）筑物距支挡结构的距离以及建构筑物的荷载对支挡结构土压力的影响。 （1）建（构）筑物与支挡结构的距离对土压力的影响 当支挡结构附件没有建筑物时，地震作用下，挡墙的土压力分布，如下图人，土压力最大值为68.312kpa。 如图3，当支挡结构附近有建（构）筑物时，随着建（构）筑物与支挡结构的距离的增大，支挡结构上的最大土压力先增大后慢慢趋于缓慢的减小，并在建筑物距离支挡结构一倍的支挡结构长度时达到最大，其值接近没有建筑物时的土压力值。而距离超过一倍支挡结构长度时，支挡结构上的土压力趋于平缓，减小缓慢。 由此可知，当支挡结构附近有以桩基础形式的建筑时，且距离支挡结构较近时（一倍支挡结构长度范围内），由于地震作用引起的建筑物的水平荷载对支挡结构的土压力影响十分明显，使得支挡结构土压力减小。这是因为当建筑物在支挡结构长度一倍范围内时，建筑物的桩基础位于土压力破裂面内，有效的减小了土压力破裂的范围，使得土压力减小。而当建筑物距支挡结构的距离大于一倍支挡结构长度时，如压力破裂面与没有支挡结构时的相同，因此其对支挡结构产生的土压力也大致相当。 由以上分析可知，对于嵌固式支挡结构，地震作用下，具有桩基础的建筑物地震水平荷载对支挡结构的土压力影响是相对有利的。图2支挡结构附近无建筑物时的土压力分布图3距离对土压力的影响 （2）建筑物荷载对支挡结构土压力的影响 图4反映了距离支挡结构一倍长度范围时，随着建构筑物自重的增加，在地震作用下，建筑物地震水平荷载对支挡结构的影响，由图可以看出，其对土压力的影响是可以忽略不计的。图4等效超载对土压力的影响 3、总结 对于地震工况下，在距离支挡结构相对较远（大于一倍支挡结构长度）时，由地震引起的建筑物地震水平荷载对土压力的影响可以忽略不计，在设计时可以直接用GEO5中的地震工况设计即可。 查看全部
<p> 不论是边坡工程或是基坑工程，经常会遇到这种情况：在已有的边坡附近或基坑周边存在以桩基础为基础形式的建（构）筑物。通常在设计时， 仅是将基坑或边坡工程附近的建（构）筑物作为超载来处理，并没有考虑再地震工况下，由于地震荷载引起的建（构）筑物的桩基础对已有支挡结构上的土压力的影响。为此，利用岩土数值分析软件对该种情况进行了分析，为日后的岩土工程设计提供参考。</p><p> 1、模型概况</p><p> 土体采用库仑摩尔本构模型，支挡结构采用板结构，建筑物基础采用排桩模拟，桩之间利用板结构连接，建筑的自重等效为荷载施加在桩基础上，地震荷载采用体荷载模拟（可参考<a href="https://wen.kulunsoft.com/dochelp/1559" target="_blank">https://wen.kulunsoft.com/dochelp/1559</a>）模型如图1。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1526629108295087.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">图1模型</p><p> 2、结果分析</p><p> 重点分析了建（构）筑物距支挡结构的距离以及建构筑物的荷载对支挡结构土压力的影响。</p><p> （1）建（构）筑物与支挡结构的距离对土压力的影响</p><p> 当支挡结构附件没有建筑物时，地震作用下，挡墙的土压力分布，如下图人，土压力最大值为68.312kpa。</p><p> 如图3，当支挡结构附近有建（构）筑物时，随着建（构）筑物与支挡结构的距离的增大，支挡结构上的最大土压力先增大后慢慢趋于缓慢的减小，并在建筑物距离支挡结构一倍的支挡结构长度时达到最大，其值接近没有建筑物时的土压力值。而距离超过一倍支挡结构长度时，支挡结构上的土压力趋于平缓，减小缓慢。</p><p> 由此可知，当支挡结构附近有以桩基础形式的建筑时，且距离支挡结构较近时（一倍支挡结构长度范围内），由于地震作用引起的建筑物的水平荷载对支挡结构的土压力影响十分明显，使得支挡结构土压力减小。这是因为当建筑物在支挡结构长度一倍范围内时，建筑物的桩基础位于土压力破裂面内，有效的减小了土压力破裂的范围，使得土压力减小。而当建筑物距支挡结构的距离大于一倍支挡结构长度时，如压力破裂面与没有支挡结构时的相同，因此其对支挡结构产生的土压力也大致相当。</p><p> 由以上分析可知，对于嵌固式支挡结构，地震作用下，具有桩基础的建筑物地震水平荷载对支挡结构的土压力影响是相对有利的。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1526629175668745.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">图2支挡结构附近无建筑物时的土压力分布</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1526629190950705.png" alt="blob.png" width="397" height="281" style="width: 397px; height: 281px;"/></p><p style="text-align: center;">图3距离对土压力的影响</p><p> （2）建筑物荷载对支挡结构土压力的影响</p><p> 图4反映了距离支挡结构一倍长度范围时，随着建构筑物自重的增加，在地震作用下，建筑物地震水平荷载对支挡结构的影响，由图可以看出，其对土压力的影响是可以忽略不计的。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1526629234999940.png" alt="blob.png" width="385" height="241" style="width: 385px; height: 241px;"/></p><p style="text-align: center;">图4等效超载对土压力的影响</p><p> 3、总结</p><p> 对于地震工况下，在距离支挡结构相对较远（大于一倍支挡结构长度）时，由地震引起的建筑物地震水平荷载对土压力的影响可以忽略不计，在设计时可以直接用GEO5中的地震工况设计即可。</p><p><br/></p>
关于墙后地表倾斜情况下的主动土压力计算说明
库仑产品 • 库仑沈工 发表了文章 • 0 个评论 • 5423 次浏览 • 2017-12-14 15:30
在《建筑基坑支护技术规范 JGJ120-2012》的第3.4.8条中对支护结构后方地表高于支护结构顶部的情况的土压力计算进行了说明： 规范中给出的公式是按照超载考虑的朗肯土压力计算公式，按照该方法考虑往往得到的土压力会偏小或偏大，在岩土工程中，对于不确定的事情，通常我们偏向于偏保守的设计方法，所以并不建议采用。具体原因详见：墙后填土表面起伏情况下的主动土压力计算。 GEO5中的朗肯土压力和库仑土压力采用的是一种改进方法，理论来源于德国的土力学教材。这种改进方法使得朗肯土压力和库仑土压力都可以突破自身的限制条件，能计算得到各种复杂情况下的土压力。但是，即使对于改进后的朗肯土压力（软件中叫Mazindrani(Rankine）），当地表倾斜时，计算得到的土压力往往也是偏小的，这在设计中非常危险。 GEO5和土压力相关的模块，例如挡墙和基坑相关模块，默认主动土压力采用库仑土压力，被动土压力采用朗肯土压力，因为库仑土压力计算得到主动土压力往往偏大，而朗肯土压力计算得到的被动土压力往往偏小，符合保守设计的要求。 对于常规情况，即墙后坡面倾角β小于土体内摩擦角φ的情况，建议直接采用库仑土压力计算即可，此时得到的土压力和实际情况差别并不大。下面主要讨论倾角β大于φ的情况，因为此时常规的库仑土压力公式无法计算这种情况。这里采用一个简单的案例进行说明，详细理论说明见：墙后填土表面起伏情况下的主动土压力计算。案例说明：尺寸岩土材料参数采用GEO5中的库仑土压力我们计算得到土压力大小如下：库仑主动土压力 此时我们再采用OptumG2，采用极限分析，得到重力乘数刚好为1时的土压力，此时的土压力即为主动土压力，结果如下： 主动土压力破坏面主动土压力大小和分布（红框内） 上图中可以看到采用极限分析（下限解）得到的土压力分布形状和GEO5中库仑土压力计算得到的分布形状基本相同。OptumG2中最下方一点的土压力大小为193.9kPa，GEO5中为194.12kPa，两者几乎相同。两层土交界处，上层土最下方OptumG2中土压力大小为152.3kPa，GEO5中为155.12kPa；下层土最上方OptumG2中土压力大小为127.54kPa，GEO5中为124.72kPa。可见在两层土交界处，两种不同方法得到的土压力大小也基本相同。 极限分析由于理论基础更完备，能得到更接近真实情况的结果，因此这里我们可以得到GEO5中库仑土压力计算方法在墙后坡面倾角β小于土体内摩擦角φ时结果是可靠的。关于GEO5中如何处理墙后坡面倾角β大于土体内摩擦角φ时的情况，理论详见：墙后填土表面起伏情况下的主动土压力计算。 下面我们讨论一下采用超载近似模拟和采用库仑土压力的差别有多大。基本模型如下：几何尺寸和超载大小（最大处为19kN/m3*6m = 114kPa）等效超载作用下的主动土压力 从图中可以看到，在本案例中等效超载下得到的主动土压力（合力 = 2523.27kN/m）略大于地表倾斜的库仑主动土压力（合力 = 2353.03kN/m），增大了约7%。 同样的，我们采用OptumG2中的极限分析（下限）可以得到类似的结论：主动土压力破坏面主动土压力大小和分布（红框内） 从图中可以看到最下面一点处的土压力为194.25kPa，GEO5中同样的模型得到的主动土压力为193.16kPa。这里并没有去计算比较等效超载模型和地表倾斜模型的土压力合力大小，但是就同样达到相同的约为1的乘数时竖向刚性板底部铰链的屈服强度而言，等效超载模型需要更大的屈服弯矩，为14300kN/m/m，而地表倾斜模型为13000kN/m/m，土压力合力增大了约10%，和GEO5中的计算结果增幅接近。 文章中用到的例题源文件：墙后地表倾角大于土体内摩擦角的土压力计算例题文件.7z 查看全部
<p> 在《建筑基坑支护技术规范 JGJ120-2012》的第3.4.8条中对支护结构后方地表高于支护结构顶部的情况的土压力计算进行了说明：</p><p> <img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1513235812634839.png" alt="blob.png"/></p><p> 规范中给出的公式是按照超载考虑的朗肯土压力计算公式，按照该方法考虑往往得到的土压力会偏小或偏大，在岩土工程中，对于不确定的事情，通常我们偏向于偏保守的设计方法，所以并不建议采用。具体原因详见：<a href="/article/242" target="_self" textvalue="墙后填土表面起伏情况下的主动土压力计算">墙后填土表面起伏情况下的主动土压力计算</a>。</p><p> GEO5中的朗肯土压力和库仑土压力采用的是一种改进方法，理论来源于德国的土力学教材。这种改进方法使得朗肯土压力和库仑土压力都可以突破自身的限制条件，能计算得到各种复杂情况下的土压力。但是，即使对于改进后的朗肯土压力（软件中叫Mazindrani(Rankine）），当地表倾斜时，计算得到的土压力往往也是偏小的，这在设计中非常危险。</p><p> GEO5和土压力相关的模块，例如挡墙和基坑相关模块，默认主动土压力采用库仑土压力，被动土压力采用朗肯土压力，因为库仑土压力计算得到主动土压力往往偏大，而朗肯土压力计算得到的被动土压力往往偏小，符合保守设计的要求。</p><p> 对于常规情况，即墙后坡面倾角β小于土体内摩擦角φ的情况，建议直接采用库仑土压力计算即可，此时得到的土压力和实际情况差别并不大。下面主要讨论倾角β大于φ的情况，因为此时常规的库仑土压力公式无法计算这种情况。这里采用一个简单的案例进行说明，详细理论说明见：<a href="/article/242" target="_self" textvalue="墙后填土表面起伏情况下的主动土压力计算">墙后填土表面起伏情况下的主动土压力计算</a>。</p><p><strong>案例说明：</strong></p><p style="text-align: center;"><strong><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1513235941222000.png" alt="blob.png"/></strong></p><p><br/></p><p style="text-align: center;">尺寸</p><p style="text-align: center;"><strong><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1513235954211819.png" alt="blob.png"/></strong></p><p style="text-align: center;">岩土材料参数</p><p><br/></p><p>采用GEO5中的库仑土压力我们计算得到土压力大小如下：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1513236008733457.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">库仑主动土压力</p><p> 此时我们再采用OptumG2，采用极限分析，得到重力乘数刚好为1时的土压力，此时的土压力即为主动土压力，结果如下：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1513236046185502.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;"> <img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1513236085931138.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">主动土压力破坏面</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1513236101753249.