[探讨]用不排水强度参数分析基坑开挖 [复制链接]

          看过国内的一些利用数值分析模拟基坑开挖的论文，有很多都是这样处理的：不管土层是粘土还是砂土、不管其计算模型中是否考虑了地下水、是否考虑了降水，粘聚力和内摩擦角这两个参数采用固结不排水试验或快剪试验值（phi不等于0）。对于土层主要为软粘土的地层，由于其渗透性很差，在模拟基坑时如果采用不排水抗剪强度参数（总应力法），即c＝Su，phi＝0，泊松比为0.49，弹性模量采用不排水模量，且不排水模量和不排水强度Su随着深度而增加，这样分析可行吗？计算的结果容易解释吗？好像国内模拟基坑的数值分析论文中很少见到有这么做的，但看过一些台湾的基坑数值分析论文，他们对粘土有很多都是这样处理的。

粘土得模量和强度指标当然和深度（平均应力，或者围压）有关。再Plaxis中究有专门输入模量和强度随深度线性增加得选项。 /$?7
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对于开挖问题，快速施工，用固结不排水指标应该没有问题；但是对于强透水性土，用ＣＵ指标有点问题，基坑开挖速度是比不上该层土得排水速度得。 'r_NA!R  
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PS:国内很多论文得数值分析都或多或少得有问题，首先作者可能刚熟悉有限元方法不久；其次评审专家对有限元得原理很清楚，但是对于具体应用，由于通常不是自己动手，不是很清楚。故不能迷信发表得论文，即便是学报上得文章也要敢于质疑。

引用第1楼geofem于2007-08-24 07:44发表的  : ;mw$(ZKa#  
粘土得模量和强度指标当然和深度（平均应力，或者围压）有关。再Plaxis中究有专门输入模量和强度随深度线性增加得选项。
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对于开挖问题，快速施工，用固结不排水指标应该没有问题；但是对于强透水性土，用ＣＵ指标有点问题，基坑开挖速度是比不上该层土得排水速度得。
PS:国内很多论文得数值分析都或多或少得有问题，首先作者可能刚熟悉有限元方法不久；其次评审专家对有限元得原理很清楚，但是对于具体应用，由于通常不是自己动手，不是很清楚。故不能迷信发表得论文，即便是学报上得文章也要敢于质疑。

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1<ic 5kB  
正解+受用。

    我在计算中还发现一个有意思的问题：对粘土层地基中的基坑，土体用莫尔－库伦模型时，如果采用固结不排水试验或快剪试验值（phi不等于0），是很难得到传统的地表沉降曲线的，往往是隆起的，但如果采用“c＝Su，phi＝0，泊松比为0.49，弹性模量采用不排水模量”的方法，是很容易得到比较理想的地表沉降曲线的。我想可能与取泊松比为0.49有关。

用mc得到沉降槽才是不正常的，呵呵。

引用第4楼geofem于2007-08-24 11:38发表的  : (1pR=  
用mc得到沉降槽才是不正常的，呵呵。

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国内的论文，好像大多数用mc模型，并且很多都得到了沉降槽；看过一些英文论文，他们研究地表沉降时，土体往往使用MIT-E3模型；最近看过的一些台湾论文，有很多都使用“Duncan-Chang模型加一些修正”来研究地表沉降。

请问  固结不排水 是说考虑 consolidation under undrain condition 吗？ 8nj^x?bn  
不过一般这里要求是考虑 consolidation under drain condition 哦。 #aeKK7[  
请问应该怎么考虑？根据不同的土质来看吗？ Vx<`6uv
 
