水土壓力計(jì)算公式的修正

譚業(yè)文

【摘要】重新闡述水土土壓力計(jì)算中，水土分算以及水土合算的概念，針對(duì)推導(dǎo)的土壓力計(jì)算公式添加系數(shù)修正使其更加符合實(shí)際情況，彌補(bǔ)現(xiàn)行公式的缺陷。

【關(guān)鍵詞】水土分算；水土合算；塑性指數(shù)

文章編號(hào):ISSN1006—656X(2013)06?-00096-01

一、國(guó)內(nèi)現(xiàn)行的水土分算和水土合算公式

通常我們確定土體剪切強(qiáng)度有兩種方法，即總應(yīng)力法和有效應(yīng)力法，在土壓力計(jì)算中，如果采用有效應(yīng)力法確定土體的剪切強(qiáng)度，則往往將水壓力和土壓力分開(kāi)來(lái)計(jì)算，如果采用總應(yīng)力法，則總是水土合在一起計(jì)算，這也是我們通常所說(shuō)的水土分算和水土合算[1]。

目前，國(guó)內(nèi)的專(zhuān)家對(duì)透水性強(qiáng)的砂土和碎石土按水土壓力分算，基本上達(dá)成共識(shí)，而對(duì)透水性弱的粉土和粘性土的水土壓力問(wèn)題，仍然有所爭(zhēng)議。

在實(shí)際的工程運(yùn)用過(guò)程中“水土合算”計(jì)算方法仍然具有一些理論缺陷，其沒(méi)有對(duì)土的透水性這一因素進(jìn)行考慮的情況下，計(jì)算不同的土質(zhì)的水土壓力的過(guò)程中，對(duì)主動(dòng)側(cè)水壓力乘以，對(duì)主動(dòng)側(cè)水壓力乘以,夸大了水壓力的影響[2]。

二、水土分算和狹義“水土合算”

盧斌強(qiáng)[2]、劉文偉[3]等認(rèn)為在計(jì)算水土分算壓力時(shí)，土體中的孔隙水壓力不應(yīng)該等同與靜水壓力（不考慮滲流的情況下）或動(dòng)水壓力，其中還應(yīng)該含有超靜孔隙水壓力，即；其中為孔隙水壓力，為靜水壓力（不考慮滲流的情況下）或動(dòng)水壓力，為超靜孔隙水壓力。

(2.1)

于是我們可以得到水土分算主被動(dòng)水土壓力計(jì)算公式如下：

當(dāng)土體為砂性土?xí)r，認(rèn)為超靜孔隙水壓力迅速消散，為0，如果忽略滲流其2.2、2.3可化簡(jiǎn)為：

對(duì)于狹義“水土合算”的公式可以參考水土分算的推導(dǎo)過(guò)程，并只將孔隙水壓力中的超靜孔隙水壓力考慮在總應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)中，可得：

如果不考慮滲流情況下可化簡(jiǎn)為：

以上的水土壓力計(jì)算公式，成功解決了現(xiàn)行公式中水土合算對(duì)水壓力的夸大問(wèn)題，但無(wú)論是考慮滲流還是不考慮滲流，狹義“水土合算”都是在土體中的孔隙水壓力能夠完全傳遞這一前提條件下進(jìn)行的，然而在滲透性差的粘性土開(kāi)挖中孔隙水壓力是不能夠完全傳遞的，因此其具有一定的局限性。

三、對(duì)于狹義“水土合算”的修正

出于對(duì)土體透水性這一因素的考慮，我們可以在上章中提到的水土分算和水土合算的公式中進(jìn)行系數(shù)修正[4-5]，將公式2.1修正為：

(3.1)

其中，為土體的透水性系數(shù)，，時(shí)取0[6]。

則公式2.2、2.3、2.6、2.7更改為：

水土分算：

狹義水土合算：

不難看出對(duì)于砂性土，，在不考慮滲流影響的情況下公式3.2、3.3可簡(jiǎn)化為：

對(duì)于透水性非常差的粘土，，在不考慮滲流影響的情況下公式3.4、3.5可化簡(jiǎn)為：

其中公式3.6、3.7、3.8、3.9就是國(guó)內(nèi)普遍使用的水土分算和水土合算公式。

四、總結(jié)

(1)粘性土介質(zhì)與孔隙水之間的關(guān)系極為復(fù)雜，其中的孔隙水壓力不是嚴(yán)格意義上的靜水壓力。

(2)目前國(guó)內(nèi)使用的水土分算和水土合算只是本文所推到出的修正公式的兩個(gè)極值情況（），并不能涵蓋所有性質(zhì)的土體，其計(jì)算結(jié)果有失偏頗。

(3)本文中的土體透水性修正系數(shù)與塑性指數(shù)掛鉤，是參考姚秦基于現(xiàn)行水土合算和水土分算插值綜合所做實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，其真正的實(shí)用性還需進(jìn)一步研究。

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