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">主动土压力大小和分布（红框内）</p><p> 上图中可以看到采用极限分析（下限解）得到的土压力分布形状和GEO5中库仑土压力计算得到的分布形状基本相同。OptumG2中最下方一点的土压力大小为193.9kPa，GEO5中为194.12kPa，两者几乎相同。两层土交界处，上层土最下方OptumG2中土压力大小为152.3kPa，GEO5中为155.12kPa；下层土最上方OptumG2中土压力大小为127.54kPa，GEO5中为124.72kPa。可见在两层土交界处，两种不同方法得到的土压力大小也基本相同。</p><p> 极限分析由于理论基础更完备，能得到更接近真实情况的结果，因此这里我们可以得到GEO5中库仑土压力计算方法在墙后坡面倾角β小于土体内摩擦角φ时结果是可靠的。关于GEO5中如何处理墙后坡面倾角β大于土体内摩擦角φ时的情况，理论详见：<a href="/article/242" target="_self" textvalue="墙后填土表面起伏情况下的主动土压力计算">墙后填土表面起伏情况下的主动土压力计算</a>。</p><p> 下面我们讨论一下采用超载近似模拟和采用库仑土压力的差别有多大。基本模型如下：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1513236180129856.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">几何尺寸和超载大小（最大处为19kN/m<sup>3</sup>*6m = 114kPa）</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1513236202912117.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">等效超载作用下的主动土压力</p><p> 从图中可以看到，在本案例中等效超载下得到的主动土压力（合力 = 2523.27kN/m）略大于地表倾斜的库仑主动土压力（合力 = 2353.03kN/m），增大了约7%。</p><p> 同样的，我们采用OptumG2中的极限分析（下限）可以得到类似的结论：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1513236247916617.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1513236264825000.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">主动土压力破坏面</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1513236304855881.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">主动土压力大小和分布（红框内）</p><p> 从图中可以看到最下面一点处的土压力为194.25kPa，GEO5中同样的模型得到的主动土压力为193.16kPa。这里并没有去计算比较等效超载模型和地表倾斜模型的土压力合力大小，但是就同样达到相同的约为1的乘数时竖向刚性板底部铰链的屈服强度而言，等效超载模型需要更大的屈服弯矩，为14300kN/m/m，而地表倾斜模型为13000kN/m/m，土压力合力增大了约10%，和GEO5中的计算结果增幅接近。</p><p> 文章中用到的例题源文件：<img src="https://wen.kulunsoft.com/stat ... ot%3B style="vertical-align: middle; margin-right: 2px;"/><a href="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="墙后地表倾角大于土体内摩擦角的土压力计算说明.7z" style="font-size: 12px; color: rgb(0, 102, 204);">墙后地表倾角大于土体内摩擦角的土压力计算例题文件.7z</a></p>
墙后填土表面起伏情况下的主动土压力计算
岩土工程 • 库仑孙工 发表了文章 • 0 个评论 • 7092 次浏览 • 2017-11-15 11:32
土压力计算是进行支挡结构设计时所必须的。目前国内计算土压力的方法主要有库仑土压力和朗肯土压力两种土压力计算方法。库仑土压力是假设土体中的潜在滑裂面，根据该潜在滑裂面所形成的土楔的静力平衡，最后算得作用在支挡结构上的主动土压力。朗肯理论是从微观入手，假设土体为半空间弹性体，通过研究土中点的极限平衡应力状态来求解。除此之外，两种土压力计算方法都隐含着各种理想的假设条件，如库仑主动土压力其只适用于无黏性土；而朗肯土压力则需要满足墙背竖直且光滑、填土面水平、墙背与填土之间无摩擦力的条件。 然而，实际情况多是墙后填土表面不是水平且支挡结构与岩土体之间存在摩擦力，此种情况下，并不适合利用经典土压力计算理论计算主动土压力，而为了能够计算，研究人员又对经典土压力进行了扩展，得到了求解墙后填土表面倾斜的情况下的土压力计算公式，但是该种情况相对较为简单，对于墙后填土表面起伏变化较大的情况下的土压力计算成为一个复杂问题。 目前对于墙后填土表面起伏较为复杂情况下的主动土压力计算，主要有以下三种思路。 1、将墙顶标高以上的墙后填土体等效为超载施加在墙顶水平面上，进行计算，如图1。图1 2、对于墙后填土表面起伏不算复杂的情况下，采用土压力叠加的方法，如图2。图2 3、对于复杂坡形，利用计算机逐步搜索潜在滑裂面的位置，采用楔体试算法进行计算。 对于库仑土压力，其计算原理，如图3，土压力的大小与潜在的破裂面相关，当墙后填土表面水平，忽略结构与岩土体的摩擦时，其破裂面与竖直方向的夹角为45-φ/2。图3 对于第一种情况，计算墙后填土表面起伏情况下的主动土压力采用等效超载的形式施加在墙顶水平面上，也就是认为土体的潜在滑裂面与墙后填土表面水平时的滑裂面是一致的。然而，根据许锡昌、陈陆望、Y.-Z. WANG等的研究结果，发现主动土压力破裂面与竖直方向的夹角是随着墙后填土表面坡角的增大而增大的，采用等效超载方式的计算并没有考虑土楔的增大，从而计算出的主动土压力可能偏大也可能偏小，对于设计来说并不是一件很好的事。在岩土工程中，对于不确定的事情，通常我们偏向于偏保守的设计方法。 第二种方法由于是叠加的方法并考虑了墙后填土表面坡角情况下的土压力，并对其进行了叠加，相较于第一种方法其计算更趋于合理。 对于墙后填土表面坡角情况下主动土压力计算是采用（1）式来进行计算主动土压力系数，最后进行主动土压力的计算。然而，如若通过查表方法来确定墙后填土表面倾斜情况下的土压力系数，会发现当墙后填土表面坡角β大于内摩擦角φ情况下的主动土压力系数并不存在。同样，根据（1）式的推导原理，如图4，其是假定墙后填土表面坡角小于土体内摩擦角，推导出来的，也就是说当墙后填土表面坡角大于土体的内摩擦角时，该公式是不适用的。图4 然而，很多情况下由于墙后填土并不是纯粹的无粘性土，其是存在一定的粘聚力的，这就导致墙后填土放坡时，其坡角β是可以大于内摩擦角φ的，而这种情况下的主动土压力的计算主要有两种方法，第一种进行简化，按照β等于φ的情况计算；第二种通过楔体试算的方法。对于第一种方法，由于随着β的增大，主动土压力是增大的，将β等于φ进行计算，忽略了β大于φ部分引起的主动土压力的增加，因此计算结果是偏小的，偏危险的。对于第二种方法，其是通过搜索试算的方法来寻找最大土压力的，其计算精度与搜索步长相关，得到的也是个近似解。 根据工程经验以及对土压力监测结果的分析，对于墙后填土表面倾斜情况下主动土压力的计算，GEO5中对叠加法进行了修正，当墙后填土表面坡角β小于等于内摩擦角φ时，用叠加法进行计算；当墙后填土坡角β大于内摩擦角时，对主动土压力系数进行修正，乘以一个修正系数tanβ/tanφ，计算方法如图5，该方法综合考虑了墙后填土表面坡角对土压力的影响，因此得到的主动土压力更符合实际情况。注：修正系数tanβ/tanφ来自与德国土压力学教材。图5 查看全部
<p> 土压力计算是进行支挡结构设计时所必须的。目前国内计算土压力的方法主要有库仑土压力和朗肯土压力两种土压力计算方法。库仑土压力是假设土体中的潜在滑裂面，根据该潜在滑裂面所形成的土楔的静力平衡，最后算得作用在支挡结构上的主动土压力。朗肯理论是从微观入手，假设土体为半空间弹性体，通过研究土中点的极限平衡应力状态来求解。除此之外，两种土压力计算方法都隐含着各种理想的假设条件，如库仑主动土压力其只适用于无黏性土；而朗肯土压力则需要满足墙背竖直且光滑、填土面水平、墙背与填土之间无摩擦力的条件。</p><p> 然而，实际情况多是墙后填土表面不是水平且支挡结构与岩土体之间存在摩擦力，此种情况下，并不适合利用经典土压力计算理论计算主动土压力，而为了能够计算，研究人员又对经典土压力进行了扩展，得到了求解墙后填土表面倾斜的情况下的土压力计算公式，但是该种情况相对较为简单，对于墙后填土表面起伏变化较大的情况下的土压力计算成为一个复杂问题。</p><p> 目前对于墙后填土表面起伏较为复杂情况下的主动土压力计算，主要有以下三种思路。</p><p> 1、将墙顶标高以上的墙后填土体等效为超载施加在墙顶水平面上，进行计算，如图1。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1510716460603447.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">图1</p><p><br/></p><p> 2、对于墙后填土表面起伏不算复杂的情况下，采用土压力叠加的方法，如图2。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1510716499314703.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">图2</p><p> 3、对于复杂坡形，利用计算机逐步搜索潜在滑裂面的位置，采用楔体试算法进行计算。</p><p> 对于库仑土压力，其计算原理，如图3，土压力的大小与潜在的破裂面相关，当墙后填土表面水平，忽略结构与岩土体的摩擦时，其破裂面与竖直方向的夹角为45-φ/2。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1510716577324226.png" alt="blob.png" width="437" height="266" style="width: 437px; height: 266px;"/></p><p style="text-align: center;">图3</p><p> 对于第一种情况，计算墙后填土表面起伏情况下的主动土压力采用等效超载的形式施加在墙顶水平面上，也就是认为土体的潜在滑裂面与墙后填土表面水平时的滑裂面是一致的。然而，根据许锡昌、陈陆望、Y.-Z. WANG等的研究结果，发现主动土压力破裂面与竖直方向的夹角是随着墙后填土表面坡角的增大而增大的，采用等效超载方式的计算并没有考虑土楔的增大，从而计算出的主动土压力可能偏大也可能偏小，对于设计来说并不是一件很好的事。在岩土工程中，对于不确定的事情，通常我们偏向于偏保守的设计方法。</p><p> 第二种方法由于是叠加的方法并考虑了墙后填土表面坡角情况下的土压力，并对其进行了叠加，相较于第一种方法其计算更趋于合理。</p><p> 对于墙后填土表面坡角情况下主动土压力计算是采用（1）式来进行计算主动土压力系数，最后进行主动土压力的计算。然而，如若通过查表方法来确定墙后填土表面倾斜情况下的土压力系数，会发现当墙后填土表面坡角β大于内摩擦角φ情况下的主动土压力系数并不存在。同样，根据（1）式的推导原理，如图4，其是假定墙后填土表面坡角小于土体内摩擦角，推导出来的，也就是说当墙后填土表面坡角大于土体的内摩擦角时，该公式是不适用的。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1510716663570726.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1510716680468138.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">图4</p><p> 然而，很多情况下由于墙后填土并不是纯粹的无粘性土，其是存在一定的粘聚力的，这就导致墙后填土放坡时，其坡角β是可以大于内摩擦角φ的，而这种情况下的主动土压力的计算主要有两种方法，第一种进行简化，按照β等于φ的情况计算；第二种通过楔体试算的方法。对于第一种方法，由于随着β的增大，主动土压力是增大的，将β等于φ进行计算，忽略了β大于φ部分引起的主动土压力的增加，因此计算结果是偏小的，偏危险的。对于第二种方法，其是通过搜索试算的方法来寻找最大土压力的，其计算精度与搜索步长相关，得到的也是个近似解。</p><p> 根据工程经验以及对土压力监测结果的分析，对于墙后填土表面倾斜情况下主动土压力的计算，GEO5中对叠加法进行了修正，当墙后填土表面坡角β小于等于内摩擦角φ时，用叠加法进行计算；当墙后填土坡角β大于内摩擦角时，对主动土压力系数进行修正，乘以一个修正系数tanβ/tanφ，计算方法如图5，该方法综合考虑了墙后填土表面坡角对土压力的影响，因此得到的主动土压力更符合实际情况。</p><blockquote><p>注：修正系数tanβ/tanφ来自与德国土压力学教材。</p></blockquote><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1510716726953720.png" alt="blob.png" width="212" height="320" style="width: 212px; height: 320px;"/></p><p style="text-align: center;">图5</p>
漫谈土的抗剪强度和抗剪强度指标
