解读GEO5土压力计算模块的几个重要参数

解读GEO5土压力计算模块的几个重要参数

——土楔 – 第二破裂面、超载 – 减去粘聚力、截面最小土压力系数

　　当用户在使用GEO5土压力计算模块时，在【分析】界面会碰到以下几个参数，如下图红色矩形框所示：

　　在未阅读帮助文档的情况下，一些用户可能对“GEO5土压力计算模块”中这几个参数不是很清楚，这里就详细给大家解读一下这几个参数。

1．土楔 – 第二破裂面

　　当墙背存在卸荷台时，勾选则考虑第二破裂面，软件默认勾选，若不勾选，则不考虑第二破裂面，土压力直接作用在墙背上。当墙背不存在卸荷台或墙踵时，无论是否勾选，对计算结果都无影响，因为此时不存在第二破裂面，如下图所示：

　　当墙背存在卸荷台时，勾选“土楔 - 第二破裂面”，计算结果如下图所示：

　　当墙被存在卸荷台而没有勾选“土楔 - 第二破裂面”时，计算结果和墙背无卸荷台时是一样的。

　　从计算结果可以看出“土楔 - 第二破裂面”这个选项在当墙背存在卸荷台时会用到，用户可以自行选择是否考虑第二破裂面。

　　同样的，值得注意的一点是，当进行挡墙分析时，在分析设置的“挡墙分析”选项卡中，我们可以看到一个选项，叫做“土楔的形状”，该选项和这里提到的“土楔 - 第二破裂面”是类似的原理。

　　如果选择土楔形状为“倾斜”（默认选项），则在墙后存在墙踵或卸荷台时，土压力作用在一个倾斜的第二破裂面上，土楔形状为三角形或者梯形。如果选择土楔形状为“竖直”，则在墙后存在墙踵或卸荷台时，土压力作用在一个竖直的假象墙背上，土楔形状为矩形。这一点可以很清楚的在【倾覆滑移验算】的计算结果图中看出。

　　详细理论说明请参见《GEO5用户手册》“理论/土压力/土楔土压力”章节。或软件中摁F1，在弹出的帮助文档中找到相关章节。

2．超载 – 减去粘聚力

　　该选项仅在输入了超载的情况下有用。若不勾选该选项，则直接将超载产生的土压力叠加到原有土压力之上，而不考虑土压力增加后在原有土压力为零区粘聚力的影响。因此，未勾选“超载 – 减去粘聚力”时计算得到的土压力比勾选时更大。

　　下面用一副简图表示当有均布超载时勾选与不勾选“超载 – 减去粘聚力”对土压力的不同影响：

　　在GEO5土压力计算模块中，当作用均布荷载时，计算结果如下图：

未勾选“超载 – 减去粘聚力”

勾选“超载 – 减去粘聚力”

　　从计算结果可以看出未勾选“超载 – 减去粘聚力”时计算得到的土压力比勾选时更大。原因在于，未勾选时，当原始土压力和超载产生的土压力相加时，未考虑粘聚力引起的负土压力，勾选时，则会考虑这部分的影响。当然，如果超载产生的土压力加上负土压力依然为负时，则考虑土压力为零。所以，当勾选时，有时得到的最终土压力分布依然有一部分为零。 软件默认情况下勾选“超载 – 减去粘聚力”，这也是我们的常用做法。

3．考虑截面最小土压力

　　当确定土压力大小和分布形式时，很难确定各种因素的影响权重，这就导致土压力分布曲线的确定存在不确定性。实际工程中我们必须用最不利的土压力分布形式来进行设计，以确保安全。例如，对于粘性土中支撑结构的设计，当采用较大的土体强度参数时可能会在结构上部产生拉应力，如图所示：

　　但是这样的拉应力无法作用在支护结构上（因为施工技术、隔水层或排水层等因素，此时土体和结构会产生分离）。为了保证设计的支护结构安全可靠，特别是为了保证用主动土压力计算时产生拉应力区域的安全，软件在分析过程中提供了一个叫作“考虑截面最小土压力”的选项来确保拉应力区域的安全。

　　为了确定截面最小土压力，对于粘性土层，软件默认最小主动土压力系数为 Ka = 0,2，这就保证了计算得到的主动土压力值不会小于竖向压力的 20% (Ka ≥ 0,2)，如上图所示。采用截面最小土压力可以认为是，例如，考虑了当支护结构后缘接缝充满雨水时产生的横向压力。如果不选择考虑截面最小土压力选项，那么软件只假定不考虑土体拉应力（即 Ka ≥ 0）。

　　简单地说，即当计算得到的实际主动土压力系数Ka小于截面最小土压力系数k时，Ka = k。

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