当我们在分析和计算滑坡时，勘察报告中往往会单独给出滑带土的参数。对于勘察剖面中已经明确给出滑带土剖面的，我们在GEO5中直接建模即可；对于没有明确给出滑带土剖面的，我们通常采取的策略是单独指定滑体和基床的接触面参数。一般情况下，滑体是土体而基床是基岩，即常说的土岩接触面。在GEO5有限元模块中，我们可以设置两种不同材料（包括两种不同的岩土材料）之间的接触面，而在GEO5土质边坡模块中，则不能设置接触面，也不能单独为某一条地层线赋值参数，因此，如何在GEO5土坡模块中设置软弱滑带或土岩接触面呢？这里，我们的几部思路是将软弱滑带或接触面转化为一个较薄的岩土层，再对其进行单独赋值参数，而这里的参数即为滑带土参数。通常情况，滑带参数可取上方滑体强度参数的折减值，有勘察数据时，以勘察为准。下面，我们通过一个简单的例子来进行说明。例题源文件：  滑面设置源文件.rar一.案例简介如图1所示为某地区滑坡，按照土层分布从上至下分别为①第四系粉土层、③全风化花岗岩、②第四系饱和淤泥质粉土层和④强风化细晶岩。通过现场勘察可知，在②第四系饱和淤泥质粉土层上部与③全风化花岗岩层下部出现一薄弱结构面（滑坡面）。需要解决的问题为如何给这一滑坡面进行赋值和稳定性计算。 图1 滑坡概况图二．解决方案1.设置滑坡面点击「多段线」（如图2中框1）按钮，选中③全风化花岗岩层的下顶板线（也是②第四系饱和淤泥质粉土层的上顶板线），点击界面下侧工具栏「复制」选项中的「选择的多段线」（如图2中框2）按钮进行复制，再选择「粘贴」选项中的「多段线」（如图2中框3）按钮进行粘贴。在出现的工具栏界面上，保持水平位置△X不变，竖直位置△Z输入合适的数值。本次为了方便演示，△Z选择输入0.5m（用户可根据现场观察选择数值大小），出现一条浅绿色的曲线，其与下部的青绿色曲线组成的空间组成的封闭空间即为滑坡面，如图3所示。图2 复制与粘贴按钮图3 设置的滑坡滑面2.滑坡面岩土材料的设置点开右侧「岩土材料」工具栏，添加一组岩土体材料，如图4所示；再点开「指定材料」工具栏，将添加好的岩土体材料单独赋值给滑坡面，如图5所示。 图4 设置滑坡面岩土材料参数 图5 指定滑面岩土材料3.滑坡的稳定性分析点开右侧工具栏中的「分析」按钮，添加一条滑动面。滑动面类型选择折线，沿着滑坡面画一条滑动面。滑动面完成后，选择分析类型为给定滑面，计算方法选择「不平衡推力法（隐式）」，设置完成后点击「开始分析」按钮，计算结果显示边坡稳定性为2.10>1.35，如图6所示。图6 给定滑面下滑坡稳定性计算结果需要注意的是，上述稳定性分析为给定滑面下的计算结果。很多时候，滑坡并不完全沿已知滑坡面滑动，因此还需要利用软件自带的滑面自动搜索功能进行验算。此时，滑面的具体位置并不确定。选择滑动面类型为圆弧，沿着滑坡面附近大致画出一条可能发生滑动的圆弧面，计算方法选择「毕肖普法」，如图7所示；分析类型选择「自动搜索」，搜索得出的滑面如图8所示。最后点击「转为折线滑动面」按钮，根据需求选择折线滑动面的段数，再次点击分析类型「自动搜索」，分析得出的滑面与之前通过在给定滑面情况有一定出入，说明若边坡发生滑动，很可能并不完全沿着结构面发生，如图9所示。注：有关滑面类型与滑面分析方法的选择可参考之前做的技术教程http://www.kulunsoft.com/courses/videos/47图7 大致的圆弧滑面图8 自动搜索下的圆弧滑面滑坡稳定性计算结果图9 圆弧滑面转为折线滑面时滑坡稳定性计算结果至此，滑坡滑面力学参数的设置及边坡稳定性计算完成。总结本次滑坡面力学参数设置的重点有3个：1.滑坡滑面的设置，用Geo5剪贴板复制滑面多段线，然后粘贴，向上或向下移动一定位置，得到一个薄层作为滑带土，单独赋值；2.通过用指定折线滑面功能来计算滑坡面位置的稳定性。3.在选择分析方法时，给定滑面和自动搜索都可以进行计算。最后，这里需要注意一点的是：由于滑面搜索的步长和滑面尺寸是相关的，如果滑面非常大，而滑带非常薄时，可能出现自动搜索时滑带被跳过（忽略）的情况，因此，此时不能设置太薄的滑带，而需要略微加厚。这样的修正对于最终计算结果的影响微乎其微，但是却能让我们得到正确的结果。 查看全部

有用户在使用GEO5「抗滑桩设计」模块和「深基坑支护结构分析」模块时对「截面强度验算」界面中出现的「作用基本组合的综合分项系数」的取值问题出现了疑惑。如图1、2所示，有人觉得应该取1.25或1.35，有人觉得应该取1，到底取多少合理呢？在查阅相关资料及规范后认为，对于抗滑桩的截面强度验算分项系数应取1，而基坑设计的截面强度验算则取1.25更为合理。图1 抗滑桩截面强度验算分项系数的输入界面图2 基坑设计截面强度验算分项系数的输入界面首先，我们看一下《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2010）中对结构强度验算的基本表达式。该规范第3.3.2节中有如下说明：简单的来说，即在持久设计状况和短暂设计状况下，结构构件内力的设计值S乘以结构重要性系数γo不大于结构的抗力设计值。