【岩土设计】水土分算和水土合算的学习
水土合算与水土分算
1水土分算的概念与原理1.1基本概念水土分算原则，即分别计算土压力和水压力，两者之和即为总的侧压力.这一原则适用于土体孔隙中存在自由的重力水的情况,或土的渗透性较好的情况，一般适用于砂土、粉土和粉质粘土。
1。
2侧压力计算原理1.2.1土压力计算侧向土压力通常按朗金主动土压力和被动土压力计算，计算时地下水位以下的土的重度采用浮重度.朗金理论的基本假定为：①挡土墙背竖直,墙面光滑,不计墙面和土层之间的摩擦力；②挡土墙后填土的表面为水平面,土体向下和水平方向都能伸展到无穷,即为半无限空间;③挡土墙后填土处于极限平衡状态。
在弹性均质的半空间体中,离开地表面深度为Z处的任意一点的竖向应力和水平应力分别为：σz= γZ（1)σx=K0γZ（2)在朗金主动土压力状态下,最大主应力为σ1=γZ，最小主应力为σ3=Pa,Pa=γZtg2（45°-φ/2)-2ctg(45°—φ/2)（3)在朗金被动土压力状态下，最大主应力为被动土压力σ1=Pp，最小主应力为竖向压力σ3=γZ ,Pp=γZtg2(45°+φ/2）+2ctg(45°+φ/2)（4)引入主动土压力系数Ka和被动土压力系数Kp,并令：Ka=tg2（45°—φ/2) (5）Kp=tg2（45°+ φ/2) (6)将式（5）、式(6)分别代入式(3)、式（4）得：Pa= γZKa—2c Ka（7)Pp= γZKp+2c Kp（8）用朗金或库仑理论进行土压力计算时,通常要用到土的物性参数：重度γ、内摩擦角φ和粘聚力c.而各层土的物性参数是不一样的,在工程应用中一般有两种处理方法.(1)直接取用各层土物性参数的方法当地层由多层土组成时，可分别采用各层土的物性参数，分别计算得到各层土的主动土压力强度和被动土压力强度.由于通常各土层是不同的，因此土压力强度图形沿挡土墙深度方向是不连续的；在土压力计算过程中要比单一土层情况复杂些,但计算结果比较符合工程实际。
水土分算_水土合算
粘性土虽然渗透性差，但当支护结构本身具有较好的防水性能时（如地连墙结构、有止水帷幕的排桩结构及 复合土钉墙结构），只要假以时日，水压力应该能达到静水压力。完全忽视水压力的作用，可能会造成结构 上的工程隐患。
设地下水位为0.00，计算挡墙的主动土压力。水土合算：取饱和容重及C,Φ值计算对挡墙的侧压力;水土分算 ：取浮容重及C,Φ值计算土侧压力并与静水侧压力相叠加计算对挡墙的侧压力，可知，当C,Φ>0时，水土分 算对挡墙的侧压力总是大于水土合算的侧压力,因为水土合算实际上等于把静水压力也按Φ值进行了折减， 这是数学问题。当C,Φ=0时，两者相等。大家把《建筑基坑支护技术规程》（3.4.12）条公式推导一下即可知道。
渗透性好的土一般采用水土分算，故对碎石、砂土用水土分算， 而粘性土若按照水土分算，总的水土压力可能偏大，故有实际工程经验时可采用水土合算。 个人认为粉土介于二者之间，若当地并无实际经验，还是建议以分算为宜。
按照有效应力原理分析，水土分算。但粘性土在实际工程中空隙水压力往往难以确定，因此，在许多情况下 ，往往采用总应力法计算，即水土合算。 对地下水位以下的粉土，砂土，碎石土，由于其渗透性强，地下水对颗粒可形成浮力，故应采用水土分算。水 压力可按静水压力计算。
的方法，其中可能会出现表观上的不合理，我们不能因此而任意进行改造。”该文 献并明确地指出在粘性土中采用土压力的水土分算方法时，水压力取地下水位 下的静水压力，土的抗剪强度指标取用总应力法固结不排水剪指标，是不合理的
