土中水压之争与水压率理论浅析.ppt

土中水压之争与水压率理论 方玉树 （解放军后勤工程学院） 问：土中水应力（与应力同量纲的孔隙水压力）如何确定？ 引 言 土木工程和市政工程广泛涉及孔隙水压力或与孔隙水压力有关的问题。目前，人们对一些与孔隙水压力相关的议题存在着争论或不完全清楚，存在着争论的议题是： 细粒土中水对结构物的浮力在按阿基米德定律计算后要不要折减？《岩土工程勘察规范》规定：浮力“在原则上应按设计水位计算，对粘土当有经验或实测时可根据经验确定。” 引 言 条文说明对此规定做了如下解释：“地下水对基础的浮力可用阿基米德原理计算。这一原理对渗透系数很低的粘土来说也应是适用的，但有实测资料表明，粘土中基础所受到的浮力往往小于水柱高度。由于折减缺乏必要的理论依据，很难确切定量，故规定只有在具有地方经验或实测数据时方可进行一定的折减。” 0 引 言 《铁路路基支挡结构设计规范》只要求对砂类土、碎石类土按计算水位的100%计算浮力，而对粉土和粘性土是否按计算水位的100%计算浮力未作要求。由此可见，当前的困惑在于折减符合实际，但不符合阿基米德定律或者说与现有孔隙水压力计算方法不协调，不折减符合阿基米德定律也与现有孔隙水压力计算方法协调，但不符合实际。 引 言 计算土的有效自重应力时水位以下土的重度是否一律取浮重度？通常的做法是一律取浮重度，一些土力学教科书（如赵明华主编的《土力学与基础工程》）认为，一般应取浮重度，但计算不透水层（例如只含结合水的坚硬粘土层）中某点的自重应力时，由于不透水层中不存在水的浮力，水位以下土的重度应取饱和重度。根据目前普遍采用的土的浮重度和饱和重度的关系式，按浮重度计算和按饱和重度计算的结果有近一倍的差别。 引 言 土压力计算时是水土分算还是水土合算？《建筑基坑工程技术规范》的意见是水土分算（或水土分算，有经验时可水土合算）（据《岩土工程勘察规范》之条文说明，上海、广州有关标准也持这种意见）。 引 言 《建筑地基基础设计规范》和《建筑基坑支护技术规范》的意见是水土合算（据《岩土工程勘察规范》之条文说明，深圳、湖北有关标准也持这种意见）， 《建筑地基基础设计规范》之条文说明对此规定作了如下解释：按有效应力原理应进行水土分算，这种方法概念比较明确，但粘性土孔隙水压力往往难以确定，故采用水土合算，这种方法低估了水压力的作用，对此应有足够认识。《建筑边坡工程技术规范》意见是根据经验确定是水土分算还是水土合算，这种意见对缺乏经验时如何计算没有说明。 0 引 言 根据目前孔隙水压力和竖向有效自重应力（或浮重度）计算方法，水土分算的墙背土压力强度明显大于水土合算的墙背土压力强度。 动水头范围内是否一律考虑渗透力？《滑坡防治工程设计与施工技术规范》和《滑坡防治工程勘察规范》认为应一律考虑渗透力； 《建筑边坡工程技术规范》和《港口工程地基规范》认为有渗流时应考虑渗透力；湖南省水利水电勘测设计院编写的《边坡工程地质》认为对透水性较强的土体应考虑渗透力，对相对不透水的土体可不考虑渗透力。重庆《地质灾害防治工程勘察规范》以10-7m/s 为界. 0 引 言 网上的两个问题： 基岩区地下室抗浮水位怎么提？侧墙背后可能渗水。提与不提、提多提少犯难 上部20米厚饱水砂土、下部5米厚粘性土。砂土降水后，粘性土是回弹了还是压缩了？ 引 言 上述议题中一些观点或做法都有一定的道理，却显然是不一致的，按现有的规则是不可调和的。 不完全清楚的议题是： 为什么细砂和粉砂最易发生流土和振动液化？ 为什么包括潜蚀和流土的渗流破坏会在水力坡度远远小于1的情况下发生，又会在水力坡度远远大于1的情况下也不发生？ 引 言 为了减少与孔隙水压力有关的力学计算中的矛盾并对与孔隙水压力有关的变形破坏问题作出较为合理的解答，本人提出了水压率理论。水压率理论是关于水压原理及其应用的理论。 第一部分 水压率理论概要 方玉树.水下土力学若干问题[C].后勤工程学院第三届科学报告会宣读论文汇编.1991. 方玉树.饱和土孔隙水压力及有关土体变形破坏问题的研究[A].后勤工程学院学报[J].1993（2）. 方玉树.基于水压率讨论土中孔隙水压力及有关问题[A].岩土工程界[J]. 2007（5）. 方玉树.水压率理论被推翻了吗[A].岩土工程界[J]. 2007（11）. 方玉树.水压率理论释疑[A].岩土工程界[J]. 2008（4）. 方玉树.土的有效应力和有效自重应力[A].岩土工程界[J]. 2009（1）. 方玉树.土的有效应力原理相关问题的讨论[A].岩土工程界[J]. 2009（5）. 方玉树．关于“关于有效应力原理的几个问题”的讨论．岩土工程学报．待刊． 1 建立水压率理论的基础 1.1 孔隙水压力是单位面积土截面上的水