其中内力的设计值由作用的设计值计算得到，而作用的设计值等于作用的标准值乘以荷载分项系数；抗力的设计值由结构抗力的标准值除以分项系数得到。对于「抗滑桩设计」模块，GEO5在计算剩余下滑力时，已经将安全系数考虑在内（例如这里取设计安全系数为1.35），计算得到的剩余下滑力为设计值，即作用的基本组合。因而在对抗滑桩截面强度进行验算时不需要再将组合的效应设计值与荷载分项系数（例如这里取1.25）进行相乘，否则我们得到的内力设计值所采用的分项系数实际上为1.35*1.25。对于基坑支护设计，在《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120-2012）第3.1.5条有说明如下：《建筑基坑支护技术规程》第3.1.6规定，支护结构构件按承载能力极限状态设计时，作用基本组合的综合分项系数γF不应小于1.25。因此，在GEO5中进行基坑设计时，此参数通常取1.25。这里很多人都会困惑，为什么基坑设计时，在「截面强度验算」界面中就需要对内力的分项系数进行设置。原因如下：在基坑设计中，我们采用的不利荷载为土压力（包括超载引起的土压力增量），其值为标准值，尤其计算得到的结构的内力为标准值，即为Sk。因此在对基坑支护设计的截面强度进行验算时需要将其与基本组合的分项系数γF相乘，得到内力的设计值Sd。综上，我们得到如下结论：1）对于抗滑桩设计，由于「抗滑桩设计」模块中采用的滑坡推力已经考虑了滑坡安全系数（不同的边坡等级和设计状况，安全系数取值不同），为设计值，因此截面强度验算时内力的分项系数（即GEO5中的“作用基本组合的综合分项系数”）应取1。当然，对于特殊情况，用户也可以进行调整。2）对于基坑设计，由于「深基坑支护结构分析」模块中采用的土压力为标准值，因此截面强度验算时内力的分项系数（即GEO5中的“作用基本组合的综合分项系数”）根据基坑规范应取1.25。注：对于结构重要性系数，并不受标准值和设计值的影响，在GEO5中当我们选择中国规范作为混凝土或钢结构设计规范时，可以在「分析设置」界面中对结构重要性系数进行设置。 查看全部

在GEO5中，当设计的材料为圬工砌体或者为混凝土时，例如「土坡」模块或者「有限元」模块涉及到挡土墙支护，此时我们在建好模型后，赋值岩土材料时，一般用刚性材料来代替模拟挡土墙（如图1）即可，此时主要考虑重度参数γ，查询相关资料后该参数还是比较容易获取的。但是有的工程师希望通过新建岩土材料来对挡土墙或者桩进行材料赋值，如图2所示，在岩土参数界面中，我们可以看到需要输入的参数有重度、内摩擦角和粘聚力等，其中重度和内摩擦角可以通过查询资料获得，粘聚力c则需要通过换算获取。下面为大家分别讲解一下在「土坡」模块和「有限元」模块中怎样对圬工砌体或者混凝土等材料进行岩土参数换算。图1 用刚性材料来模拟圬工砌体或者混凝土等材料图2 「土坡」模块中「岩土材料」参数界面首先以「土坡」模块模拟挡土墙为例，来为大家讲解用岩土材料换算圬工砌体或者混凝土材料需要注意的重点。在Geo5岩土工程设计手册1中，第九章支挡开挖的边坡稳定性章节中我们曾简单的提到，假定挡土墙由一种坚硬的岩土材料构成，且该岩土材料具有与对应混凝土挡墙受剪承载力设计值相同的粘聚力。若将挡墙视为刚性体，对其赋值刚性材料，则在分析时滑动面无法穿过墙体，不能验算挡墙的内部稳定性。当我们考虑墙体可能发生破坏时，通过材料换算即可考虑该情况。此案例中的挡土墙由C25混凝土构成的墙厚h=0.5m的挡墙受剪承载力设计值根据混凝土结构设计规范（GB50010-2010）中式（6.3.1-1）来计算：注：若计算其他形式构件（例如配筋等）的受剪承载力，可参考规范《混凝土结构设计规范（GB50010-2010）》6.3节。当计算完受剪承载力Vu后即可换算我们需要的粘聚力c值。计算公式为： 式中，l为破坏面长度，c为需要换算的粘聚力。注：破坏面长度l实测较难，例如当桩身为圆形桩时一般考虑成桩直径D，桩身为矩形桩时一般考虑成桩高h。当换算好粘聚力c后，即可新建岩土材料，对模型进行材料赋值。接下来，再以有限元模块模拟桩为例，来为大家讲解有限元模块中用岩土材料换算圬工砌体或者混凝土材料需要注意的重点。打开「有限元」模块，建立好模型后，在工况1阶段中考虑桩作用。此时有两种方法。方法一：用「梁」单元模拟桩。第一步建立模型，用「自由点」和「自由线」定义桩的位置，如图3所示。模型建好后启用「网格生成」。图3 用「自由线」定义桩的位置第二步点击添加一个新工况，点击「梁」，选择刚刚建立的自由线，如图4所示，即可将该自由线定义成我们所需要的桩材料，截面类型和材料类型都可自行选择，如图5所示。 图4 用「梁」单元定义桩图5 「梁」参数设置之后添加其他信息、其他工况进行分析等等，这里我就不一一赘述了。方法二：用「多段线」建立桩位置如图6所示，建立好桩位置后，通过岩土参数换算新建「岩土材料」对桩进行材料赋值（当然这里也可以用「刚性材料」对桩进行赋值），如图7所示。 图6用多段线定义桩 图7 有限元模块中新建岩土材料定义桩身材料注：材料模型一般建议选择线弹性模型，软件中用「梁」单元定义桩时默认的就是线弹性模型，当然用户想选择其他材料模型也可以，可由用户自行设置。材料中涉及到的参数用户可以通过查阅相关资料获得。赋值完岩土材料后可进行下一步工作，「生成网格」，建立新工况等等，这里就不再叙述了。 查看全部