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（1）分算、合算取决于工况 对于施工期或短期稳定和计算，一般采用总应力法，即土水合算，来不及排水的情况，采用土的Cu（不排水 剪切强度），φ=0；对于长期、远期、永久稳定性和计算问题，考虑有效应力法，即土水分算，即排水的情况， 一般采用c'、φ'，而且非粘性土c'=0，粘性土的c'比Cu小很多。 （2）非粘性土 砂、砾石等，则不用考虑工况，永远是排水的状态、永远采用有效应力原理、永远土水分算。因为，排水很畅 ！强度只有个φ'的贡献。
水土合算的适用
国内一些“水土合算”方法的讨论
水土的分算与合算主要涉及重力性质与抗剪强度指标匹配的问题。
还有就是在土压力的计算中用的是天然重度还是浮重度。
还有就是土体
所处的应力环境。
1.水土合算的几种使用情况
在基坑工程的某些情况下，采用水土合算是不违背有效压力原理的，合算的结果比较近似实际情况。
地下水竖直向下渗流的情况。
一般讲在基坑外含水层中人工降低地下水的情况，在分层土与分层地下水的情况，对饱和的粘性土采用固结不排水强度指标进行水土合算，饱和沙土用有效应力强度指标进行水土分算是可以接受的。
2.一些不宜用水土合算的情况
以下情况下对粘性土的水土合算是不合理的，也是不安全的
（1）在有向上渗流的情况下，如在基坑内集水井排水，此时渗透力是向上的，减小了有效竖向应力，会使计算的被动土压力增大。
（2）对于粉土的水土合算要慎重，如果地下水向下渗流，且粉土以下是渗透系数大得多的砂土层，合算的误差不大；如果粉土以下为渗透系数更小的黏土层，则粉土中的水压力应按静水压力计算，即水土分算，这时水土合算会使计算的荷载偏小，而抗力偏大。
尤其是粉土的固结快剪内摩擦角肯能会很高，会大大扭曲了土压力值。
（3）对于承压水土层及其上下的粘性土应合理考虑水压力，不宜简
单的合算，列如，当承压水大到接近于使坑底黏土层流土或突涌时，竖向有效应力为零，再用合算就自相矛盾了。
的
（4）由于城市大量抽取地下水，使天然土层中的地下水呈十分复杂的形态，加之目前强调地下水控制，排、降、截、灌、回渗等手段综合应用，水土压力十分复杂，应提倡进行渗流分析、渗流计算及孔压观测，合理确定水土压力。
浅谈基坑土压力的水土分算与水土合算
基坑工程 中土压 力对支 护结构稳 定性 有相 当大的影 响 。目 本 文对基坑 土压力 中的水土分算 和水 土合 算问题进 行 了综合对 并简要分析 了各种计算方法的适用条件 。 前 国内外学者就基坑 工程 中的水 土压力计 算 问题展开 了广泛 深 比分析 ， 入 的学术讨论 。讨论 的焦点集 中在经典 土压力理论 的适用性 、 粘 １ 有效应 力原理 及粘 性土 中 的孔隙水 压力 性 土中如何考虑孔 隙水 压力影 响 以及粘性 土“ 土压 力分算 ” 水 和 有效应力是 由土颗粒 的接触点传递 的压 力 ， 颗粒问 的有 效应
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第３ ６卷 第 ３ ３期 ２０１０年 １１月
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Ｖｏ ． ６ Ｎｏ ３ １３ ． ３ ＮＯ ２０１ Ｖ． ０
文章编号 ：０ ９６ ２ （０ ０ ３ —１ ８０ １０ —８ ５ ２ １ ）３ ０ １ －３
３ 梅 数据分析 ［ ． 京： Ｍ］ 北 科学 出版社 ，０２ ２０． 运用选好 的桩基低 应变完 整性判别模 型对 ４个待判 的样本 ［ ］ 范金城 ， 长林． ［ ］ 江苏省赣榆县 建设 工程质量检 测 中心． 多利亚 Ａ 区 ６号 ４ 维 进 行 判 别 ， 据 本 文 预测 （ 表 ２ ， 判 别 结 果得 知 ， 断 结果 全 部 根 见 ）从 判 楼桩 身完整性检测报告 ［ ］ ２０ ． Ｒ ．０ ５