岩土工程 • 库仑沈工 发表了文章 • 2 个评论 • 5405 次浏览 • 2017-11-06 11:07
文章来源：【地基处理】 2000年9月 第11卷第3期（总40）作者 龚晓南 众所周知摩擦型材料的抗剪强度不仅与材料性质有关，还与作用在剪切面上的法向应力大小有关。人们常用拉剪强度指挥来描述摩擦型材料的性质，采用摩尔库伦定律计算该类物体的抗剪强度： 式中：c一一粘聚力；σ一一剪切面上的法向应力；一一摩擦角。 通常将土体视为摩擦型材料，用式1来计算土体的抗剪强度。c、是描述土体材料属性的抗剪强度指标，是土体抗剪强度。在工程讨论或在工程报告文件中经常听到或看到某土层抗剪强度c和是多大，这种将抗剪强度指标大小与抗剪强度大小相混淆显然是不合适的。土是多相体，以饱和粘性土为例，土体在经受外荷作用时是处于排水状态还是不排水状态，对其抗剪强度值是有不小影响的。另外剪切面上的法向应力也有两种描述，一种是总应力，另一种是有效应力，因此图1中单元土体A的抗剪强度表达式如下： 不排水条件下： 也可表示为 上两式中，c和称为总应力强度指标，和为有效应力强度指标，为土体破坏时超孔隙水压力。由式2和式3计算得到的抗剪强度值应是相等的。图1地基土体抗剪强度 完全排水条件下，通常指剪切过程中土体中超孔隙水压力及时得到消散，土体中总应力和有效应力值是相等的。完全排水条件是一种理想情况。完全排水条件下，土体抗剪强度表达式为 上式中完全排水条件下抗剪强度指标和与有效应力强度指挥和基本上是相等的，但由式4计算得到的完全排水条件下土体的抗剪强度值比由式2和式3计算得到的不排水条件下土体的抗剪强度值要大得多。常规三轴固结不排水剪切试验（CIU试验）和固结排水剪切试验（CID试验）有效应力路径如图2所示，为排水条件下土体抗剪强度，为不排水条件下土体抗剪强度。由图中可看到不排水条件下和排水条件下土体抗剪强度的差别。图2 CIU试验和CID试验的有效应力路程 地基土体在荷载作用下不可能处于完全不排水状态，也不可能处于完全排水状态。实际地基中土体处于两者之间，视土体渗透性大小及土层边界排水条件而定。实际地基中土体抗剪强度也处于两者之间。当土体渗透系数较小时，加荷速率较快时，稳定分析取不排水抗剪强度是合适的，而且是偏安全的。 一般情况下，地基土体抗剪强度是随着加荷过程变化的，而其抗剪强度指标（总应力强度指标c和，有效应力强度指标和）应是不变的，或者说基本上不变，是定值。从这一点看，强调抗剪强度与抗剪强度指标的涵义的差别也很有必要。 下面讨论地基土体不排水抗剪强度的测定方法。设图1所示为均质地基。采用不国结不排水三轴试验可以测定A、B、C三个单元土体的不排水抗剪强度值、和。由于所处深度不同，土体上覆土重不同，三个单元土体的不排水抗剪强度值是不相同的，且＞＞。由十字板试验结果可知土体不排水抗剪强度值对均质地基或对同一层土沿着深度是线性增长的。采用国结不排水试验可以测定地基土体的总应力强度指标和有效应力强度指标。根据地基土体中的固结应力可以应用式2或式3计算地基中各种深度土体的不排水抗剪强度。由上述分析采用不固结不排水三轴试验和三轴固结不排水试验均可测定土的不排水抗剪强度。应该指出的是：前者一个试验只能翻定地基中某一点土的不排水抗剪强度，它不能代表一个土层的不排水抗剪强度。如应用于稳定分析，应测出多点，并推出不排水抗剪强度沿深度的分布规律。后者得到的是土层土体的材料属性，地基土体不排水抗剪强度可以根据地基中初始应力应用式2或式3计算。两者比较：一个是测定某一单元土体的抗剪强度，一个测定某一土层的抗剪强度指标。从这里也可看到区分抗剪强度和抗剪强度指标的重要性。 顺便指出某些教科书认为：当土体渗透系数较小．排水条件不良，加荷速率较快时，土体的抗剪强度可由不自结不排水试验跑定．而不能由三轴固结不排水剪切试验测定。笔者认为上述概念不是很合适。根据前面分析．不固结不排水三轴试验和固结不排水试验均可用测定土体的不排水抗剪强度值。软土地基不排水条件下稳定分析时既可采用不固结不排水的剪切试验测定的不排水抗剪强度值，也可采用固结不排水剪切试验测定的强度指标推算得到的不排水抗剪强度值。忽略试验误差，对同一地基土层同一深度的土体．两者测定的不持水抗剪强度值应是相等的。前面谈到通常将土体视为摩擦性材料，但地基土体有其特殊性。一般摩擦性材料，随载和卸载时抗剪强度指标是一致的。由于地基土体的结构性，其抗剪强度指标是分段的，如图3所示，图中Pc可理解为前期固结压力或土体结构性强度点A所对应的横坐标值。第一段摩尔包线纵坐标轴上截距为c，与横坐标轴成角：第二段摩尔包线与横坐标轴成角。纵坐标轴土截距等于零，或接近于零。图3地基土体抗剪强度指标 这一概念笔者认为在工程界和学术界普遍重视不够，在卸载区域稳定分析时不是没有想到强度指标取值的不同，就是想到也难以从工程地质勘测报告中获得在关参数。 查看全部
<p>文章来源：【地基处理】 2000年9月 第11卷第3期（总40）作者 龚晓南</p><p> 众所周知摩擦型材料的抗剪强度不仅与材料性质有关，还与作用在剪切面上的法向应力大小有关。人们常用拉剪强度指挥来描述摩擦型材料的性质，采用摩尔库伦定律计算该类物体的抗剪强度：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1509936823807052.png" alt="blob.png"/></p><p> 式中：c一一粘聚力；σ一一剪切面上的法向应力；<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1509936859657479.png" alt="blob.png"/>一一摩擦角。</p><p> 通常将土体视为摩擦型材料，用式1来计算土体的抗剪强度。c、<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1509936859657479.png" alt="blob.png" style="white-space: normal;"/>是描述土体材料属性的抗剪强度指标，<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1509936944684823.png" alt="blob.png"/>是土体抗剪强度。在工程讨论或在工程报告文件中经常听到或看到某土层抗剪强度c和<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1509936859657479.png" alt="blob.png" style="white-space: normal;"/>是多大，这种将抗剪强度指标大小与抗剪强度大小相混淆显然是不合适的。</p><p>土是多相体，以饱和粘性土为例，土体在经受外荷作用时是处于排水状态还是不排水状态，对其抗剪强度值是有不小影响的。另外剪切面上的法向应力也有两种描述，一种是总应力<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1509936956146189.png" alt="blob.png"/>，另一种是有效应力<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1509936966799391.png" alt="blob.png"/>，因此图1中单元土体A的抗剪强度<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1509936944684823.png" alt="blob.png" style="white-space: normal;"/>表达式如下：</p><p> 不排水条件下：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1509936992152595.png" alt="blob.png"/></p><p> 也可表示为</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1509937005862051.png" alt="blob.png"/></p><p> 上两式中，c和<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1509936859657479.png" alt="blob.png" style="white-space: normal;"/>称为总应力强度指标，<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1509937088559448.png" alt="blob.png"/>和<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1509937075436889.png" alt="blob.png"/>为有效应力强度指标，<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1509937055881156.png" alt="blob.png"/>为土体破坏时超孔隙水压力。由式2和式3计算得到的抗剪强度值<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1509936944684823.png" alt="blob.png" style="white-space: normal;"/>应是相等的。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1509937106368316.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">图1地基土体抗剪强度</p><p> 完全排水条件下，通常指剪切过程中土体中超孔隙水压力及时得到消散，土体中总应力和有效应力值是相等的。完全排水条件是一种理想情况。完全排水条件下，土体抗剪强度表达式为</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1509937140149891.png" alt="blob.png"/></p><p> 上式中完全排水条件下抗剪强度指标<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1509937175747973.png" alt="blob.png"/>和<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1509937184399405.png" alt="blob.png"/>与有效应力强度指挥<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1509937088559448.png" alt="blob.png" style="white-space: normal;"/>和<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1509937075436889.png" alt="blob.png" style="white-space: normal;"/>基本上是相等的，但由式4计算得到的完全排水条件下土体的抗剪强度值<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1509937218274084.png" alt="blob.png"/>比由式2和式3计算得到的不排水条件下土体的抗剪强度值要大得多。常规三轴固结不排水剪切试验（CIU试验）和固结排水剪切试验（CID试验）有效应力路径如图2所示，<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1509937233655248.png" alt="blob.png"/>为排水条件下土体抗剪强度，<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1509937248632587.png" alt="blob.png"/>为不排水条件下土体抗剪强度。由图中可看到不排水条件下和排水条件下土体抗剪强度的差别。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1509937262743019.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">图2 CIU试验和CID试验的有效应力路程</p><p> 地基土体在荷载作用下不可能处于完全不排水状态，也不可能处于完全排水状态。实际地基中土体处于两者之间，视土体渗透性大小及土层边界排水条件而定。实际地基中土体抗剪强度也处于两者之间。当土体渗透系数较小时，加荷速率较快时，稳定分析取不排水抗剪强度是合适的，而且是偏安全的。</p><p> 一般情况下，地基土体抗剪强度是随着加荷过程变化的，而其抗剪强度指标（总应力强度指标c和<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1509936859657479.png" alt="blob.png" style="white-space: normal;"/>，有效应力强度指标<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1509937088559448.png" alt="blob.png" style="white-space: normal;"/>和<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1509937075436889.png" alt="blob.png" style="white-space: normal;"/>）应是不变的，或者说基本上不变，是定值。从这一点看，强调抗剪强度与抗剪强度指标的涵义的差别也很有必要。</p><p> 下面讨论地基土体不排水抗剪强度的测定方法。设图1所示为均质地基。