很多用户在使用GEO5时可能都注意到了GEO5「土质边坡稳定分析模块」（以下简称「土坡模块」）中输入锚杆非常方便的三大功能：1. 可以直接在图中交互输入，且软件会自动将锚杆锚头定位到边坡坡面；2. 采用坐标输入时，锚头（锚杆起点）位置只需要输入z坐标或者x坐标，软件会自动根据坡面计算出另一个坐标，这对于已知锚杆高度的多排锚杆输入非常方便，只要输入z坐标即可；3. 可以以模板方式导入已经在AutoCAD中画好的锚杆，然后根据模板，采用图形交互的方式输入即可，软件会自动捕捉模板上的点。以上都是GEO5「土坡模块」中快速添加锚杆的方式（其中第二点适用于其他所有可以添加锚杆的模块），相信已经使用过GEO5「土坡模块」的用户已经发现了这些快捷添加锚杆的方法。对于锚杆设计，除了锚杆的分布以外，还有一点是我们非常关心的，那就是锚杆的长度。其中又分为自由段的长度和锚固段长度。自由段的长度由滑面的位置、锚杆锚头的位置和锚杆倾角确定，锚固段的长度由锚杆的锚固力（由设计安全系数和相应的边坡稳定分析方法确定）和锚固段的抗拔确定。由于GEO5「土坡模块」目前暂不对锚杆进行抗拔抗拉验算，因此，这里我们只讨论自由段的长度。 其实GEO5「土坡模块」中有一个非常实用的用以确定锚杆自由段长度的功能——假定锚杆无限长。当我们设置好锚杆，并进入「分析」界面后，可以看到「开始分析」按钮上方有一个复选框「假定锚杆无限长」。 如果我们勾选该复选框，则无论你的锚杆设置为多长，软件都默认锚杆穿过滑动面。同时，如果勾选了「假定锚杆无限长」，计算完成后，当我们点击「详细结果」按钮，就可以看到软件将给出各个锚杆锚头距滑动面的长度（自由段长度）。因此在实际设计中，我们可以先输入一个任意的锚杆长度，分析时勾选「假定锚杆无限长」，然后再根据软件计算得到的自由段长度对锚杆的长度进行调整。使用「假定锚杆无限长功能时用户需要注意，即使图中锚杆没有穿过滑面，计算时也已经考虑了锚固力对滑面的加固作用。假定锚杆无限长，安全系数Fs=2.07（锚杆1未穿过滑动面）注：锚杆编号可以通过设置「显示”按钮中的参数显示出来未假定锚杆无限长，安全系数Fs=1.92（锚杆1未穿过滑动面）自由段的长度确定以后，用户就可以根据施加的锚固力，根据相应规范中的锚杆锚固段计算公式，计算得到锚固段长度，于是我们就可以确定出锚杆的实际长度了。 查看全部

在GEO5的「岩坡模块」、「土坡模块」、「深基坑分析模块」和「深基坑设计模块」中，在添加锚杆界面软件给出的「自由段长度（l）」或「长度（l）」都是指锚杆的自由段长度。如下图：岩坡模块，添加锚杆界面注：「主动锚固」和「被动锚固」的区别请参考《GEO5用户手册》或「岩坡模块」自带帮助文档（按F1）中的“理论 – 岩质边坡稳定分析 – 直线滑动 - 锚杆（锚索）”章节。土坡模块，添加锚杆界面注：在岩坡和土坡模块的添加锚杆界面，界面右边有一个添加简图，其中给出的锚杆长度是一个显示效果，l就是锚杆的自由段长度而不是全长。深基坑支护结构设计模块，添加锚杆界面深基坑支护结构分析模块，添加锚杆界面可以注意到，只有「深基坑设计」和「深基坑分析」这两个模块中需要输入锚固段长度（lk）。在「深基坑设计模块」中，无论自由段长度还是锚固段长度，对最终计算结果都没有影响，这两个参数仅仅是为了视图效果。但是当导入模型至「土坡模块」中计算整体稳定性时，自由段如果穿过了滑面，对整体稳定性计算结果有影响。此时，锚固段在导入过程中将被自动忽略，也就是说在「土坡模块」中，模型的锚固段并不会显示出来，这时会觉得锚杆似乎变短了。同样的，在「深基坑分析模块」中，锚杆的自由段长度和锚固段长度对结构变形和内力计算也没有影响，但是当导入模型至「土坡模块」中计算整体稳定性时，自由段如果穿过了滑面，对整体稳定性计算结果有影响。此时，锚固段也会被自动忽略。和「深基坑设计模块」不同，在「深基坑分析模块」中，锚固段的长度对内部稳定的验算有影响。注：什么是锚杆内部稳定性以及锚固段长度如何影响锚杆内部稳定性验算，请参考《GEO5用户手册》或「深基坑设计模块」自带帮助文档（摁F1）中的“理论 – 深基坑支护结构分析 – 锚杆的内部稳定性”章节。总的来说，由于各国锚杆型号和承载力验算方法的多样性，GEO5将在2017版春季更新添加对锚杆的承载力（抗拔、抗拉）进行验算。锚杆（索）杆体的承载力和锚固段的承载力验算非常简单，《建筑边坡工程技术规范（GB 50330-2013）》和《建筑基坑支护技术规程（JGJ 120-2012）》中均有说明如下：1） 建筑边坡工程技术规范（GB50330-2013）抗拉验算：抗拔验算①  锚杆（索）锚固体与岩土层间的长度应满足下式要求：②  锚杆（索）杆体与锚固砂浆间的锚固长度应满足下式要求：2） 建筑基坑支护技术规程（JGJ120-2012）抗拉验算：抗拔验算： 查看全部