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基坑支护结构水土压力分算与合算
基坑支护结构水土压力分算与合算摘要：文中就基坑支护结构中水土压力的分算以及合算进行研究和分析，以此明确出影响基坑支护结构的重要影响因素。
关键词：基坑支护；水土压力；分算；合算1基坑支护结构水土压力变化的影响因素1.1土体参剩余应力通常情况下，在对建筑的基坑支护结构，进行土压力的计算过程中，对于基坑的垂直方面上的应力计算，需要从基坑的底部自重应力开始进行计算，但是其被动土的压力计算方面，需要严格的依据相关公式进行计算分析，其公式会波及到深度变量，因此需要从基底计算。
但是在实际的计算过程中，由于基坑的开挖面有着一定的限制，因此，在对基坑的垂直方向的应力进行统计时，需要以开挖前的原地面自重应力为计算起始点，并结合起开挖过程中，会产生的一些附加应力。
1.2原土结构以及采取土样为了能够保障对土体强度的指标计算准确，从而能够对原土结构进行全面的分析，就需要对原土进行严谨的取样分析［1］。
但是在进行取样的过程中，任何不合理的操作，都会使得对原土的结构造成一定的影响，使得丢失原土原有的强度值。
特别是对于一些砂土而言，造成的影响十清楚显。
对于原状土而言，由于经过长期的沉积和固结，使得在变化的过程中，会出现各种层间渗透、挤压以及胶结的问题，并且其变化十分的激烈。
1.3土体空隙水压力在进行基坑开挖的过程中，现阶段普遍都会采用逐层开挖的方式。
在这样的开挖过程中，会对墙后的土体产生影响，导致其系数减少，同时墙后的土体会发生膨胀变化，导致支护的结构发生一定程度的改变，使土体当中有一定的负超静孔隙水压力［2］。
这样的水压力，会使得对基坑开挖施工以及支护的施工产生不利的影响，同时对于土层来说，由于渗水性的不同，会保持较长的一段时间。
2基坑支护结构水土压力的分算以及合算在现阶段的施工建设过程中，在基坑的施工建阶段出现平安事故的概率比拟高。
通常情况下，造成基坑事故产生的原因，很大程度上与水土压力的变化有着直接的关联，因此在进行基坑支护结构的设计过程中，需要对水土压力进行充沛的计算以及分析。
基坑支护设计培训讲义
目录
一、基本概念 二、技术规范 三、设计内容 四、计算软件 五、施工方法 六、工程监测
一、基本概念
➢建筑基坑——建（构）筑物基础或地下室的施工所开挖的地面以下空间。
➢基坑支护——为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全，对开挖基坑侧壁及 周边环境采用的支挡、加固与保护措施。
➢基坑周边环境——基坑开挖影响范围内的建（构）筑物、道路、地下设施、地 下管线、岩土体及地下水体等的统称。
时，还需满足竖向承重结构的变形要求。
3.1、设计前期准备
支护结构设计前，应取得如下资料： 1 工程用地红线图、地下工程的平面和剖面图； 2 场地的工程地质和水文地质勘察报告； 3 基坑周边环境状况调查资料（2～4倍开挖深度范围内）； 4 建筑物设计和施工对基坑支护结构的要求； 5 有关基坑工程施工条件的资料，如可供选择的施工技术、设备性能、施
根据承载力极限状态和正常使用极限状态的设计要求，基坑支护应按照下 列规定进行计算和验算：
1、基坑支护结构均应进行承载能力极限状态的计算，包括： （1）根据基坑支护形式及其受力特点进行土体稳定性验算；如基坑整体稳定性，
基坑底抗隆起稳定性（基坑底为软土时）等。 （2）基坑支护结构的受压、受弯、受剪承载力验算； （3）当有锚杆或支撑时，应对其进行承载力计算和稳定性验算。
