水土分算_水土合算

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。

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。

水土分算和水土合算方法的适用条件一、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。

浅谈挡土墙设计中参数控制要点发表时间：2019-03-25T14:26:13.140Z 来源：《防护工程》2018年第34期作者：杨娉[导读] 随着城市土地的日益紧缺，汽车交通的日益普及，地下停车库也越来越多，地下室外墙的设计也开始常态化。

成都基准方中设计有限公司武汉分公司随着城市土地的日益紧缺，汽车交通的日益普及，地下停车库也越来越多，地下室外墙的设计也开始常态化。

而外墙的设计，参数开关较多，参数取值的不同，会导致外墙配筋值有较大的差异，为确定其统一性。

现将外墙设计的各参数梳理如下：1、荷载竖向荷载有上部及各层地下室顶板传来的荷载（顶板上覆土重量容易忽略）和外墙自重；水平荷载有室外地坪活荷载、侧向土压力、地下水压力、人防等效静荷载以及可能的相邻建筑物的附加荷载。

1.1室外地坪活荷载：一般民用建筑的室外地面（包括可能停放消防车的室外地面）活荷载可取5kN/m2。

有特殊较重荷载时，按实际情况确定。

1.2水压力：根据地勘报告提供的水位进行设计。

1.3土压力：1.3.1当地下室采用大开挖方式，无护坡桩或连续墙支护时，外墙承受的土压力宜取静止土压力，土压力系数K0，对一般固结土可取K0=1-sinφ(φ为土的有效内摩擦角)，一般情况可取0.5。

1.3.2当地下室施工采用护坡桩或连续墙支护时，外墙土压力计算中可以考虑基坑支护与外墙的共同作用，或按静止土压力乘以折减系数0.66近似计算，Ka=0.5×0.66=0.33，相当于主动土压力。

1.4水土分算与水土合算采取水土分算还是水土合算，主要取决于土体的渗透性。

工程上处于安全考虑，一般均按水土分算考虑。

当采用渗透性好的土（如砂土、碎石土）回填时，采用水头分算。

所谓水土分算，即分别计算水、土压力，将二者之和做为总的侧压力，计算土压力时取土的浮重度（取11KN/m3），计算水压力时取抗浮水头。

由于土体中的水压力与孔隙中的自由水及其渗透性密切相关，即使是透水性好的土之间也总存在着透水性的差别，例如砂土的渗透系数Ks=1.0m/d，而碎石土的渗透性可能达到Ks=500m/d。

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.。

●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。

再论“水土合算”与“水土分算”刘发前【摘要】关于“水土合算”与“水土分算”问题,目前基本在砂土中采用水土分算;在黏性土中,采用水土合算.现从土体微观结构分析,认为水土压力计算问题均为在有效应力原理框架下的广义水土分算.所不同的是,“土压力”为土颗粒与所附结合水或封闭的絮状结构对地下构筑物的作用,而“水压力”为流动的自由水对地下构筑物的作用.如此,可很好地解释黏土中浮力“折减”和水土压力实测值接近水土合算结果的现象.最后,指出水、土压力的分配与土体的黏粒含量、孔隙比和固结历史等有关,并可结合渗透性试验来确定计算结果.【期刊名称】《城市道桥与防洪》【年(卷),期】2016(000)001【总页数】3页(P173-175)【关键词】水土合算;水土分算;黏土【作者】刘发前【作者单位】上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司,上海市200092【正文语种】中文【中图分类】P642.11+5人们知道，土体是由固相（土体颗粒）、液相（水）和气相（不饱和情况下的气体）组成，介质不同存在状态又相互影响，因而土压力与水压力的关系问题是岩土工程界至今难以解决的难题之一。

截至目前，很多科研人员对该课题进行了研究，所得结论要么理论上存在问题，要么与实际工程不符，难以达到两者的高度统一。

这与土体本身的复杂结构与所处环境的微妙变化均有关。

亦正如此，科研人员需对该类课题加大研究力度，提出自己的想法，通过思维的碰撞获取新的思想，这也是笔者写作本文的初衷。

目前地下空间的开发速度越来越快，工程设计中水土压力的计算力求既简便又精确，既不会造成安全隐患又不致过于浪费。

然而，一方面，实测数据结果表明：支护结构上的实际内力远小于计算值，说明按照规范方法计算过于浪费；另一方面，基坑工程事故、边坡稳定问题频繁发生，这似乎又意味着规范方法所得结果没有包含所有不确定因素带来的影响。

根据《建筑基坑支护技术规程》［1］：（1）地下水位以上或水土合算的土层，主动土压力采用下式计算：其中，σa为竖向正应力；Ka为主动土压力系数；c、φ为总应力指标的土体黏聚力和土体内摩擦角。

关于水土分算、合算的浅解（1）从理论和原理角度分析①水土分算适用于土体孔隙中存在自由的重力水或土体渗透性较好，一般适用于碎石土、砂土。

一，渗透性强，地下水对土体颗粒可形成浮力作用；二，孔隙中为自由水，自由水重力作用对土体颗粒的孔隙水压力作用可按静水压力考虑。

②水土合算理论上适用于土体为不透水层或近似为不透水层的黏土层，根本上就是不考虑水压力作用，认为土体孔隙中的水为结合水，没有自由（重力）水，形成不了静水压力，同时，土层渗透性差近似不透水层，形成不了浮力作用。

（2）从实际工程设计及施工工况角度分析①工程设计根据其计算公式分析，当粘聚力和内摩擦角均＞0时，水土分算对支护结构的侧压力总是＞水土合算，因为水土合算实际上是把静水压力也按内摩擦角进行了折减。

而实际我们认为水属于各向同性，各个方向压力均相等，一般按竖直方向重力考虑。

这是水土分算计算结果＞水土合算的原因。

当粘聚力和内摩擦角=0时，两者相等，如砂土液化时。

因为，此时主动土压力系数K a=tan2（45°—φ/2）=1，从数值来看属于未对静水压力折减。

从上述分析看来，有人可能认为应采用“水土分算”方法进行支护设计，是偏于安全的，按不利原则考虑？这里又牵涉到工程中另一个重要的方面，“工程造价”。

通过工程实践证明，黏性土等不透水层或近似不透水层，按照水土分算的方法进行支护设计，过于保守，造成支护材料的浪费，而采用水土合算从上文介绍的原理看来是合适的，经过工程实践证明，此类土采用水土合算更为合适，既可满足工程安全，相对于水土分算有可节省费用。

②施工工况对于黏性土，当施工工期较短，或短期的稳定性计算，例如临时基坑支护工程，可认为属于不排水情况，使用CU抗剪强度指标；而对于永久性边坡，考虑采用水土分算，使用有效应力抗剪强度指标，这样安全度更高。

从工程实践看来，对于黏性土长期或永久作用时，其透水情况不宜按不透水情况考虑。

对于碎石土、砂土则不需考虑工况，排水情况良好，使用水土分算。