GEO5是一款非常容易学习和掌握的岩土设计软件，我们根据软件特点、学习和教学经验，建议大家采用下面的顺序和思路进行GEO5软件学习，多数用户反馈可以在1个小时内掌握GEO5的基本操作和目标模块的使用。第一步： GEO5基础功能学习内容：学习GEO5所有模块通用的基础功能。库仑问答地址：《GEO5入门课程》第一节《基本操作—窗口布局与基本操作》腾讯课堂地址：GEO5初级培训课程百度云下载地址：https://pan.baidu.com/s/1zfytVc9LKdgLXsTSkeXNHA 密码：s3ce第二步：根据项目需要，在岩土问题九大解决方案中选择具体解决方案对应的软件模块进行基础学习。内容：针对岩土解决方案（边坡稳定分析、挡土墙设计、基坑设计、浅基础设计、深基础设计、固结沉降分析、隧道设计、三维地质建模、有限元分析），学习相应软件模块的基本操作。库仑问答地址：《GEO5入门课程》第十节《边坡稳定分析》腾讯课堂地址：GEO5初级培训课程百度云下载地址：https://pan.baidu.com/s/1zfytVc9LKdgLXsTSkeXNHA 密码：s3ce至此便可以基本掌握GEO5软件的使用操作。如果想进一步提高对计算理论的理解和灵活使用GEO5的水平，可以进行第三步学习。第三步：GEO5高级课程学习内容：学习GEO5各解决方案下各个模块的计算原理，各个参数的取值方法，以及在实际岩土工程设计项目中需要注意的一些问题和使用技巧。库仑问答地址：《GEO5高级课程》第一节《基坑设计—土压力计算和基坑设计模块原理》腾讯课堂地址：https://ke.qq.com/course/269426百度云下载地址：https://pan.baidu.com/s/1VOdf8KrUsMUPPmiSr5UO8g 密码：ykx3文档学习资料此外，对喜欢阅读文档教程进行软件学习的朋友，我们提供了设计和用户手册，大家可以根据自己的需要选择学习。GEO5工程设计手册：点击这里GEO5工程实例手册：点击这里GEO5用户手册：即GEO5自带帮助文档，关于帮助文档的使用请访问：GEO5入门课程-帮助文档。在线地址：GEO5在线帮助。库仑问答GEO5话题：可以在库仑问答的「话题」页面中选择感兴趣的话题文章和问答进行学习。地址：GEO5话题广场最后，在任何时候都可以通过F1键获取GEO5软件的自带帮助，而且帮助文档会根据当前所在的软件窗口自动定位到相应的帮助部分。同时，也可以在库仑问答平台中发布问题，我们的技术人员、专家或者工程师都会为您即时解答。对于已经购买了GEO5的客户，您还可以向我们的销售工程师申请VIP通道权限：库仑VIP通道简介。 查看全部

今天给大家介绍一下GEO5针对多排抗滑桩的桩前滑体抗力和桩后滑坡推力所采用的计算方法。图1 多排抗滑桩　多排抗滑桩的计算主要有三种方法：直接考虑桩身承载力、考虑桩身承载力之比和分段完全支挡。现在以双排抗滑桩为例分别介绍一下这三种方法的主要思路：图2 双排抗滑桩示意图注：图中Fa´为条块1对桩A的滑体抗力，Fa为条块2对桩A的滑坡推力；Fb为条块2对桩B滑体抗力，Fb´为条块3对桩B的滑坡推力；Fa抗和Fb抗分别为桩A和桩B的最大抗滑承载力。Fa´和Fb´计算比较容易，这里主要是确定Fa和Fb的大小。1、直接考虑桩身承载力这种方法的基本思路是：计算Fa时（即确定条块2、3对桩A产生的推力），将Fb抗带入极限平衡方程中，这样计算得到的Fa值要小于没有考虑Fb抗的情况。在计算Fb时，再将Fa抗带入到极限平衡方程计算，这样得到的Fb要大于没有Fa抗考虑的情况。这种计算方法的缺陷是：1、当Fb抗较大时，例如当Fb抗大于Fb´，桩B会对条块2产生拉力作用，这样得到Fa值就会偏小甚至出现负值，这显然是错误的。同样当Fa抗较大时，Fb可能成为主动力，这显然也是不符合实际情况的。2、混淆了安全系数计算和桩受力计算两种不同的概念。安全系数计算考虑的是桩的极限承载力状态，桩受力计算考虑的是边坡的极限平衡状态，计算桩A和桩B的受力应该考虑的边坡的极限平衡状态，而这里采用抗滑桩极限承载力等于是混淆使用了安全系数的计算方法。2、考虑桩身承载力之比我们知道抗滑桩受力计算考虑的是边坡的极限平衡状态，所以如果将方法1中的Fa抗和Fb抗最大承载力调整为边坡处于极限平衡状态时所能发挥出的大小，那么计算出的Fa和Fb便是处于边坡极限状态下的滑坡推力和滑体抗力。GEO5便是采用了这种计算方法。首先，软件通过迭代计算得到修正抗滑桩承载力。所谓的修正抗滑桩承载力指的就是边坡极限状态下所对应的抗滑桩承载力值。其计算方式是将输入的每排抗滑桩最大抗滑桩承载力Vu乘以相同的参数K，使Vu同时增大或减小，通过迭代计算，直到计算安全系数（桩极限承载力状态）等于设计安全系数（边坡极限设计状态），最终得到的Vu·K便是修正抗滑桩承载力。