解读GEO5中扬压力的计算

　　当有地下水时，我们往往需要考虑地下水对结构产生的扬压力。扬压力由两部分构成，浮托力和渗透压力。浮托力的计算取决于下游地下水位和挡土墙的形状，也就是挡土墙的浸水体积。渗透压力的计算取决于墙前墙后的地下水位差。

　　浮托力：   [attachment=285459] (kN/m)
　　渗透压力：   [attachment=285460] (kN/m)

　　其中：A为挡土墙的浸水面积，即图中的灰色实心部分的面积；若h1>h2，则计算公式中的h1和h2应当互换，也就是说浸水面积始终由下游水位确定。

　　GEO5和理正计算结果的区别就在于浮托力的计算，渗透压力的计算是相同的（线性分布），不过GEO5还可以多考虑一种渗透力的计算方式，就是渗透力在基底为抛物线分布的情况。GEO5中直接通过将浸水面积内的墙体容重替换为（γ -γ_w）来考虑浮托力，其中γ为墙体重度，γ_w为水重度。这就是为什么有地下水时GEO5计算结果中的墙体重力减小的原因，当然，当只有墙体一侧有地下水时是不考虑浮托力作用的。

　　理正对浮托力的计算进行了简化，并没有考虑准确的浸水面积。理正中直接将浮托力考虑为一矩形均布力，大小为

。因此，这样计算出来的浮托力会偏大，不过理正通过考虑下图红色区域（B）作用在墙趾上的竖向水压力来平衡了这部分多考虑的浮托力。

　　虽然理正通过考虑B区域的竖向水压力平衡了多考虑的浮托力，计算结果和GEO5还是略有差别，其原因在于GEO5中浮托力和渗透压力是分开考虑的，浮托力在计算倾覆力矩和抗倾覆力矩之前已经通过折减墙体重量进行了考虑，也就说浮托力的作用使得墙体产生的抗倾覆力矩减小了。不过渗透压力产生的力矩在GEO5中是作为倾覆力矩考虑的。换句话说，GEO5中的浮托力是负的抗倾覆力矩，而渗透压力是正的倾覆力矩。理正中将浮托力和渗透压力作为一个力来考虑，产生的力矩统一为倾覆力矩。因此，两者计算得到的抗倾覆安全系数会略有区别。

结论：
　　当挡墙前后都有地下水时，GEO5中浮托力大小为墙体浸水面积产生的浮力，而理正则对公式进行了简化，考虑浮托力为矩形分布，但是考虑了B区域的竖向水压力，因此实质上和GEO5是一致的。　　
　　在抗倾覆验算方面，GEO5因为挡墙浸水部分采用墙体的浮重度，因此浮托力产生的力矩在计算安全系数时相当于负的抗倾覆力矩，而理正因为将浮托力和渗透压力统一考虑，因此，浮托力和渗透压力一样，产生的力矩在计算安全系数时都作为倾覆力矩考虑。