采用不国结不排水三轴试验可以测定A、B、C三个单元土体的不排水抗剪强度值<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1509937419802752.png" alt="blob.png"/>、<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1509937430885154.png" alt="blob.png"/>和<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1509937447947915.png" alt="blob.png"/>。由于所处深度不同，土体上覆土重不同，三个单元土体的不排水抗剪强度值是不相同的，</p><p>且<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1509937449915221.png" alt="blob.png" style="white-space: normal;"/>＞<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1509937433800141.png" alt="blob.png"/>＞<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1509937422750806.png" alt="blob.png" style="white-space: normal;"/>。由十字板试验结果可知土体不排水抗剪强度值对均质地基或对同一层土沿着深度是线性增长的。采用国结不排水试验可以测定地基土体的总应力强度指标和有效应力强度指标。根据地基土体中的固结应力可以应用式2或式3计算地基中各种深度土体的不排水抗剪强度。由上述分析采用不固结不排水三轴试验和三轴固结不排水试验均可测定土的不排水抗剪强度。应该指出的是：前者一个试验只能翻定地基中某一点土的不排水抗剪强度，它不能代表一个土层的不排水抗剪强度。如应用于稳定分析，应测出多点，并推出不排水抗剪强度沿深度的分布规律。后者得到的是土层土体的材料属性，地基土体不排水抗剪强度可以根据地基中初始应力应用式2或式3计算。两者比较：一个是测定某一单元土体的抗剪强度，一个测定某一土层的抗剪强度指标。从这里也可看到区分抗剪强度和抗剪强度指标的重要性。</p><p> 顺便指出某些教科书认为：当土体渗透系数较小．排水条件不良，加荷速率较快时，土体的抗剪强度可由不自结不排水试验跑定．而不能由三轴固结不排水剪切试验测定。笔者认为上述概念不是很合适。根据前面分析．不固结不排水三轴试验和固结不排水试验均可用测定土体的不排水抗剪强度值。软土地基不排水条件下稳定分析时既可采用不固结不排水的剪切试验测定的不排水抗剪强度值，也可采用固结不排水剪切试验测定的强度指标推算得到的不排水抗剪强度值。忽略试验误差，对同一地基土层同一深度的土体．两者测定的不持水抗剪强度值应是相等的。</p><p>前面谈到通常将土体视为摩擦性材料，但地基土体有其特殊性。一般摩擦性材料，随载和卸载时抗剪强度指标是一致的。由于地基土体的结构性，其抗剪强度指标是分段的，如图3所示，图中P<sub>c</sub>可理解为前期固结压力或土体结构性强度点A所对应的横坐标值。第一段摩尔包线纵坐标轴上截距为c，与横坐标轴成<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1509937541440268.png" alt="blob.png"/>角：第二段摩尔包线与横坐标轴成<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1509937532736119.png" alt="blob.png"/>角。纵坐标轴土截距等于零，或接近于零。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1509937556717634.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">图3地基土体抗剪强度指标</p><p> 这一概念笔者认为在工程界和学术界普遍重视不够，在卸载区域稳定分析时不是没有想到强度指标取值的不同，就是想到也难以从工程地质勘测报告中获得在关参数。</p><p><br/></p>
不同水位情况下岩土材料应力状态的计算方法探讨
岩土工程 • 库仑孙工 发表了文章 • 3 个评论 • 5535 次浏览 • 2017-09-21 09:45
针对于岩土工程设计对于应力状态的选择主要有有效应力法和总应力法。有效应力法即是将土骨架和孔隙水分别考虑，其对应的岩土材料参数是有效内摩擦角、有效粘聚力、有效重度等；而总应力法则是将土骨架与孔隙水统一考虑，其对应的岩土材料参数为内摩擦角、粘聚力、天然重度等。岩土工程设计中应力状态选择的不同，对设计结果有较大的影响，因此根据勘察资料和经验合理选择应力状态是岩土设计的前提。 本文主要以边坡稳定分析为例，说明水位变化情况下，在GEO5中应力状态的合理选择。岩土工程设计中本质是“矛”与“盾”的平衡问题，对于边坡稳定性分析，其下滑力即为“矛”，而抗滑力即为“盾”。下滑力主要是由滑裂面上部岩土体的重力、超载及水压力组成，而抗滑力则是由岩土体的抗剪强度提供。对于抗剪强度的计算GEO5中有两种方式，即对应上述的有效应力抗剪强度指标和总应力抗剪强度指标，如图1。 图 1 在GEO5中总应力和有效应力的计算分别为： 总应力状态： 有效应力状态： 式中：σ为总应力；γ为土体重度，水上取天然重度，水下取浮重度；γw为水的重度；u为孔隙水压力；d为地下水位深度；z计算点距离地表的深度。根据库仑-摩尔准则， GEO5两种应力状态下的土体抗剪强度分别为： 总应力状态： 有效应力状态： 一般情况下，对于排水土层，如砂土、砾石土以及部分粉土，由于其渗透系数较大，孔隙水压力消散较快，在分析计算时优先选择有效应力状态能够得到较为接近真实的结果。而对于不排水土层，如黏土和部分粉土，其渗透系数小，孔隙水压力消散缓慢且含水率对其强度有显著影响，分析该类土质边坡的应力状态的选择就变的尤为重要。以下对该类边坡的应力状态选择进行分析。为了分析方便，边坡如图2所示，为均质土层边坡，坡体为黏土，由于地下水位下降出现水上部分和水下部分，地下水位如图所示。图 2 情况1：有效应力状态分析 选择滑体一个分块进行分析，不考虑相邻滑块对其的作用力，如图3，则 下滑力：Wi sinαi 抗滑力：图 3 对于此类边坡，水下部分土体发生破坏时，来不及排水，不能忽略孔隙水压力对抗剪强度指标的影响，其抗剪强度应更接近固结不排水剪切试验值。根据粘性土的固结不排水三轴试验得到的莫尔应力，如图4，可知有效内摩擦角φ’要大于固结不排水剪切试验得到的内摩擦角φcu的。有效应力状态分析统一水上和水下部分土体的抗剪强度，利用有效内摩擦角φ’代替φcu显然高估了土体的抗剪强度，从而高估了抗滑力，因此该分析偏于危险。图 4 情况2：水上部分采用有效应力状态，而水下部分采用总应力分析 选择滑体的水上和水下各一个分块进行分析，不考虑相邻滑块对其的作用力，如图5水上部分滑块： 下滑力： 抗滑力：水下部分滑块： 下滑力： 抗滑力：图 5 地下水位下降一段时间后，由于粘土的渗透系数较小，孔隙水压力消散缓慢， 水上部分粘土中的孔隙水压力并没有完全消散，土体中还含有部分水分。一方面，此种状态下的土体发生破坏时，水分并不能及时排出，其强度应该更接近固结不排水剪切强度，而以有效应力强度指标计算显然高估了土体的强度，增大了抗滑力，计算结果偏于危险。另一方面，由于地下水位的下降，水上部分土体俨然已是非饱和土体，根据Bishop在非饱和土抗剪强度公式 和Fredlund的非饱和土抗剪强度公式，此种状态下土体的内摩擦角φ应该介于固结不排水φcu和有效内摩擦角φ’之间（饱和状态时，ua=0, χ=1），而用有效内摩擦角φ’代替φ显然高估了土体的抗剪强度，使计算结果偏危险。 情况3：总应力状态 选择滑体一个分块进行分析，不考虑相邻滑块对其的作用力，如图6 下滑力： 抗滑力：图 6 统一水上部分和水下部分土体的应力状态参数，抗剪强度指标均为φcu ，如情况1和情况2的分析，对于水下部分土体，由于土体处于饱和，发生破坏时基本上为不排水状态，其抗剪强度参数接近固结不排水强度参数；对于水上部分土体，由于处在非饱和状态，且破坏时水分并能完全排出，其强度参数应介于固结不排水强度指标φcu和有效应力强度指标φ’之间，取值为固结不排水强度指标φcu ，低估了水上部分土体强度，使计算结果偏于安全。 针对不排水土层岩土材料应力状态的选择应根据具体的土体性质、工程经验等，并结合以上分析进行选择。 查看全部
<p style="text-align: justify;"> 针对于岩土工程设计对于应力状态的选择主要有有效应力法和总应力法。有效应力法即是将土骨架和孔隙水分别考虑，其对应的岩土材料参数是有效内摩擦角、有效粘聚力、有效重度等；而总应力法则是将土骨架与孔隙水统一考虑，其对应的岩土材料参数为内摩擦角、粘聚力、天然重度等。岩土工程设计中应力状态选择的不同，对设计结果有较大的影响，因此根据勘察资料和经验合理选择应力状态是岩土设计的前提。</p><p style="text-align: justify;"> 本文主要以边坡稳定分析为例，说明水位变化情况下，在GEO5中应力状态的合理选择。</p><p style="text-align: justify;">岩土工程设计中本质是“矛”与“盾”的平衡问题，对于边坡稳定性分析，其下滑力即为“矛”，而抗滑力即为“盾”。下滑力主要是由滑裂面上部岩土体的重力、超载及水压力组成，而抗滑力则是由岩土体的抗剪强度提供。对于抗剪强度的计算GEO5中有两种方式，即对应上述的有效应力抗剪强度指标和总应力抗剪强度指标，如图1。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1505957162237736.png" alt="blob.png" width="243" height="215" style="width: 243px; height: 215px;"/> <img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1505957170623765.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">图 1</p><p><span style="text-align: justify;"> 在GEO5中总应力和有效应力的计算分别为：</span></p><p><span style="text-align: justify;"> 总应力状态：</span></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1505957227901729.png" alt="blob.png" style="text-align: justify;"/><span style="text-align: justify;"> </span></p><p><span style="text-align: justify;"> 有效应力状态：</span></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1505957258546929.png" alt="blob.png" style="text-align: justify;"/></p><p><span style="text-align: justify;"> 式中：σ为总应力；γ为土体重度，水上取天然重度，水下取浮重度；γ</span><sub style="text-align: justify;">w</sub><span style="text-align: justify;">为水的重度；u为孔隙水压力；d为地下水位深度；z计算点距离地表的深度。</span></p><p style="text-align: justify;">根据库仑-摩尔准则， GEO5两种应力状态下的土体抗剪强度分别为：</p><p style="text-align: justify;"> 总应力状态：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1505957309727461.png" alt="blob.png"/> </p><p style="text-align: justify;"> 有效应力状态：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1505957322782480.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: justify;"> 一般情况下，对于排水土层，如砂土、砾石土以及部分粉土，由于其渗透系数较大，孔隙水压力消散较快，在分析计算时优先选择有效应力状态能够得到较为接近真实的结果。而对于不排水土层，如黏土和部分粉土，其渗透系数小，孔隙水压力消散缓慢且含水率对其强度有显著影响，分析该类土质边坡的应力状态的选择就变的尤为重要。以下对该类边坡的应力状态选择进行分析。</p><p style="text-align: justify;">为了分析方便，边坡如图2所示，为均质土层边坡，坡体为黏土，由于地下水位下降出现水上部分和水下部分，地下水位如图所示。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1505957373762786.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">图 2</p><p><strong style="text-align: justify;"> 情况</strong><strong style="text-align: justify;">1：</strong><strong style="text-align: justify;">有效应力状态分析</strong></p><p><span style="text-align: justify;"> 选择滑体一个分块进行分析，不考虑相邻滑块对其的作用力，如图3，则</span></p><p style="text-align: justify;"> 下滑力：<em>W<sub>i </sub>sinα<sub>i</sub></em></p><p style="text-align: justify;"> 抗滑力：<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1505957482479885.png" alt="blob.png" style="text-align: center;"/></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1505957501858172.