谢谢

For excavation case: RXD*;B$v  
"K9/^S_  
1) Clay:  low permeability, undrained condition. In this type of soil, x* 9 Xu"?  
e2><
Y<  
for example, in PLAXIS, you can have three options: W0 n?S "  
-91*VBrOd  
      A) analysis in terms of effective stresses (undrained material with E', v', u{'|/g&  
c', phi' and psi') ^xt@  
cEK<CV  
    B) analysis in terms of effective stresses with undrained strength x@)G@'vV|  
parameters (undrained material with E', v', but with c_u, phi=0) ^5D%)@~  
(2J\o  
    C) analysis in terms of total stresses (material is drained and dry, or non fFNscY<4w  
porous, E_u, v_u, c_u and phi = 0) '-l.2IUyT  
h]>QGX[kC  
      If you want to know the detail, please see the PLAXIS MANUAL. @BmI1  
Hh1]\4D,4  
2) Sand: drained condition because it has high permeability. The effective poisson's ratio should be input. Cu=0, and phi=some value.  Undrained strength for sand should be zero. s?5vJ:M Xr  
1`Ig A0V`"  
Currently: Hardening soil model can not model the undrained condition for clay(total stress analysis).  @PZ{(  
              Duncan-Chang model is best model due to the modulus depending on the stress level that is more suitable for excavation and backfill. B4Fuvi  
{M^BY,%*  
              Mohr-Coulomb model is quick for trial. The parameters are easy to get and the result can give you overview. I used this model, the results are good compared to the measure data. #>ob1b|  
z%Eok  
\GD\N=?~  
To  geofem: JE*d-  
LsI8T uv  
  "对于强透水性土", if the soil is clay, whatever the permeability is high, please use undrained condition, because it is the most unsafe status.  If it is sand, use drained condition. A/c#2  
\V_Tc`  
To:daniellb1023: Vm*E^ v  
>lV'}0u)  
    "固结不排水":  1)固结, of course it is under drainage. Can you imagine soil can consolidate without water drainage. _m.w5n
J  
B6yTD7  
                          2)不排水, that means the after using confining stress, adding more deviator stress causing failure is under undrained(without pore pressure dissipate)

一般黏性土的渗透系数都较低，还没有见过渗透系数和砂土一个量级的粘土，除非含有夹砂层，这另当别论。 nCS" l5  
`tPVNO,l  
ｍａｎｏ兄对Plaixs理解很透彻啊。有个问题想讨论一下，在有效应力分析中，采用“B) analysis in terms of effective stresses with undrained strength，parameters (undrained material with E', v', but with c_u, phi=0)”，是不是用于分析快速加载的情况？ f}t8V% ^E  
@GWJq 3e  
至于MC用于模拟开挖问题，如果不做些处理，的确存在某些问题，比如说基坑地表上台现象。

如果采用完全的流体固体耦合计算（consolidation），我觉得仅采用有效应力指标即可（此时，即便时黏性土也有较大的摩擦角）。mano兄认为呢？

    Of course, it can be used in quick loading. +e,c'.  
)$h!lAo  
    All these three options are for Undrained condition, actually, in "effective stresses" analysis, there is pore water pressure generated by Plaxis based on B-parameter(detailed information in MANUAL). g4u6#.m(  
}K5okxio  
  Actually, the undrained condition is defined by the rate of external loading comapred to the pore water dissipating: the pore water can not dissipate during loading. 6e8 gFQ"w2  
-xG6J.S  
?N(<w?Gat  
^ L]e]<h(  
"至于MC用于模拟开挖问题，如果不做些处理，的确存在某些问题，比如说基坑地表上台现象。", would you please give us more detail about  this?  how to deal with this  in  your experience? what's the problems occured?  and why ?thanks! %!r.)Wx|2  
@qpj0i+>*  

引用第8楼geofem于2007-08-24 15:45发表的  : U\u07^h[  
一般黏性土的渗透系数都较低，还没有见过渗透系数和砂土一个量级的粘土，除非含有夹砂层，这另当别论。
ｍａｎｏ兄对Plaixs理解很透彻啊。有个问题想讨论一下，在有效应力分析中，采用“B) analysis in terms of effective stresses with undrained strength，parameters (undrained material with E', v', but with c_u, phi=0)”，是不是用于分析快速加载的情况？
至于MC用于模拟开挖问题，如果不做些处理，的确存在某些问题，比如说基坑地表上台现象。

I agree with you!  Actually, in the real undrained condition, the clay has some kind of friction angle. 2n$Wey[  
All the effective parameters are used here. KIi:5Y  
*`rfD*  

引用第9楼geofem于2007-08-24 15:47发表的  : O,9^R  
如果采用完全的流体固体耦合计算（consolidation），我觉得仅采用有效应力指标即可（此时，即便时黏性土也有较大的摩擦角）。mano兄认为呢？