然后与方法1一样，将修正抗滑桩承载力带入极限平衡方程计算出Fa和Fb。这种方法优势是：1、最终状态为边坡的极限状态，符合桩受力计算假设条件，计算得到的Fa和Fb比较符合实际情况。2、Fa和Fb的大小与抗滑桩最大承载力Fa抗和Fb抗无关，只和Fa抗和Fb抗的比例有关。3、分段完全支挡这种方法的思路相对比较简单，即假设桩B完全支挡条块3，桩B对条块2没有作用力，从而Fb=0。这种方法的缺点是：1、因为假设Fb=0，所以抗滑桩B的设计会偏保守，实际上条块2会对桩B作用一定的抗力。2、因为计算Fa时没有考虑条块3传递下来的推力作用，所以桩A的设计会偏危险。综上所述，在做多排抗滑桩设计计算时，我们建议采用GEO5使用的第2种计算方法，这种方法思路清晰可靠，计算结果也比较合理。注：如果有的工程师想采用第三种方法进行模拟，在GEO5中只要创建多个工况，分别模拟即可。 查看全部

在GEO5“深基坑支护结构分析”模块中，软件默认选择的是实际工程中常用的“施密特（Schmitt）法”。施密特法计算土的水平反力系数公式如下：其中：    EI—结构刚度；    Eoed—压缩模量。由计算公式可知，施密特法所得土的水平反力系数值取决于土的压缩模量和结构的刚度。在实际使用中，软件要求用户在岩土材料参数中输入相应岩土材料的“泊松比”和“压缩模量”或“变形模量”，如下图：通常情况下，国内的勘察报告只给出“压缩模量”而不给出“泊松比”，因此，很多用户问道如何为“泊松比”取值。其实，由上面的计算公式可知，计算水平反力系数时并没有用到“泊松比”，这里输入的“泊松比”仅仅是用于将“变形模量”转换为“压缩模量”，也就是说，当我们以“压缩模量”作为变形参数输入时，“泊松比”对计算结果没有任何影响。这样，我们就可以根据勘察报告直接输入“压缩模量”，并输入一个任意的“泊松比”值，例如0.3。注：关于施密特法的更多信息，请参考以下文献：Schmitt. P.(1995). "Estimating the coefficient of subgrade reaction for diaphragm wall and sheet pile wall design", in French. Revue Française de Géotechnique, N. 71, 2° trimestre 1995, 3-10 查看全部

使用GEO5深基坑支护结构分析模块时，会碰到一个重要的参数——土的水平反力系数kh。土的水平反力系数（modulus of horizontal reaction of a soil body）的概念相当于Winkler（文克尔）弹性地基梁中的弹性刚度（spring stiffness inthe Winkler model），弹性地基上的作用力与土层变形之间的关系可由下式得出：p=ky其中：    p—沿岩土材料和刚性板界面作用的荷载；    k—Winkler（文克尔）弹性刚度；    y—钢板的垂直位移。在GEO5深基坑支护结构分析模块中设置土的水平反力系数时，软件提供了以下7种选项（已经发布的2017版增加到8种）：1)  输入结构前后沿深度分布值（用户自定义结构前后的水平反力系数）2)  岩土材料参数中直接输入（线性或非线性）3)  依据Schmitt（施密特）法计算4)  依据CUR166法（荷兰规范）计算5)  依据Ménard（梅纳）法计算6)  依据Chadeisson（查德森）法计算7)  利用岩土材料的变形参数迭代计算其中第一种方法为自定义，用户可以自定义任何一种水平反力系数沿深度的分布形式。以下主要为大家解读后面六种水平反力系数的计算方法。1. 岩土材料参数中直接输入（线性或非线性）当选择该选项时，需要在「岩土材料」界面中定义岩土材料参数时输入相应岩土材料的水平反力系数值，且可以选择水平反力和土体位移的关系为线性或非线性。当水平反力和土体位移为线性时，即水平反力系数为一恒定值，这和我国常用的K法是类似的。水平反力系数的值只与岩土材料有关，和土体深度已经土体位移均无关。当水平反力和土体位移为非线性时，水平反力和土体位移的关系曲线如下图所示，图中曲线的斜率即为水平反力系数。在软件中，用户需要确定Kh1，Kh2，Kh3即相应达到最大位移的百分比A1和A2的值。2. Ménard法基于旁压试验的测量结果，Ménard得到下列表达式：其中：    EM —旁压模量，也可以用岩土材料的压缩模量代替；    a —以固支结构底端深度为依据的特征长度，根据Ménard假设，位于坑底以下2/3结构嵌固深度处；    α —岩土材料流变系数。注：软件中，用户可以直接通过岩土参数来输入旁压模量和流变系数，也可以直接输入旁压试验结果，由软件根据旁压试验结果来结算。关于流变系数的经验取值，请查阅软件帮助文档。