[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。 2c~^|@  
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。 "Vh(%N`6  
LU]~d<i99  
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  : ~% c->\Q  
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。 4 A<c@g2  
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。

N.<hZ\].=
 
r~;N(CG  
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  : (nzt}i0  
用mc得到沉降槽才是不正常的，呵呵。

-'(:Sq,4o  
p5KNqqZZ  
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？ b$`O|S  
不过一般这里要求是考虑 consolidation under drain condition 哦。 ^kq!/c3r  
请问应该怎么考虑？根据不同的土质来看吗？ eBB D9SI
 
谢谢

For excavation case: 5*AKl< Jl  
,3j7Y5v  
1) Clay:  low permeability, undrained condition. In this type of soil, hs4r5[  
wOOPWwk  
for example, in PLAXIS, you can have three options: |>4{4  
}#J}8.  
      A) analysis in terms of effective stresses (undrained material with E', v', F'I6aE%  
c', phi' and psi') 7r>W r#  
DFonK{  
    B) analysis in terms of effective stresses with undrained strength NSq=_8  
parameters (undrained material with E', v', but with c_u, phi=0) U~m.I  
zMKL: Um"  
    C) analysis in terms of total stresses (material is drained and dry, or non #7=L
I\  
porous, E_u, v_u, c_u and phi = 0) St`m52V(5X  
YLGLr@:q  
      If you want to know the detail, please see the PLAXIS MANUAL. Q)>'fZ)  
H<;j&\$q  
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. ;j=1 oW  
]_?y[@ZP  
Currently: Hardening soil model can not model the undrained condition for clay(total stress analysis).  >y[S?M  
              Duncan-Chang model is best model due to the modulus depending on the stress level that is more suitable for excavation and backfill. jq)|Uq'6  
keOW{:^i  
              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. ;Y\,2b, xh  
,whNh  
mxGN[%ve  
To  geofem: ,)1e+EnV&  
1*h7L<#|mQ  
  "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.  6qlr+f  
`t6L'%\  
To:daniellb1023: R{_IrYk  
R{vPn8X6g  
    "固结不排水":  1)固结, of course it is under drainage. Can you imagine soil can consolidate without water drainage. 8H?AL RG  
&/9oi_r%r  
                          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。 &v,p_'k  
U@nwSfp:G  
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？ 7g9^Jn  
Ziimz}WHF  
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. ~79Qg{+]N  
ZGhoV#T@  
    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).  twmJ  
mX@*2I  
  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. y51D-vj
 
E^a`IA  
389.&`Q%Ut  
DAHf&/JK  
"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! vqMk)htIz  
5KE%@,k k  

引用第8楼geofem于2007-08-24 15:45发表的  : Ml?)Sc"\7  
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. r5fkt>HZ  
All the effective parameters are used here. 3
H#/u! W  
#r)1<}_e#  

引用第9楼geofem于2007-08-24 15:47发表的  : ugCS &  
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？