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">图 3</p><p style="text-align: justify;"> 对于此类边坡，水下部分土体发生破坏时，来不及排水，不能忽略孔隙水压力对抗剪强度指标的影响，其抗剪强度应更接近固结不排水剪切试验值。根据粘性土的固结不排水三轴试验得到的莫尔应力，如图4，可知有效内摩擦角φ’要大于固结不排水剪切试验得到的内摩擦角φ<sub>cu</sub>的。有效应力状态分析统一水上和水下部分土体的抗剪强度，利用有效内摩擦角φ’代替φ<sub>cu</sub>显然高估了土体的抗剪强度，从而高估了抗滑力，因此该分析偏于危险。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1505957542876760.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">图 4</p><p><strong style="text-align: justify;"> 情况</strong><strong style="text-align: justify;">2：</strong><strong style="text-align: justify;">水上部分采用有效应力状态，而水下部分采用总应力分析</strong></p><p><span style="text-align: justify;"> 选择滑体的水上和水下各一个分块进行分析，不考虑相邻滑块对其的作用力，如图5</span></p><p style="text-align: justify;">水上部分滑块：</p><p style="text-align: justify;"> 下滑力：<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1505957595205600.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: justify;"> 抗滑力：<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1505957613824836.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: justify;">水下部分滑块：</p><p style="text-align: justify;"> 下滑力：<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1505957664529083.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: justify;"> 抗滑力：<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1505957677743138.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1505957692866149.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">图 5</p><p><span style="text-align: justify;"> 地下水位下降一段时间后，由于粘土的渗透系数较小，孔隙水压力消散缓慢， 水上部分粘土中的孔隙水压力并没有完全消散，土体中还含有部分水分。一方面，此种状态下的土体发生破坏时，水分并不能及时排出，其强度应该更接近固结不排水剪切强度，而以有效应力强度指标计算显然高估了土体的强度，增大了抗滑力，计算结果偏于危险。另一方面，由于地下水位的下降，水上部分土体俨然已是非饱和土体，根据Bishop在非饱和土抗剪强度公式 </span><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1505957735697436.png" alt="blob.png" style="text-align: justify;"/><span style="text-align: justify;">和Fredlund的非饱和土抗剪强度公式</span><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1505957764302012.png" alt="blob.png" style="text-align: justify;"/><span style="text-align: justify;">，此种状态下土体的内摩擦角φ应该介于固结不排水φ</span><sub style="text-align: justify;">cu</sub><span style="text-align: justify;">和有效内摩擦角φ’之间（饱和状态时，u</span><sub style="text-align: justify;">a</sub><span style="text-align: justify;">=0, χ=1），而用有效内摩擦角φ’代替φ显然高估了土体的抗剪强度，使计算结果偏危险。</span></p><p><strong style="text-align: justify;"> 情况</strong><strong style="text-align: justify;">3：</strong><strong style="text-align: justify;">总应力状态</strong></p><p><span style="text-align: justify;"> 选择滑体一个分块进行分析，不考虑相邻滑块对其的作用力，如图6</span></p><p style="text-align: justify;"> 下滑力：<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1505957810566739.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: justify;"> 抗滑力：<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1505957824656801.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1505957846584600.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">图 6</p><p style="text-align: justify;"> 统一水上部分和水下部分土体的应力状态参数，抗剪强度指标均为φ<sub>cu </sub>，如情况1和情况2的分析，对于水下部分土体，由于土体处于饱和，发生破坏时基本上为不排水状态，其抗剪强度参数接近固结不排水强度参数；对于水上部分土体，由于处在非饱和状态，且破坏时水分并能完全排出，其强度参数应介于固结不排水强度指标φ<sub>cu</sub>和有效应力强度指标φ’之间，取值为固结不排水强度指标φ<sub>cu </sub>，低估了水上部分土体强度，使计算结果偏于安全。</p><p style="text-align: justify;"> 针对不排水土层岩土材料应力状态的选择应根据具体的土体性质、工程经验等，并结合以上分析进行选择。</p>
GEO5用户手册岩土经验参数汇总（一）
岩土工程 • 库仑戚工 发表了文章 • 1 个评论 • 9061 次浏览 • 2017-06-13 15:01
本文主要为大家整理一下GEO5用户手册中提供的一些岩土经验参数，方便各位工程师在做岩土设计时对相关参数进行取值。 由于手册中的参数众多，接下来主要以GEO5能解决的岩土工程方案为依据来对参数进行汇总。此文主要对边坡稳定分析中涉及到的参数进行了汇总。注：边坡稳定分析包括：土质边坡稳定分析、岩质边坡稳定分析、抗滑桩设计、土钉边坡支护设计、加筋土式挡土墙设计等。土钉在土体和岩体中的极限粘结强度建议值（来源：Elias a Juran, 1991）材料成孔工艺土体/岩体类型极限粘结强度值qs[kPa]岩石回转式钻机成孔泥灰岩/石灰岩300 - 400千枚岩100 - 300白垩500 - 600软白云岩400 - 600裂隙发育的白云岩600 - 1000风化砂岩200 - 300风化页岩100 - 150风化片岩100 - 175玄武岩500 - 600板岩/硬质页岩300 - 400非粘性土回转式钻机成孔砂土/砾石100 - 180粉砂100 - 150粉土40 - 120山前残积土40 - 120细粒崩积层75 - 150冲击钻孔 砂土/砾石- 上覆层较薄- 上覆层较厚190 - 240280 - 430密实冰碛物380 - 480崩积层100 - 180螺旋钻成孔粉砂填土20 - 40细粒粉砂55 - 90粘性粉砂60 - 140旋喷砂土380砂砾700细颗粒土回转式钻机成孔粉质粘土35 - 50冲击钻孔粘性粉土90 - 140螺旋钻成孔黄土25 - 75软粘土20 - 30硬粘土40 - 60硬粘性粉土40 - 100石灰质砂质粘土90 - 140注：数值从kPa 转换为psf 时需要乘以20.9，数值从kPa 转换为psi 时需要乘以0.145。 来自「理论 – 土钉边坡支护设计– 内部稳定性验算」地震作用 - 标准水平地震加速度系数 KhM-C-S 烈度表 水平地震加速度 水平地震加速度系数 (MSK-64) [mm/s2] Kh 1 0,0 - 2,5 0,0 - 0.00025 2 2,5 - 5,0 0,00025 - 0.0005 3 5,0 - 10,0 0,0005 - 0.001 4 10,0 - 25,0 0,001 - 0.0025 5 25,0 - 50,0 0,0025 - 0.005 6 50,0 - 100,0 0,005 - 0.01 7 100,0 - 250,0 0,01 - 0.025 8 250,0 - 500,0 0,025 - 0.05 9 500,0 - 1000,0 0,05 - 0.1 10 1000,0 - 2500,0 0,1 - 0.25 11 2500,0 - 5000,0 0,25 - 0.5 12 > 5000,0 > 0.5 来自「理论 – 土质边坡稳定性分析– 地震的影响」岩石抗拉强度岩石抗拉强度Te 通常为其单轴抗压强度σc 的1/20 或1/30。完整岩石单轴抗拉强度To 推荐值[MPa]玄武岩3 - 18片麻岩7 - 16花岗岩11 - 21石灰岩3 - 5大理岩7 - 12石英岩4 - 23砂岩5 - 11片岩5 - 12板岩2 - 17凝灰岩2 - 4 来自「理论 – 岩质边坡稳定分析– 直线滑动」Mohr – Coulomb 强度参数 在有条件的情况下，岩石的Mohr-Coulomb 强度参数应该通过原位试验得到。大量原位试验和室内试验的结果表明，岩体中绝大多数不连续结构面的内摩擦角取值范围在27°到47°之间。据RMR 分级标准确定的不同等级岩体的内摩擦角φ 和粘聚力c 的推荐值如下表所示：岩体等级ⅠⅡⅢⅣⅤRMR100 - 8180 - 6160 - 4140 - 21< 20内摩擦角 φ[°]> 4535 - 4525 - 4515 - 25< 15粘聚力c [kPa]> 400300 - 400200 - 300100 - 200< 100 来自「理论 – 岩质边坡稳定分析– 岩石的抗剪强度准则」Hoek–Brown 参数非线性参数mb = mrsr, 且a = 0.5（下标r 表示残余数值）具有很好结晶解理的碳酸盐类岩石，如白云岩、石灰岩、大理岩泥质岩，如泥岩、粉砂岩、页岩、板岩砂质岩，如砂岩，石英岩细粒、多矿物结晶火成岩，如安山岩、辉绿岩、玄武岩、流纹岩粗粒、多矿物结晶火成岩和变质岩，如辉长岩、片麻岩、花岗岩完整岩石试件，实验室试件尺寸，无结构面 RMR = 100, Q = 500m = 7.00 s = 1.00 mr = 7.00 sr = 1.00m = 10.00 s = 1.00 mr = 10.00 sr = 1.00m = 15.00 s = 1.00 mr = 15.00 sr = 1.00m = 17.00 s = 1.00 mr = 17.00 sr = 1.00m = 25.00 s = 1.00 mr = 25.00 sr = 1.00质量非常好的岩体，紧密互锁，无风化结构面 RMR = 85, Q = 100m = 2.40 s = 0.082 mr = 4.10 sr = 0.189m = 3.43 s = 0.082 mr = 5.85 sr = 0.189m = 5.14 s = 0.082 mr = 8.78 sr = 0.189m = 5.82 s = 0.082 mr = 9.95 sr = 0.189m = 8.56 s = 0.082 mr = 14.63 sr = 0.189质量好的岩体，轻微构造破坏，结构面未风化，结构面间距1到3 m RMR = 65, Q = 10m = 0.575 s = 0.00293 mr = 2.006 sr = 0.0205m = 0.821 s = 0.00293 mr = 2.865 sr = 0.0205m = 1.231 s =0.00293 mr = 4.298 sr = 0.0205m = 1.395 s = 0.00293 mr = 4.871 sr = 