3. Chadeisson法R. Chadeisson根据对不同岩土材料下基坑支护结构位移的测量，以及计算得到的达到被动土压力时结构的位移量，推导出了计算水平反力系数的表达式：其中：    E.I —结构刚度；    γ —土的容重；    Kp —被动土压力系数；    K0 —静止土压力系数；    c´ —有效粘聚力；    Ap —粘聚力影响系数（取值范围为 1-15）。4. 迭代法根据岩土材料的变形特征通过自动迭代运算得到水平反力系数。基本假设 - 随着土压力的改变，结构受力状态发生改变时，以变形模量 Edef [MPa]定义的弹性子空间的变形与结构的变形是一样的。因此，迭代过程中需要找到Kh[MN/m3]的一个特定值，使得结构和邻近岩土材料的变形相一致。当对Kh进行迭代分析时，不考虑结构的塑性变形。5. 荷兰规范CUR 166以下表格列出了在荷兰（在荷兰规范CUR 166中有描述）进行的试验中测量得的水平反力系数的值。表格中列出了割线模量的值，在软件中被直接转化为水平反力系数。6. Schmitt法GEO5中用Schmitt法计算土的水平反力系数，可以查看文章：GEO5中施密特法计算土的水平反力系数的参数选取。关于土的水平反力系数更多、更详细的介绍，大家可以查阅GEO5的用户手册，“理论/深基坑支护结构分析/土的水平反力系数”章节，里面有详细的介绍。 查看全部

很多基坑设计的朋友向我们询问了是否可以使用GEO5进行重力式水泥土墙设计验算，答案当然是肯定的。今天小编就给大家介绍一下如何使用「重力式挡土墙设计模块」进行重力式水泥土墙的设计验算。重力式水泥土墙是利用水泥材料为固化剂，采用特殊的拌合机械在地基土中就地将原状土和固化剂强制拌合，经过一系列的物理化学反应而形成具有一定强度、整体性和水稳定性的加固土圆柱体。将其相互搭接，连续成桩，形成具有一定强度和整体结构的重力式水泥墙，用以保证基坑边坡的稳定。由于其材料强度比较低，主要是靠墙体的自重平衡墙后的土压力，因此常视其为重力式挡土支护。这样便完全可以使用GEO5「重力式挡土墙设计」模块来进行相关设计和验算。重力式水泥土墙较适用于软土地区，如淤泥质土、含水量较高的黏土、粉质黏土、粉质土等。对以上各类土基坑深度不宜超过6m；对于非软土基坑挖深可达10m，最深可达18m。已知某基坑设计深度为6m，地下水埋深3m，拟采用重力式水泥土墙支挡方案。这里我们首先要确定重力式水泥土墙的嵌固深度，一般根据整体稳定性条件来确定最小嵌固深度。我们可以在GEO5「深基坑支护结构设计」模块中分析得到嵌固深度建议值，然后再根据整体稳定性计算结果来判断初定嵌固深度是否满足设计要求。打开「深基坑支护结构设计」模块，添加并指定好岩土材料后，在「尺寸」界面中设置基坑深度为6m，在「地下水」界面中设置支护结构前后的地下水位分别为7m和3m。图1 地下水设置所有设置完成以后，点击「分析」，在分析界面中点击分析按钮，可以得到支护结构长度、锚固深度以及弯矩、剪力等计算结果。从而便确定了水泥土墙嵌固深度的建议值。图2 嵌固深度计算结果得到水泥土墙的嵌固深度后，还需要确定水泥土墙体宽度。理论和实践证明，与传统的重力式挡土墙不同，基坑支护重力式挡土墙主要受抗倾覆条件控制，所以水泥土墙体宽度一般是根据抗倾覆极限平衡条件来确定。这里可以先根据经验确定一个计算宽度，随后再根据抗倾覆验算来判断此宽度是非满足设计要求。工程实践表明，重力式水泥土墙初步结构宽度宜为开挖深度的0.4～0.8倍，在这个范围内一般能够满足工程要求，而且也比较经济合理。所以这里可以取基坑深度的一半作为墙体宽度，即3m。打开「重力式挡土墙设计」模块，在「墙身截面尺寸」界面中，选择自定义墙体截面，通过添加点坐标定义重力式水泥土墙截面形状。图3 定义墙身截面形状进入「材料」界面，在墙身重度中输入水泥土墙重度，结构材料选择为“混凝土”，在混凝土设置面板中点击自定义按钮，在弹出的材料编辑窗口中输入水泥土的抗压强度和抗拉强度标准值。图4 墙体材料设置接着分别在「剖面土层」、「岩土材料」和「指定材料」界面中划分地层、添加岩土材料并将材料指定给各自对应的地层。图5 指定岩土材料进入「地下水」界面设置地下水位，选择第二个地下水类型，并将结构前后地下水位分别设置为7m和3m。注：在「深基坑支护结构设计」模块中计算水泥土墙嵌固深度时已经输入或设置的参数可以通过“复制数据”和“粘贴数据”功能直接复制到「重力式挡土墙设计」模块中使用。点击「墙前抗力」界面，在墙前抗力界面中设置基坑开挖深度和抗力土压力类型。这里选择第一种墙前坡面类型，在抗力类型列表中选择墙前土压力类型。如果选择被动土压力，因为被动土压力不可能全部发挥，设计的结果将偏危险；如果选择静止土压力，设计结果又会偏安全；GEO5为我们提供了可以同时考虑静止土压力和被动土压力的第三种选择，这样设计结果既不会偏危险，也不会偏安全，从而达到经济可靠的目的。这里我们可以选择“1/3被动，2/3静止”。注：“1/3被动，2/3静止”表示墙前地层总厚度的1/3以上部位考虑为被动土压力，1/3以下部位考虑为静止土压力。