【岩土设计】水土分算和水土合算的学习

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。

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。

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。

●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。

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。

滑坡计算中应用水土合算法还是水土分算法工程斜坡中对于不同性质的土体采用水土合算法，还是水土分算法还有一些争论，但总的基调是细颗粒的粘性土采用水土合算，粗颗粒的透水性土采用水土分算。

在滑坡的滑面参数分析，以及滑坡下滑力的计算中，往往由于滑坡地质条件的多变性，地下水分布的复杂性，工程勘察的粗犷性，往往很难精细化的对地下水中坡体中的作用机理进行判定。

因此，进行有效的水土分算往往具有相当大的难度和可信度较低的计算结论。

因此，在滑坡工程治理中，除非坡体的岩土性质、坡体结构、地下水位分布等地质条件有效，能准确的反映坡体的实际情况，否则，笔者往往推荐采用水土合算进行滑坡的分析处治。

这其实也可以从岩土体的多相性中得到解释，毕竟岩土体是由“气、液、固”三相构成的，液体以何种形式出现在坡体中，多可以看作是构成坡体岩土体的一份子，最大的差异是量的变化。

由此，在滑坡的滑面参数反算和滑坡下滑力计算时，笔者认为由于岩土体性质的复杂性，往往难以精确区别水土合算或水土分算。

故分析计算时可将不同形态的水看作是岩土体三相介质中的一员进行简化为宜。

即无论水产生什么形式的水压力，对坡体产生什么形式的物理化学作用，都可以看作是滑坡系统的“内力”而予以打包分析计算。

没有必要刻意区分哪是水，哪是岩或土。

只要能正确的勾绘滑面形态，合理的确定滑面参数反算时的坡体稳定系数，那么“打包”反算出的滑面参数，就能有效反映出滑坡作为一个系统时的物理力学指标。

而在此基础上，合理确定坡体所要达到的安全系数，合理选用相应的计算理论公式，就能在有效应用反映当前“综合素质”状态下的滑面参数指标情况下，有效计算出滑坡作为一个完整体系的坡体下滑力。

而这种简化分析的计算模式，在工程应用中证明是可行的，简便的，有效的。

综上，在滑坡工程的分析计算中，技术人员一定要更为关注对滑坡分析计算、处治具有关键作用的滑面勾绘、滑坡边界条件确定，以及合理地质模型基础上的计算模型的选取。

而不必刻意追求单独的水作用或单独的岩土体作用，而可将水的作用看作是岩土体三相介质中的一份子，当作“内力”进行分析即可。

水土分算和水土合算例题水土分算和水土合算是一种常见的数学计算方法，特别适用于解决与比例、百分比和利润等相关的问题。

这种计算方法在商业、经济和金融领域中得到广泛应用。

下面将介绍一些水土分算和水土合算的例题，以帮助读者更好地理解这一计算方法。

例题1：某公司的销售额为5000万元，其中利润占销售额的30%。

请计算该公司的利润是多少？解析：根据题意，利润占销售额的30%，即利润与销售额的比例为30%:100%。

我们可以使用水土分算的方法来计算利润。

首先，将销售额5000万元分成100份，每份的大小为5000万元/100 = 50万元。

然后，根据比例30%:100%，我们可以得出利润的大小为30份，即30% * 50万元 = 15万元。

所以，该公司的利润为1500万元。

例题2：一块地的面积是1200平方米，根据土地分割协议，甲、乙、丙三方应按照2:3:5的比例分割地块。

请问甲方分到的地块面积是多少？解析：根据题意，地块的分割比例为2:3:5，即甲、乙、丙三方分到的地块面积比例为2份:3份:5份。

我们可以使用水土分算的方法来计算甲方分到的地块面积。

首先，将总面积1200平方米分成10份，每份的大小为1200平方米/10 = 120平方米。

然后，根据比例2:3:5，我们可以得出甲方分到的地块面积为2份，即2 * 120平方米 = 240平方米。

所以，甲方分到的地块面积为240平方米。

水土分算和水土合算是一种简单而实用的计算方法，在解决与比例、百分比和利润等相关的问题时尤为有效。

通过理解和掌握这一计算方法，我们可以更好地应用数学知识解决实际问题，并提高自己的数学能力。