0.0205m = 2.052 s = 0.00293 mr = 7.163 sr = 0.0205质量中等的岩体，中等风化，结构面间距0.3 到1 m RMR = 44, Q = 1m = 0.128 s = 0.00009 mr = 0.947 sr = 0.00198m = 0.183 s = 0.00009 mr = 1.353 sr = 0.00198m = 0.275 s =0.00009 mr = 2.030 sr =0.00198m = 0.311 s = 0.00009 mr = 2.301 sr = 0.00198m = 0.458 s = 0.00009 mr = 3.383 sr = 0.00198质量差的岩体，大量风化节理，结构面间距30 到 500 mm RMR = 23, Q = 0.1m = 0.029 s = 0.000003 mr = 0.447 sr = 0.00019m = 0.041 s = 0.000003 mr = 0.639 sr = 0.00019m = 0.061 s=0.000003 mr = 0.959 sr = 0.00019m = 0.069 s = 0.000003 mr = 1.087 sr = 0.00019m = 0.102 s = 0.000003 mr = 1.598 sr = 0.00019质量非常差的岩体，大量严重风化节理，结构面间距小于50 mm，充填夹泥 RMR = 3, Q = 0.01m = 0.007 s = 0.0000001 mr = 0.219 sr = 0.00002m = 0.010 s =0.0000001 mr = 0.313 sr = 0.00002m = 0.015 s=0.0000001 mr = 0.469 sr = 0.00002m = 0.017 s = 0.0000001 mr = 0.532 sr = 0.00002m = 0.025 s = 0.0000001 mr = 0.782 sr = 0.00002 来自「理论 – 岩质边坡稳定分析– 岩石的抗剪强度准则」岩石的单轴抗压强度σc、泊松比ν 和岩石容重γ岩石强度 岩石类型（例子） 强度 σc [MPa]泊松比 ν岩石容重γ [kN/m3]极坚硬岩大部分的极坚硬岩石，例如完整、坚实致密的石英岩、玄武岩>1500,128,00 - 30,00非常坚硬岩非常坚硬的花岗岩、石英斑岩，非常坚硬的硬质页岩，石英岩，非常坚硬的砂岩和非常坚硬的方解石类岩石100 - 1500,1526,00 - 27,00坚硬岩花岗岩，坚硬的砂岩和方解石，石英岩矿脉，坚硬的砾岩，坚硬的矿石，石灰岩、大理岩、白云石、黄铁矿80 - 100 0,2025,00 - 26,00一般坚硬岩砂岩、矿石、中等坚硬的砂质页岩、板石50 - 800,2524,00较软岩硬的泥岩、软质砂岩和方解石、泥灰岩20 - 500,25 – 0,3023 - 24,00软岩页岩、软的石灰岩、生石灰、盐岩、冻土、无烟煤、泥灰岩、重塑砂岩、软质砾岩、5 - 200,3 – 0,3522,00 – 26,00软弱土固结粘土、残积土、黑煤0,5 - 50,35 – 0,4020,00 - 22,0 18,00 - 20,00 来自「理论 – 岩质边坡稳定分析– 岩石的抗剪强度准则」GSI 法确定Hoek-Brown 参数岩质边坡岩体扰动参数D的建议值岩体描述扰动参数D的建议值边坡工程中小规模爆破产生的适度岩体破坏，特别是使用控制爆破法的情况。但不管怎样，应力释放都会产生一些扰动。 （爆破效果好）0.7 边坡工程中小规模爆破产生的适度岩体破坏，特别是使用控制爆破法的情况。但不管怎样，应力释放都会产生一些扰动。 （爆破效果差）1 因为严重的生产爆破和因上覆超载的移除产生的应力释放而导致的非常大的露天矿边坡的显著扰动。 （生产爆破）1 在一些软质岩层中可以通过松土和推土的方式进行挖掘，这种情况下对边坡的破坏程度较小。 （机械挖掘）0.7 来自「理论 – 岩质边坡稳定分析– 岩石的抗剪强度准则」完整岩石的材料强度常数mi 的近似值（Hoek推荐）岩石类型典型岩石mi[-]结晶解理非常发育的碳酸盐类岩石白云岩、方解石、大理岩≈ 7固结的粘土质岩石泥岩、粉砂岩、粉砂质页岩、板岩≈ 10强烈结晶，结晶解理不发育的砂质岩石砂岩、石英岩≈ 15细粒、多矿物结晶火成岩安山岩、辉绿岩、粗粒玄武岩、安山岩≈ 17粗粒、多矿物结晶变质岩和火成岩角闪岩、辉长岩、片麻岩、花岗岩、闪长岩≈ 25 来自「理论 – 岩质边坡稳定分析– 岩石的抗剪强度准则」岩石重度γ岩石强度岩石类型 (例子)岩石重度 γ极坚硬岩大部分的极坚硬岩石，例如完整、坚实致密的石英岩、玄武岩28,00 -30,00非常坚硬岩 非常坚硬的花岗岩、石英斑岩，非常坚硬的硬质页岩，石英岩，非常坚硬的砂岩和非常坚硬的方解石类岩石26,00 -27,00坚硬岩花岗岩，坚硬的砂岩和方解石，石英岩矿脉，坚硬的砾岩，坚硬的矿石，石灰岩、大理岩、白云石、黄铁矿25,00 -26,00一般坚硬岩砂岩、矿石、中等坚硬的砂质页岩、板石24,00较软岩硬的泥岩、软质砂岩和方解石、泥灰岩23 - 24,00软岩页岩、软的石灰岩、生石灰、盐岩、冻土、无烟煤、泥灰岩、重塑砂岩、软质砾岩、22,00 –26,00软弱土固结粘土、残积土、黑煤20,00 - 22,0 18,00 -20,00 来自「理论 – 岩质边坡稳定分析– 岩石重度」扩展阅读：GEO5用户手册岩土经验参数汇总（二）GEO5用户手册岩土经验参数汇总（三）GEO5用户手册岩土经验参数汇总（四）GEO5用户手册岩土经验参数汇总（五） 查看全部
<p><span style="line-height: 1.5em;"> 本文主要为大家整理一下GEO5用户手册中提供的一些岩土经验参数，方便各位工程师在做岩土设计时对相关参数进行取值。</span></p><p> 由于手册中的参数众多，接下来主要以GEO5能解决的岩土工程方案为依据来对参数进行汇总。此文主要对边坡稳定分析中涉及到的参数进行了汇总。</p><blockquote><p>注：边坡稳定分析包括：土质边坡稳定分析、岩质边坡稳定分析、抗滑桩设计、土钉边坡支护设计、加筋土式挡土墙设计等。</p></blockquote><p><strong>土钉在土体和岩体中的极限粘结强度建议值（来源：Elias a Juran, 1991）</strong></p><table><tbody><tr class="firstRow"><td><p>材料</p></td><td><p>成孔工艺</p></td><td><p>土体/岩体类型</p></td><td><p>极限粘结强度值<em>qs</em>[<em>kPa</em>]</p></td></tr><tr><td><p>岩石</p></td><td><p>回转式钻机成孔</p></td><td><p>泥灰岩/石灰岩</p></td><td><p>300 - 400</p></td></tr><tr><td><br/></td><td><br/></td><td><p>千枚岩</p></td><td><p>100 - 300</p></td></tr><tr><td><br/></td><td><br/></td><td><p>白垩</p></td><td><p>500 - 600</p></td></tr><tr><td><br/></td><td><br/></td><td><p>软白云岩</p></td><td><p>400 - 600</p></td></tr><tr><td><br/></td><td><br/></td><td><p>裂隙发育的白云岩</p></td><td><p>600 - 1000</p></td></tr><tr><td><br/></td><td><br/></td><td><p>风化砂岩</p></td><td><p>200 - 300</p></td></tr><tr><td><br/></td><td><br/></td><td><p>风化页岩</p></td><td><p>100 - 150</p></td></tr><tr><td><br/></td><td><br/></td><td><p>风化片岩</p></td><td><p>100 - 175</p></td></tr><tr><td><br/></td><td><br/></td><td><p>玄武岩</p></td><td><p>500 - 600</p></td></tr><tr><td><br/></td><td><br/></td><td><p>板岩/硬质页岩</p></td><td><p>300 - 400</p></td></tr><tr><td><p>非粘性土</p></td><td><p>回转式钻机成孔</p></td><td><p>砂土/砾石</p></td><td><p>100 - 180</p></td></tr><tr><td><br/></td><td><br/></td><td><p>粉砂</p></td><td><p>100 - 150</p></td></tr><tr><td><br/></td><td><br/></td><td><p>粉土</p></td><td><p>40 - 120</p></td></tr><tr><td><br/></td><td><br/></td><td><p>山前残积土</p></td><td><p>40 - 120</p></td></tr><tr><td><br/></td><td><br/></td><td><p>细粒崩积层</p></td><td><p>75 - 150</p></td></tr><tr><td><br/></td><td><p>冲击钻孔</p><p> </p></td><td><p>砂土/砾石</p><p>- 上覆层较薄</p><p>- 上覆层较厚</p></td><td><p>190 - 240</p><p>280 - 430</p></td></tr><tr><td><br/></td><td><br/></td><td><p>密实冰碛物</p></td><td><p>380 - 480</p></td></tr><tr><td><br/></td><td><br/></td><td><p>崩积层</p></td><td><p>100 - 180</p></td></tr><tr><td><br/></td><td><p>螺旋钻成孔</p></td><td><p>粉砂填土</p></td><td><p>20 - 40</p></td></tr><tr><td><br/></td><td><br/></td><td><p>细粒粉砂</p></td><td><p>55 - 90</p></td></tr><tr><td><br/></td><td><br/></td><td><p>粘性粉砂</p></td><td><p>60 - 140</p></td></tr><tr><td><br/></td><td><p>旋喷</p></td><td><p>砂土</p></td><td><p>380</p></td></tr><tr><td><br/></td><td><br/></td><td><p>砂砾</p></td><td><p>700</p></td></tr><tr><td><p>细颗粒土</p></td><td><p>回转式钻机成孔</p></td><td><p>粉质粘土</p></td><td><p>35 - 50</p></td></tr><tr><td><br/></td><td><p>冲击钻孔</p></td><td><p>粘性粉土</p></td><td><p>90 - 140</p></td></tr><tr><td><br/></td><td><p>螺旋钻成孔</p></td><td><p>黄土</p></td><td><p>25 - 75</p></td></tr><tr><td><br/></td><td><br/></td><td><p>软粘土</p></td><td><p>20 - 30</p></td></tr><tr><td><br/></td><td><br/></td><td><p>硬粘土</p></td><td><p>40 - 60</p></td></tr><tr><td><br/></td><td><br/></td><td><p>硬粘性粉土</p></td><td><p>40 - 100</p></td></tr><tr><td><br/></td><td><br/></td><td><p>石灰质砂质粘土</p></td><td><p>90 - 140</p></td></tr></tbody></table><blockquote><p>注：数值从kPa 转换为psf 时需要乘以20.9，数值从kPa 转换为psi 时需要乘以0.145。