这样考虑的原因是地层上部位移较大，可取为被动土压力，地层下部的位移较小，可取为静止土压力。图6 “1/3被动，2/3静止”土压力分布在岩土材料中选择坑底岩土材料，最后设置结构与岩土间摩擦角和墙前土层厚度，墙前土层厚度决定了水泥土墙的嵌固深度和基坑的开挖深度，根据前面的计算结果，应该设置为4m。图7 墙前抗力设置此外还可以通过设置「超载」、「作用力」和「地震荷载」等选项进行超载、地震和其它作用分析。所有设置完成以后，点击「倾覆滑移验算」，在倾覆滑移验算界面中，软件给出了各作用力大小和作用位置，以及倾覆滑移验算结果，计算结果表明重力式水泥土墙倾覆稳定性和滑移稳定性均满足要求。点击详细结果按钮，可以查看详细的计算结果，包括抗倾覆力矩、倾覆力矩、抗倾覆安全系数、抗滑力、滑动力和抗滑移安全系数。图8 倾覆滑移验算注：抗倾覆稳定性满足要求表明前面初设的水泥土墙体宽度满足安全要求。我们可以根据抗倾覆计算结果，对水泥土墙体宽度进行调整，以得到经济安全的最优墙体宽度。点击「截面强度验算」，在截面强度验算界面中对水泥土墙墙体正截面进行强度验算。在深度中输入需要验算的墙身位置，这里分别对6m和10m处的桩身正截面进行强度验算。验算结果表明，各正截面处的抗剪、抗压和抗弯验算均满足设计要求。点击详细按钮，可以查看详细的验算结果。图9 墙身正截面强度验算最后点击「外部稳定性」，软件自动调用「土质边坡稳定分析」模块，在土坡模块中进行整体稳定性分析。直接进入「分析」界面，在分析界面中指定初始滑面，选择需要的计算方法并将分析类型选择为自动搜索，设置完成以后点击开始分析按钮，软件自动给出最危滑面位置及相应的最小安全系数。图10 整体稳定性验算注：整体稳定性验算满足安全要求表明通过「深基坑支护结构设计」模块分析得到水泥土墙嵌固深度满足设计要求。我们同样可以根据验算结果对嵌固深度进行优化。至此，重力式水泥土墙设计验算就基本完成了。 查看全部

在边坡工程设计中若需要考虑暴雨工况时，在GEO5中可以通过以下两种方法来实现：方法一：步骤一：添加一个新工况［注1］，进入「地下水」界面，通过Geo5剪贴板复制当前地下水位，并粘贴，然后将水位上移到暴雨时的水位值，若此时部分水面超出地表时，编辑地下水位，使超出地表的水位位于地表以下。注1：点击工具栏中绿色的+号图标即可添加一个新工况。步骤二：进入「工况阶段设置」界面，选择「偶然设计状况」。根据不同规范，亦可以将暴雨工况考虑为「短暂设计状况」。步骤三：进入「分析」界面，进行分析，此时软件用「偶然设计状况」的安全系数作为设计的安全系数［注2］。注2：在模式中选择「分析设置」，点击「编辑当前设置」，弹出对话框，即可在里面编辑各个工况设计的安全系数。方法二：步骤一：进入「岩土材料」界面，添加新的岩土材料，可将其命名为「材料名-饱和」，输入暴雨时岩土材料的各项饱和参数值（土工试验往往会提供岩土体饱和状态下的各项参数值）。步骤二：添加一个新工况，进入「指定材料」界面将饱和状态下的岩土材料重新指定到各个岩土层中。步骤三：进入「工况阶段设置」界面，选择「偶然设计状况」。根据不同规范，亦可以将暴雨工况考虑为「短暂设计状况」。步骤四：进入「分析」界面，进行分析。在工程设计中若需要考虑地震工况时，在GEO5中可以通过以下方法来实现：步骤一：添加一个新工况，进入「地震荷载」界面，依据当地抗震设防烈度，设置抗震设防烈度等其他参数。步骤二：进入「工况阶段设置」界面，选择「地震设计状况」。步骤三：进入「分析」界面，进行分析。GEO5中其他工况的设计与暴雨工况、地震工况相类似。与其他软件相比，例如理正软件，其设计工况均为固定工况。例如在地震挡墙的基础上考虑洪水水位对工程的影响，因为理正中地震挡墙只能考虑有地震和无地震两种情况，理正软件中就需要新建一个文件来分析，较为麻烦，而且计算书还相互独立。而在GEO5中只需要在工况基础上添加一个新的工况，并提高地下水位即可以进行分析，既节约时间更便于设计。 查看全部

某些情况下使用GEO5深基坑支护结构模块分析悬臂式支护结构变形时，弹塑性共同变形法和弹性支点法的计算结果差异很大，其中弹塑性共同变形法的计算结果比较合理，而弹性支点法的计算结果则明显不符合实际情况。下面举一个例子进行说明。算例比较简单，土层为均质砂土，排桩长7.0m，基坑开挖深度为3.0m。图1 算例模型弹塑性共同变形法和弹性支点法的计算结果如下：图2 弹塑性共同变形法计算结果图3 弹性支点法计算结果从图中可以看到，弹塑性共同变形法计算得到的最大桩身位移为10.9mm，比较符合实际情况；而弹性支点法得到最大桩身位移达430.1mm，结果明显存在错误。我们与捷克专家认真分析了发生这种情况的原因，发现问题不在于软件，而是出在弹性支点法计算原理上。弹性支点法是将支护结构视作竖向放置的弹性地基梁，支护结构后方的土压力始终考虑为主动土压力，基坑开挖面以上的锚杆和内支撑视为弹性支座，基坑开挖面以下的土层则采用一系列弹簧进行模拟，规程给出的土反力计算公式为：ps = ksv+ ps0      （1）式中，ps为分布土压力；ks为土的水平反力系数；v为土体压缩水平位移值；ps0为初始分布土压力，规程建议可采用无黏性土主动土压力。