1 开挖深度小于6m； 2 在周围3倍开挖深度范围无特殊要求保护的建（构）筑物、 管线和道路等市政设施； 3 地下水埋深大于5m，支护深度范围内软土层厚度小于2m。
注 1：凡符合基坑和环境条件中的一个条件即属于该侧壁安全等级，对同时满足不同安全等级条 件的侧壁，应按基坑工程施工可能造成的破坏后果确定安全等级。
➢主动侧——基坑支护周边土体主动变形一侧。
有关隧道设计中的“水土分算”和“水土合算”
●有关隧道设计中的“水土分算”和“水土合算”！
水土合算,即用饱和重度计算土压力,不再另外考虑水压力的作用。
水土分算实际上是考虑静水压力的水土分算法，它考虑了土粒本身的重力，还考虑了孔隙水对土粒的浮力。
水土合算对应的强度指标是按总应力法求得，水土分算是用有效重度算的，故其强度指标采用有效强度指标。
现行的相关规范都规定在地下水位以下对于粘性土采用水土合算，对于地下水位以下的砂土、碎石土采用水土分算。
要注意的是水土合算存在较严重的理论缺陷，用的时候要加以注意，而水土分算的根据比较充分但实际操作困难较大，因此，可用总应力指标代替有效强度指标，加上一定的经验修正。
一般说来，采用水土分算偏安全和保守，但水土分算是要用有效强度指标计算,而目前试验室要准确提供三轴的有效强度指标是很困难的,实际的勘察报告中极少提供C`、φ`，所以实际操作困难大。
●其实，水土分算与水土合算都没有具体的科学依据。
但是，根据我们的经验和一些实际的实践结果我
们才有了，所谓的规范的具体方法。
在这里其实应该具体的更加考虑到底我们在选取参数时应该选三轴快固还是直剪参数。
水土分算水土合算
1、当土的渗透性很差，通常数量级大于10E-5时，（淤泥、淤泥质土、及部分黏性土）可以认为水
土交融，不可分割，此时用水土合算为宜。
反之，粉土、砂性土等渗透性较好，可以可以认为水和土分离，土压力和水压力各自作用于支护结构，此时用水土分算。
2、从计算结果看，水土分算的结果比较偏于保守。
一、对于砂土和粉土等无粘性土按水土分算原则进行，即作用于围护结构上的侧压力等于土压力与静水压力之和，地下水位以下的土采用浮重度γ／和有效应力抗剪强度指标值c/和φ／计算。
二、粘性土作用在支护结构上的侧压力，在具有工程实践经验时，也可以按水土合算原则计算。
水土合算时，地下水位以下的土压力采用饱和重度γsat和总应力抗剪强度指标值c和φ计算。
一般在粘性土孔隙比e较大或水平向渗透系数kh较大时采用水土分算。
三、地下水有稳定渗流时，水土分算的土压力按如下原则计算：
１、用流网法分析，计算作用于围护结构上的土压力；
２、在主动土压力侧考虑水压力。
基坑开挖面以上按静水压力计算，基坑开挖面至围护结构底，取基坑底面处的静水压力直线降为零的三角形分布。
粘性土和粉土用水土和算，
对砂性土用水土分算。
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水土分算和水土合算的学习
一、计算方法概述
在一般地基基础工程计算中,建筑物的自重以及作用于建筑物上的各种荷载通过基础传给地基.无论是建筑物的自重或是其他竖向活荷载都具有由其自重导出的特点,荷载大小明确,计算与实测结果基本接近.而支护结构的主要荷载是地层中水土的水平压力,水土压力是由定值的竖向水土压力按照一定规律转化为水平压力作用于支护结构上.支护结构荷载与上部结构荷载的根本区别在于它不是仅与土的重量有关,还与土的强度、变形特性和渗透性有关,具有很大的不确定性.由于作用在支护结构上的荷载主要是水平荷载,而这种水平荷载具有间接得出的特点,因此,由水土竖向压力转化为水平压力的计算方法的合理与否直接影响到水平荷载的确定,水平荷载的精确度又直接影响到支护结构内力与变形的计算结果.
