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软弱下卧层顶面处土的自重压力值(Pcz)在地下水位以下的计算容重

(2020-07-22 09:02:05)
标签:

软弱下卧层

pcz

土自重压力

有效应力

浮容重

标题很长,问题很明确。
在计算软弱下卧层层承载力修正时,规范要求是取浮容重,这个毋庸置疑。
但在计算软弱下卧层顶面处土的自重压力值(Pcz)时,水位以上不用说,取加权平均容重即可,水位以下土的容重如何取,就有争议了。
目前主要有两种观点,第一种,就是按计算修正值一样,也取浮容重。支持这种观点的人不在少数,许多计算例题也采用这种方法。其实浮容重是计算土的有效应力的一个简便方法,我们知道土的有效应力是可以变化的,而浮容重是比较极端的一个取值,怎么说呢?当土颗粒完全悬浮于水中时,它的有效应力值才是浮容重。
自然,在计算承载力修正时,取浮容重是偏于安全的。但是当我们计算Pcz时,取浮容重则是偏于不安全的。因为在地下水位以下土的状态是不可能达到完全悬浮状态的。
另外一种观点是,Pcz计算时应取饱和容重。持这种观点的人认为,软弱层上面水也好,土也好,都会对这一层面产生压力。而且,《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011中对Pcz的定义就是土的自重压力,而非有效自重压力。
浮容重和饱和容重相差甚远,可见,按第一种观点下卧层验算合格的,按第二种观点验算很可能就不合格。
笔者认为,第一种观点虽是传统的计算方法,但浮容重的取值,在计算承载力修正和地基变形时是可以的,或作为有利荷载进行抗浮计算也应采用,而在把土当做不利荷载进行承载力验算时,则不妥当。而按观点二的方法验算,则肯定是偏于安全的验算。
观点一成立的前提条件是,所有土层,包括软弱下卧层都透水良好,浮力可以有效的传递。也就是说水产生的压力都给平衡掉了,需要计算的只是土的有效应力了。但即便这样,土的有效应力也不该取浮容重这一极端值,应该是介于土的自然容重和浮容重之间的值,至于该取多少则另当别论。
观点二成立的前提条件是,软弱下卧层透水性不好,比如说饱和淤泥层,好比一个吸饱了水的面包。这种情况,软弱层上的水土混合在一起,作为一个整体,都会对下卧层顶面产生压力。
终上所述,标题问题的关键是软弱下卧层的透水性。如果透水性好的下卧层,则可采用第一种观点的方法进行验算,笔者观点,此时有效容重的取值可取土自然容重和浮容重二者的平均值。如果下卧层透水性不好,则应采用第二种观点的方法进行验算,考虑到地下水多少会自相平衡一部分,饱和容重就不必取了,取土的自然容重就可以了。
放弃极端,选择中庸,没有实验依据,脑袋拍的生疼。

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