[原创]关于《建筑地基基础设计规范》中有效重度与浮重度两个概念的区别问题分析。 [复制链接]

       首先声明，本文的分析前提建立在工程应用假设条件之下，而不是站在科研角度！我们分析的前提是地层和地下水处于相对稳定静止的状态时。 *i%.;Z"  
        在《建筑地基基础设计规范》5.2.4条中提到两个关于土的重度的概念，即基础底面以下的土位于地下水位以下时γ取浮重度和基础底面以上的土位于地下水位以下时γm取有效重度。 [}=B8#Jl-C  
        关于土的浮重度的定义，我参考了两本书： 45c$nuZ  
        中国地质大学编写的土力学教材中说，处于地下水位以下的土层，如果土层是透水的，此时土受水的浮力作用，土的实际重量将减小，那么这种处于地下水位以下的有效重度常特称为土的浮重度。 UB@+ck  
        顾晓鲁等编写的《地基与基础》（第三版）中说，在地下水位以下的土，受到水的浮力作用时，单位体积的土中土粒的有效重（浮重）即为浮重度。 Bnxm HGP#&  
        同时，以上在给出浮重度的定义之后，都给出了相同的浮重度的表达式，即浮重度=饱和重度-水的重度。 G5 WVr$  
        仔细对比不难发现以上两个概念表达的意思是相同的，只是前者定义内容比后者更为具体，它明确指出了当土层位于地下水位以下，如果土层透水时会受到浮力作用，土的实际重量会减轻，言下之意当土层不透水时，土层不受水的浮力作用或浮力作用很小可以忽略不计。 b]#AI qt  
        通过定义的表述及最后给出的浮重度表达式，我们可以获取这样一条信息，一旦土层位于稳定地下水位以下即视为饱和土体（工程中所谓的饱和土体并不是饱和度必须达到100%）。在此我粗放的总结为：工程实践中，土层和地下水情况稳定时，地下水位以下的土层均可视为饱和土，并且土层只有在饱和状态下才有可能受到水的浮力作用，当土层透水时，所受浮力作用不可忽略，当土层不透水时，不受水的浮力作用或水的浮力作用可忽略不计。 ^jZbo{  
        在《公路桥涵地基基础设计规范》3.3.4条中提到若持力层在水面以下，且不透水时，不论基底以上土的透水性质如何，一律取饱和重度；当透水时，水中部分则应取浮重度（能取浮重度，也意味着土体被看成了饱和土体）。 "ze|W\Bv!  
        在《建筑地基基础设计规范》5.2.4条中，只要是地下水位以下的土层均要考虑水的浮力作用，只不过基础底面以下时取浮重度，而基础底面以上时取有效重度。言下之意，在基础底面以下时有一个跟基础底面以上土层不一样的浮重度，那么问题来了，有效重度和浮重度概念是否相同？如果相同那为何要给出两个不一样的名词？如果不同，那区别在哪儿？这些问题让很多人困惑不已。 .Yn_*L+4*  
YjKxb9  
!l8PDjAE  
        下面我们来分析一下： 
~B?y{  
        假如说有效重度和浮重度是两个不同的概念，在这里我们借用论坛里一位同行的解释，他是这样说明的“浮重度是专门针对饱和土体来说的，等于饱和容重减去水重度，而有效重度是针对一切状态的土体来说的（包括非饱和），它等于单位体积（不一定是1立方米，也可以是0.37立方米等等）土体的有效应力（这个地方应该是有效重）的绝对值（单位是牛而不是帕斯卡）与土体体积的比值。在饱和状态下，二者的表达式是相同的，概念也是同一个概念。”假如真能这样理解的话，我们可以从中得到两个信息：第一，土层在地下水位以下时可以存在非饱和状态（工程中的非饱和状态即为饱和度相对较低，土层在高饱和状态和饱和状态在工程实践中同被认为是饱和土）；第二，土层在非饱和状态下还有可能受到水的浮力作用。 ^hM4j{
|&M  
        假如说以上分析成立的话，那我们之前列出的两本著作中对浮重度的定义就不够准确了，那貌似更像是对有效重度的定义，难道真是这样吗？ 1>h]{%I  
?k{?GtSs  
q>+k@>bk@  
        下面我们再来分析两个问题： V**~m9f  
        首先，土层在地下水位以下时存在工程条件下的非饱和状态吗？很显然，在工程实践当中，当土层长期位于地下水位以下时，我们就认为土体处于饱和状态（科研当中称为高饱和状态，因为真正的饱和状态在工程实践中存在的情况很少，科研当中只有在抽气饱和的情况下才能使土体达到真正的饱和状态）。 _]H&,</  
        其次，土层在非饱和状态下会受到水的浮力作用吗？（或者说土层在非饱和状态下受到水的浮力作用不可忽略吗？）根据非饱和土理论，当土体处于非饱和状态时，土体内部存在基质吸力作用，理论上孔隙水压力都会呈现负数或接近于0。也就是说，土体中的水分不会对土颗粒产生浮力作用。 aEeodA<(  
+=</&Tm  
Wh*uaad7  
        到此我们可以总结一下了，工程当中地下水位以下的土层通通视为饱和土体，跟相对于基础底面的位置无关，而饱和土体的重度就是土层的饱和重度，在透水情况下水的重度也是确定的，那么由此看来《建筑地基基础设计规范》浮重度和有效重度概念是一样的，针对的都是饱和土体，也不存在一个适用于非饱和土的有效重度，对于地下水位以上的非饱和土我们就视为普通的土体，直接考虑天然重度，不存在浮力问题。并且在《建筑地基基础设计规范》中没有区分土体是否透水，而在《公路桥涵地基基础设计规范》中却有很好的体现，同时中国地质大学编写的土力学教材中所说的对于我们理解规范更有帮助。 VpDbHAg  
<PH#[dH  
 x'<X!gw  
        以上均为一家之言，有不对的地方欢迎跟帖讨论，希望大家集思广益，搞清楚其本质所在，我认为是《建筑地基基础设计规范》实际使用中，不管是基础底面以上的还是以下的都可以用浮重度。 +ye3HGD  
m;QMQeGz  
2^nxoye  

本帖更新完毕，欢迎大家交流。发布此贴的想法是因为阅读了以下帖子，大家可以对照阅读。 .?$gpM?i  
http://bbs.yantuchina.com/read.php?tid=247115 Qvhl4-XjZa  

太长了，，，，，，，，，，，，，

学习了。。。。。

写得很全面了，比较矛盾的点也都照顾到了。多查一些资料应该会更明确一些。 ;$Jo+#  
CTmT@A{  
不过还是有一问题不明，既然建筑地基基础规范认为有效重度即为浮重度，为什么还要引入两个不同的概念呢？而且也没有在规范里讲明这两者之区别。莫非是大神们留下的BUG？ Dw"\/p:-3  

;hq\  
还是希望能看到一些规范编制人员的解释，这样才能更明确这个概念。