目前,工程上常采用的土压力计算方法有朗肯土压力、库仑土压力和各种经验土压力确定方法.在水土分算时,水压力的计算方法有：按静水压力计算的方法、按渗流计算确定水压力分布的方法等.而水土合算时不需单独考虑水压力作用.
关于土压力的各种基本理论、主动土压力和被动土压力形成的条件、各种土的抗剪强度指标试验方法和分类,可参考有关土力学教科书,本处不在详述.
二、水土分算和水土合算方法的适用条件
基坑支护工程的土压力、水压力计算,常采用以朗肯土压力理论为基础的计算方法,根据不同的土性和施工条件,分为水土合算和水土分算两种方法.由于水土分算和水土合算的计算结果相差较大,对基坑挡土结构工程造价影响很大,故需要非常慎重的舍取,要根据具体情况合理选择.
地下水位以下的水压力和土压力,按有效应力原理分析时,水压力与土压力应分开计算.水土分算方法概念比较明确.但是在实际使用中有时还存在一些困难,特别是对黏性土,水压力取值的难度大,土压力计算还应采用有效应力抗剪强度指标,在实际工程中往往难以解决.因此,在很多情况下黏性土往往采用总应力法计算土压力,即将水压力和土压力混合计算,也有了一定的工程实验经验.然而,这种方法亦存在一些问题,可能低估了水压力的作用.
（1）水土分算
水土分算是分别计算土压力和水压力,以两者之和为总的侧压力.水土分算适用于土孔隙中存在自由的重力水的情况或土的渗透性较好的情况,一般适用于碎石土和砂土,这些土无黏聚性或弱黏聚性,地下水在土颗粒间容易流动,重力水对土颗粒中产生孔隙水压力.对于砂土、粉性土和粉质黏土等渗透性较好的土层,应该采用水土分算的原则来确定支护结构的侧向压力.侧向土压力通常可按朗肯主动压力和被动压力公式计算.地下水无渗流时,作用于挡土结构上的水压力按静水压力三角形分布计算.地下水有稳定渗流时,作用于挡土结构上的水压力可通过渗流分析计算各点的水压力,或近似地按静水压
力计算,水位以下的土的重度以下的土的重度应采用浮重度,土的抗剪强度指标宜取有效抗剪强度指标.
（2）水土合算
地下水位以下的水压力和土压力,按有效应力原理分析时,水压力与土压力应分开计算.水土分算方法概念比较明确,但是在实际使用中有时还存在一些困难,特别是对黏性土,水压力取值的难度大,土压力计算还应采用有效应力抗剪强度指标,在实际工程中往往难以解决.因此,在很多情况下黏性土往往采用总应力法计算土压力,也有了一定的工程实践经验.
水土合算是将土和土孔隙中的水看做同一分析对象,适用于不透水和弱透水的黏土、粉质黏土和粉土.通过现场测试资料的分析,黏性土中实测的水压力往往达不到静水压力值,可认为土孔隙中的水主要是结合水,不是自由的重力水,因此它不易自由流动而不单独考虑静水压力.因为将土粒与孔隙水看作一个整体,直接用土的饱和重度和总应力抗剪强度指标计算侧压力.然而,黏性土并不是完全理想的不透水层,因此在黏性土层尤其是粉土中,采用水土合算方法只是一种近似方法.这种方法亦存在一些问题,可能低估了水压力的作用.
三、有关规范规程关于土压力计算的规定
根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJl20—99）规定,
对于作用于支护结构上的水平荷载标准值应按当地可靠经验确定,当缺少经验时,可按下列规定计算：
（1）对碎石土、砂土等无黏性土按水土分算原则进行计算.在地下水位以下,作用于支护结构的侧压力,等于土压力与
静水压力之和.土压力计算采用浮重度γ/,和有效应力抗剪强度指标c/和φ/计算.
（2）对于黏性土和粉土按水土合算原则进行计算.作用在支护结构上的侧压力,仅考虑土压力,水土合算时,地下水位以下的土压力采用饱和重度γsat和总应力抗剪强度指标c 和φ计算.。