</p></blockquote><p> 来自「理论 – 土钉边坡支护设计– 内部稳定性验算」</p><p><strong>地震作用 - 标准</strong></p><p><strong>水平地震加速度系数 Kh</strong></p><table><tbody><tr class="firstRow"><td><p><strong>M-C-S </strong><strong>烈度表</strong> </p></td><td><p><strong>水平地震加速度</strong> </p></td><td><p><strong>水平地震加速度系数</strong> </p></td><td><br/></td><td><br/></td><td><br/></td><td><br/></td><td><br/></td><td><br/></td></tr><tr><td><p>(MSK-64) </p></td><td><p>[mm/s<sup>2</sup>] </p></td><td><p>K<sub>h</sub> </p></td><td><br/></td><td><br/></td><td><br/></td><td><br/></td><td><br/></td><td><br/></td></tr><tr><td><p><em>1</em> </p></td><td><p><em>0,0</em> </p></td><td><p><em>-</em> </p></td><td><p><em>2,5</em> </p></td><td><br/></td><td><br/></td><td><p><em>0,0</em> </p></td><td><p><em>-</em> </p></td><td><p><em>0.00025</em> </p></td></tr><tr><td><p><em>2</em> </p></td><td><p><em>2,5</em> </p></td><td><p><em>-</em> </p></td><td><p><em>5,0</em> </p></td><td><br/></td><td><br/></td><td><p><em>0,00025</em> </p></td><td><p><em>-</em> </p></td><td><p><em>0.0005</em> </p></td></tr><tr><td><p><em>3</em> </p></td><td><p><em>5,0</em> </p></td><td><p><em>-</em> </p></td><td><p><em>10,0</em> </p></td><td><br/></td><td><br/></td><td><p><em>0,0005</em> </p></td><td><p><em>-</em> </p></td><td><p><em>0.001</em> </p></td></tr><tr><td><p><em>4</em> </p></td><td><p><em>10,0</em> </p></td><td><p><em>-</em> </p></td><td><p><em>25,0</em> </p></td><td><br/></td><td><br/></td><td><p><em>0,001</em> </p></td><td><p><em>-</em> </p></td><td><p><em>0.0025</em> </p></td></tr><tr><td><p><em>5</em> </p></td><td><p><em>25,0</em> </p></td><td><p><em>-</em> </p></td><td><p><em>50,0</em> </p></td><td><br/></td><td><br/></td><td><p><em>0,0025</em> </p></td><td><p><em>-</em> </p></td><td><p><em>0.005</em> </p></td></tr><tr><td><p><em>6</em> </p></td><td><p><em>50,0</em> </p></td><td><p><em>-</em> </p></td><td><p><em>100,0</em> </p></td><td><br/></td><td><br/></td><td><p><em>0,005</em> </p></td><td><p><em>-</em> </p></td><td><p><em>0.01</em> </p></td></tr><tr><td><p><em>7</em> </p></td><td><p><em>100,0</em> </p></td><td><p><em>-</em> </p></td><td><p><em>250,0</em> </p></td><td><br/></td><td><br/></td><td><p><em>0,01</em> </p></td><td><p><em>-</em> </p></td><td><p><em>0.025</em> </p></td></tr><tr><td><p><em>8</em> </p></td><td><p><em>250,0</em> </p></td><td><p><em>-</em> </p></td><td><p><em>500,0</em> </p></td><td><br/></td><td><br/></td><td><p><em>0,025</em> </p></td><td><p><em>-</em> </p></td><td><p><em>0.05</em> </p></td></tr><tr><td><p><em>9</em> </p></td><td><p><em>500,0</em> </p></td><td><p><em>-</em> </p></td><td><p><em>1000,0</em> </p></td><td><br/></td><td><br/></td><td><p><em>0,05</em> </p></td><td><p><em>-</em> </p></td><td><p><em>0.1</em> </p></td></tr><tr><td><p><em>10</em> </p></td><td><p><em>1000,0</em> </p></td><td><p><em>-</em> </p></td><td><p><em>2500,0</em> </p></td><td><br/></td><td><br/></td><td><p><em>0,1</em> </p></td><td><p><em>-</em> </p></td><td><p><em>0.25</em> </p></td></tr><tr><td><p><em>11</em> </p></td><td><p><em>2500,0</em> </p></td><td><p><em>-</em> </p></td><td><p><em>5000,0</em> </p></td><td><br/></td><td><br/></td><td><p><em>0,25</em> </p></td><td><p><em>-</em> </p></td><td><p><em>0.5</em> </p></td></tr><tr><td><p><em>12</em> </p></td><td><br/></td><td><p><em>></em> </p></td><td><p><em>5000,0</em> </p></td><td><br/></td><td><br/></td><td><br/></td><td><p><em>></em> </p></td><td><p><em>0.5</em></p></td></tr></tbody></table><p> 来自「理论 – 土质边坡稳定性分析– 地震的影响」</p><p><strong>岩石抗拉强度</strong></p><p><strong>岩石抗拉强度Te 通常为其单轴抗压强度σc 的1/20 或1/30。</strong></p><p><strong>完整岩石单轴抗拉强度To 推荐值[MPa]</strong></p><table><tbody><tr class="firstRow"><td><p>玄武岩</p></td><td><p>3 - 18</p></td></tr><tr><td><p>片麻岩</p></td><td><p>7 - 16</p></td></tr><tr><td><p>花岗岩</p></td><td><p>11 - 21</p></td></tr><tr><td><p>石灰岩</p></td><td><p>3 - 5</p></td></tr><tr><td><p>大理岩</p></td><td><p>7 - 12</p></td></tr><tr><td><p>石英岩</p></td><td><p>4 - 23</p></td></tr><tr><td><p>砂岩</p></td><td><p>5 - 11</p></td></tr><tr><td><p>片岩</p></td><td><p>5 - 12</p></td></tr><tr><td><p>板岩</p></td><td><p>2 - 17</p></td></tr><tr><td><p>凝灰岩</p></td><td><p>2 - 4</p></td></tr></tbody></table><p> 来自「理论 – 岩质边坡稳定分析– 直线滑动」</p><p><strong>Mohr – Coulomb </strong><strong>强度参数</strong></p><p> 在有条件的情况下，岩石的Mohr-Coulomb 强度参数应该通过原位试验得到。大量原位试验和室内试验的结果表明，岩体中绝大多数不连续结构面的内摩擦角取值范围在27°到47°之间。</p><p><strong>据RMR 分级标准确定的不同等级岩体的内摩擦角φ 和粘聚力c 的推荐值如下表所示：</strong></p><table><tbody><tr class="firstRow"><td><p>岩体等级</p></td><td><p>Ⅰ</p></td><td><p>Ⅱ</p></td><td><p>Ⅲ</p></td><td><p>Ⅳ</p></td><td><p>Ⅴ</p></td></tr><tr><td><p>RMR</p></td><td><p>100 - 81</p></td><td><p>80 - 61</p></td><td><p>60 - 41</p></td><td><p>40 - 21</p></td><td><p>< 20</p></td></tr><tr><td><p>内摩擦角 φ[°]</p></td><td><p>> 45</p></td><td><p>35 - 45</p></td><td><p>25 - 45</p></td><td><p>15 - 25</p></td><td><p>< 15</p></td></tr><tr><td><p>粘聚力c [kPa]</p></td><td><p>> 400</p></td><td><p>300 - 400</p></td><td><p>200 - 300</p></td><td><p>100 - 200</p></td><td><p>< 100</p></td></tr></tbody></table><p> 来自「理论 – 岩质边坡稳定分析– 岩石的抗剪强度准则」</p><p><strong>Hoek–Brown </strong><strong>参数</strong></p><p>非线性参数mb = mrsr, 且a = 0.5（下标r 表示残余数值）</p><table><tbody><tr class="firstRow"><td><br/></td><td><p>具有很好结晶解理的碳酸盐类岩石，如白云岩、石灰岩、大理岩</p></td><td><p>泥质岩，如泥岩、粉砂岩、页岩、板岩</p></td><td><p>砂质岩，如砂岩，石英岩</p></td><td><p>细粒、多矿物结晶火成岩，如安山岩、辉绿岩、玄武岩、流纹岩</p></td><td><p>粗粒、多矿物结晶火成岩和变质岩，如辉长岩、片麻岩、花岗岩</p></td></tr><tr><td><p>完整岩石试件，实验室试件尺寸，无结构面 <br/> RMR = 100, <br/> Q = 500</p></td><td><p>m = 7.00 <br/> s = 1.00 <br/> m<sub>r</sub> = 7.00 <br/> s<sub>r</sub> = 1.00</p></td><td><p>m = 10.00 <br/> s = 1.00 <br/> m<sub>r</sub> = 10.00 <br/> s<sub>r</sub> = 1.00</p></td><td><p>m = 15.00 <br/> s = 1.00 <br/> m<sub>r</sub> = 15.00 <br/> s<sub>r</sub> = 1.00</p></td><td><p>m = 17.00 <br/> s = 1.00 <br/> m<sub>r</sub> = 17.00 <br/> s<sub>r</sub> = 1.00</p></td><td><p>m = 25.00 <br/> s = 1.00 <br/> m<sub>r</sub> = 25.00 <br/> s<sub>r</sub> = 1.00</p></td></tr><tr><td><p>质量非常好的岩体，紧密互锁，无风化结构面 <br/> RMR = 85, <br/> Q = 100</p></td><td><p>m = 2.40 <br/> s = 0.082 <br/> m<sub>r</sub> = 4.10 <br/> s<sub>r</sub> = 0.189</p></td><td><p>m = 3.43 <br/> s = 0.082 <br/> m<sub>r</sub> = 5.85 <br/> s<sub>r</sub> = 0.189</p></td><td><p>m = 5.14 <br/> s = 0.082 <br/> m<sub>r</sub> = 8.78 <br/> s<sub>r</sub> = 0.189</p></td><td><p>m = 5.82 <br/> s = 0.082 <br/> m<sub>r</sub> = 9.95 <br/> s<sub>r</sub> = 0.189</p></td><td><p>m = 8.56 <br/> s = 0.082 <br/> m<sub>r</sub> = 14.63 <br/> s<sub>r</sub> = 0.189</p></td></tr><tr><td><p>质量好的岩体，轻微构造破坏，结构面未风化，结构面间距1到3 m <br/> RMR = 65, <br/> Q = 10</p></td><td><p>m = 0.575 <br/> s = 0.00293 <br/> m<sub>r</sub> = 2.006 <br/> s<sub>r</sub> = 0.0205</p></td><td><p>m = 0.821 <br/> s = 0.00293 <br/> m<sub>r</sub> = 2.865 <br/> s<sub>r</sub> = 0.0205</p></td><td><p>m = 1.231 <br/> s =0.00293 <br/> m<sub>r</sub> = 4.298 <br/> s<sub>r</sub> = 0.0205</p></td><td><p>m = 1.395 <br/> s = 0.00293 <br/> m<sub>r</sub> = 4.871 <br/> s<sub>r</sub> = 0.0205</p></td><td><p>m = 2.052 <br/> s = 0.00293 <br/> m<sub>r</sub> = 7.163 <br/> s<sub>r</sub> = 0.0205</p></td></tr><tr><td><p>质量中等的岩体，中等风化，结构面间距0.3 到1 m <br/> RMR = 44, <br/> Q = 1</p></td><td><p>m = 0.128 <br/> s = 0.00009 <br/> m<sub>r</sub> = 0.947 <br/> s<sub>r</sub> = 0.00198</p></td><td><p>m = 0.183 <br/> s = 0.00009 <br/> m<sub>r</sub> = 1.353 <br/> s<sub>r</sub> = 0.00198</p></td><td><p>m = 0.275 <br/> s =0.00009 <br/> m<sub>r</sub> = 2.030 <br/> s<sub>r</sub> =0.00198</p></td><td><p>m = 0.311 <br/> s = 0.00009 <br/> m<sub>r</sub> = 2.301 <br/> s<sub>r</sub> = 0.00198</p></td><td><p>m = 0.458 <br/> s = 0.00009 <br/> m<sub>r</sub> = 3.383 <br/> s<sub>r</sub> = 0.00198</p></td></tr><tr><td><p>质量差的岩体，大量风化节理，结构面间距30 到 500 mm <br/> RMR = 23, <br/> Q = 0.1</p></td><td><p>m = 0.029 <br/> s = 0.000003 <br/> m<sub>r</sub> = 0.447 <br/> s<sub>r</sub> = 0.00019</p></td><td><p>m = 0.041 <br/> s = 0.000003 <br/> m<sub>r</sub> = 0.639 <br/> s<sub>r</sub> = 0.00019</p></td><td><p>m = 0.061 <br/> s=0.000003 <br/> m<sub>r</sub> = 0.959 <br/> s<sub>r</sub> = 0.00019</p></td><td><p>m = 0.069 <br/> s = 0.000003 <br/> m<sub>r</sub> = 1.087 <br/> s<sub>r</sub> = 0.00019</p></td><td><p>m = 0.102 <br/> s = 0.000003 <br/> m<sub>r</sub> = 1.598 <br/> s<sub>r</sub> = 0.00019</p></td></tr><tr><td><p>质量非常差的岩体，大量严重风化节理，结构面间距小于50 mm，充填夹泥 <br/> RMR = 3, <br/> Q = 0.01</p></td><td><p>m = 0.007 <br/> s = 0.0000001 <br/> m<sub>r</sub> = 0.219 <br/> s<sub>r</sub> = 0.00002</p></td><td><p>m = 0.010 <br/> s =0.0000001 <br/> m<sub>r</sub> = 0.313 <br/> s<sub>r</sub> = 0.00002</p></td><td><p>m = 0.015 <br/> s=0.0000001 <br/> m<sub>r</sub> = 0.469 <br/> s<sub>r</sub> = 0.00002</p></td><td><p>m = 0.017 <br/> s = 0.0000001 <br/> m<sub>r</sub> = 0.532 <br/> s<sub>r</sub> = 0.00002</p></td><td><p>m = 0.025 <br/> s = 0.0000001 <br/> m<sub>r</sub> = 0.782 <br/> s<sub>r</sub> = 0.00002</p></td></tr></tbody></table><p> 来自「理论 – 岩质边坡稳定分析– 岩石的抗剪强度准则」</p><p><strong>岩石的单轴抗压强度σc、泊松比ν 和岩石容重γ</strong></p><table><tbody><tr class="firstRow"><td><p><strong>岩石强度</strong> </p></td><td><p><strong>岩石类型（例子）</strong> </p></td><td><p><strong>强度</strong> <br/> σ<sub>c</sub> <br/> [MPa]</p></td><td><p><strong>泊松比</strong> <br/> ν</p></td><td><p><strong>岩石容重</strong>γ <br/> [kN/m<sup>3</sup>]</p></td></tr><tr><td><p>极坚硬岩</p></td><td><p>大部分的极坚硬岩石，例如完整、坚实致密的石英岩、玄武岩</p></td><td><p>>150</p></td><td><p>0,1</p></td><td><p>28,00 - 30,00</p></td></tr><tr><td><p>非常坚硬岩</p></td><td><p>非常坚硬的花岗岩、石英斑岩，非常坚硬的硬质页岩，石英岩，非常坚硬的砂岩和非常坚硬的方解石类岩石</p></td><td><p>100 - 150</p></td><td><p>0,15</p></td><td><p>26,00 - 27,00</p></td></tr><tr><td><p>坚硬岩</p></td><td><p>花岗岩，坚硬的砂岩和方解石，石英岩矿脉，坚硬的砾岩，坚硬的矿石，石灰岩、大理岩、白云石、黄铁矿</p></td><td><p>80 - 100 </p></td><td><p>0,20</p></td><td><p>25,00 - 26,00</p></td></tr><tr><td><p>一般坚硬岩</p></td><td><p>砂岩、矿石、中等坚硬的砂质页岩、板石</p></td><td><p>50 - 80</p></td><td><p>0,25</p></td><td><p>24,00</p></td></tr><tr><td><p>较软岩</p></td><td><p>硬的泥岩、软质砂岩和方解石、泥灰岩</p></td><td><p>20 - 50</p></td><td><p>0,25 – 0,30</p></td><td><p>23 - 24,00</p></td></tr><tr><td><p>软岩</p></td><td><p>页岩、软的石灰岩、生石灰、盐岩、冻土、无烟煤、泥灰岩、重塑砂岩、软质砾岩、</p></td><td><p>5 - 20</p></td><td><p>0,3 – 0,35</p></td><td><p>22,00 – 26,00</p></td></tr><tr><td><p>软弱土</p></td><td><p>固结粘土、残积土、黑煤</p></td><td><p>0,5 - 5</p></td><td><p>0,35 – 0,40</p></td><td><p>20,00 - 22,0 <br/> 18,00 - 20,00</p></td></tr></tbody></table><p> 来自「理论 – 岩质边坡稳定分析– 岩石的抗剪强度准则」</p><p><strong>GSI </strong><strong>法确定Hoek-Brown 参数</strong></p><p><strong>岩质边坡岩体扰动参数D的建议值</strong></p><table><tbody><tr class="firstRow"><td><p>岩体描述</p></td><td><p>扰动参数D的建议值</p></td></tr><tr><td><p>边坡工程中小规模爆破产生的适度岩体破坏，特别是使用控制爆破法的情况。但不管怎样，应力释放都会产生一些扰动。 （爆破效果好）</p></td><td><p><em>0.7</em> </p></td></tr><tr><td><p>边坡工程中小规模爆破产生的适度岩体破坏，特别是使用控制爆破法的情况。但不管怎样，应力释放都会产生一些扰动。 （爆破效果差）</p></td><td><p><em>1</em> </p></td></tr><tr><td><p>因为严重的生产爆破和因上覆超载的移除产生的应力释放而导致的非常大的露天矿边坡的显著扰动。 （生产爆破）</p></td><td><p><em>1</em> </p></td></tr><tr><td><p>在一些软质岩层中可以通过松土和推土的方式进行挖掘，这种情况下对边坡的破坏程度较小。 （机械挖掘）</p></td><td><p><em>0.7</em> </p></td></tr></tbody></table><p> 来自「理论 – 岩质边坡稳定分析– 岩石的抗剪强度准则」</p><p><strong>完整岩石的材料强度常数mi 的近似值（Hoek推荐）</strong></p><table><tbody><tr class="firstRow"><td><p>岩石类型</p></td><td><p>典型岩石</p></td><td><p>m<sub>i</sub>[-]</p></td></tr><tr><td><p>结晶解理非常发育的碳酸盐类岩石</p></td><td><p>白云岩、方解石、大理岩</p></td><td><p>≈ <em>7</em></p></td></tr><tr><td><p>固结的粘土质岩石</p></td><td><p>泥岩、粉砂岩、粉砂质页岩、板岩</p></td><td><p>≈ <em>10</em></p></td></tr><tr><td><p>强烈结晶，结晶解理不发育的砂质岩石</p></td><td><p>砂岩、石英岩</p></td><td><p>≈ <em>15</em></p></td></tr><tr><td><p>细粒、多矿物结晶火成岩</p></td><td><p>安山岩、辉绿岩、粗粒玄武岩、安山岩</p></td><td><p>≈ <em>17</em></p></td></tr><tr><td><p>粗粒、多矿物结晶变质岩和火成岩</p></td><td><p>角闪岩、辉长岩、片麻岩、花岗岩、闪长岩</p></td><td><p>≈ <em>25</em></p></td></tr></tbody></table><p> 来自「理论 – 岩质边坡稳定分析– 岩石的抗剪强度准则」</p><p><strong>岩石重度γ</strong></p><table><tbody><tr class="firstRow"><td><p>岩石强度</p></td><td><p>岩石类型 (例子)</p></td><td><p>岩石重度 γ</p></td></tr><tr><td><p>极坚硬岩</p></td><td><p>大部分的极坚硬岩石，例如完整、坚实致密的石英岩、玄武岩</p></td><td><p>28,00 -30,00</p></td></tr><tr><td><p>非常坚硬岩</p><p> </p></td><td><p>非常坚硬的花岗岩、石英斑岩，非常坚硬的硬质页岩，石英岩，非常坚硬的砂岩和非常坚硬的方解石类岩石</p></td><td><p>26,00 -27,00</p></td></tr><tr><td><p>坚硬岩</p></td><td><p>花岗岩，坚硬的砂岩和方解石，石英岩矿脉，坚硬的砾岩，坚硬的矿石，石灰岩、大理岩、白云石、黄铁矿</p></td><td><p>25,00 -26,00</p></td></tr><tr><td><p>一般坚硬岩</p></td><td><p>砂岩、矿石、中等坚硬的砂质页岩、板石</p></td><td><p>24,00</p></td></tr><tr><td><p>较软岩</p></td><td><p>硬的泥岩、软质砂岩和方解石、泥灰岩</p></td><td><p>23 - 24,00</p></td></tr><tr><td><p>软岩</p></td><td><p>页岩、软的石灰岩、生石灰、盐岩、冻土、无烟煤、泥灰岩、重塑砂岩、软质砾岩、</p></td><td><p>22,00 –26,00</p></td></tr><tr><td><p>软弱土</p></td><td><p>固结粘土、残积土、黑煤</p></td><td><p>20,00 - 22,0 18,00 -20,00</p></td></tr></tbody></table><p> 来自「理论 – 岩质边坡稳定分析– 岩石重度」</p><p><strong>扩展阅读：</strong></p><p><a href="/article/195" target="_blank">GEO5用户手册岩土经验参数汇总（二）</a></p><p><a href="/article/196" target="_blank">GEO5用户手册岩土经验参数汇总（三）</a></p><p><a href="/article/197" target="_blank">GEO5用户手册岩土经验参数汇总（四）</a></p><p><a href="/article/198" target="_blank">GEO5用户手册岩土经验参数汇总（五）</a></p>
土木工程中涉及岩石、土、地下水的部分称岩土工程。
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