图4 弹性支点法计算模型对于支挡式结构，尤其是悬臂式支护结构，当桩长不是很长，桩体考虑为刚性桩时，在结构前后土压力作用下，桩体将绕开挖面以下桩身某点发生转动。转动点以下的桩后土压力为被动土压力，桩前土压力为主动土压力。 图5 悬臂前后土压力当悬臂桩嵌固深度不是很深，桩体转动相对较大时，转动点以下的桩后土压力理应为被动抗力，然而弹性支点法将桩后土压力总是考虑为主动压力，这样就忽略了被动抗力作用，计算得到的桩身变形自然会明显偏大。下面以GEO5弹性支点法的计算结果来详细说明： 图6 弹性支点法土压力和桩身位移结果从图中可以清楚地看到GEO5严格按照《规程》要求进行计算，桩后土压力始终为主动土压力；桩前土反力根据公式(1)进行计算，但大小介于桩前主动土压力与被动土压力之间。因为桩体转动较大，转动点以上的桩前反力全部达到了被动土压力，转动点以下的桩前反力全部为主动土压力，但没有考虑转动点以下桩后被动区的被动抗力作用，而实际上这部分被动抗力是很大的，这样就使得计算结果就明显失真，桩身位移显著偏大。但是如果嵌固段足够长，悬臂桩考虑为柔性桩，这样桩身便不会存在转动的问题，也就不会出现上述的计算错误。例如将本算例的桩长改为10m，其它参数不变，采用弹性支点法计算得到结果则很正常，符合实际情况。 图7 柔性桩弹性支点法计算结果因为弹塑性共同变形法将桩后土体同样使用弹簧来模拟，这样就考虑了桩后土压力随支护结构变形的变化，从而完全避免了上述弹性支点法存在的问题。图8 弹塑性共同变形法土压力和桩身位移结果从弹塑性共同变形法的计算结果可以看到，桩后被动区考虑了被动抗力作用，计算结果合理，符合实际情况。那么对于这个问题，理正深基坑是如何处理的呢？ 图9 理正深基坑计算结果从理正深基坑的计算结果可以看到，其桩后土压力也是按照《规程》要求始终考虑为主动土压力，桩前土反力也是根据公式(1)进行计算，但是对土反力的大小没有任何约束，桩前上部土反力甚至可以大于被动土压力，桩底的土反力甚至可以为负值，即产生拉力，这明显不符合实际条件。但为什么理正的计算结果看着还是比较合理呢？正是因为理正对桩前土反力的大小不受限制，转动点上部允许产生大于被动土压力的反力，转动点下方允许产生土拉力，这两个力都是抗力，尤其是转动点下方的土拉力（实际是不存在的），其作用效果类似于实际的桩后被动抗力，这样就等于间接考虑了桩后被动抗力的作用，所以最后计算结果看着会比较合理。可以说正是理正这一不合理的设置（对桩前土反力大小不进行约束）使弹性支点法的计算结果看得合理起来。不知理正当初这样设置是不是就是有意规避弹性支点法的计算问题。图9看着还不是很明显，这里更改一下开挖深度可以更加清楚地认识到理正桩前土反力的计算方法。 图10 理正深基坑计算结果《规程》中没有对桩前土反力的极值范围做出规定，只是要求基坑内侧土反力标准值不得大于嵌固段上的被动土压力标准值。理正深基坑不限制桩前土反力的大小，而GEO5深基坑支护结构分析模块为了符合实际情况，将土反力严格限制在桩前主动土压力与被动土压力之间，也正是因为此，使弹性支点法的问题得以暴露。为了解决这个问题，我们已经对深基坑支护结构分析模块中的弹性支点法作出一定的修正，即不限制桩前土反力的下限值（仍然约束土反力不得大于被动土压力），允许土反力出现负值，这部分负值便可以等效为桩后的被动抗力。和理正一样，这样做不是很合理，但这也是为了符合《规程》要求的而采取的一种折中方法。最后建议大家，以后在计算类似算例时，最好首先考虑采用弹塑性共同变形法进行计算，即使为了符合规程要求使用弹性支点法，也要用弹塑性共同变形法进行校核，以确保安全。 查看全部

对于抗滑桩等主要承受弯矩和剪力的排桩，当桩身长度较大时，如果桩身采用全长配筋，那么配筋数量将决定于桩身最大弯矩和最大剪力，这样往往会造成很大的浪费。一般情况下，我们可以根据桩身弯矩和剪力分布，对桩身进行分段配筋，弯矩和剪力大的地方多配筋，弯矩和剪力小的地方少配筋，这样可在一定程度上减少配筋量，从而节约钢筋成本。今天给大家简单介绍如何使用GEO5对桩身进行分段配筋设计和验算，这里以抗滑桩配筋为例。某抗滑桩桩长16m，根据桩身弯矩和剪力分布，设计分三段对桩身进行配筋，桩身分段长分别为5.0m、4.0m和7.0m。在抗滑桩设计模块中，为了实现分段配筋验算，需要根据桩身配筋分段长度，在「尺寸」界面中分别添加三段抗滑桩。 图1 抗滑桩桩身分段其它所有设置完成以后，进入「分析」界面，可以得到桩身最大位移、弯矩、剪力等计算结果。图2 桩身位移、弯矩和剪力包络图分析完成以后，方可以对桩身截面强度进行验算，点击进入「截面强度验算」界面，点击添加三个分析工况。图3 添加分析工况在分析工况 [1] 中，截面编号选择1，即选择第一个桩身配筋分段，勾选验算截面强度，根据设计钢筋直径调整钢筋数量，验算结果表明，桩身分段一需要的最少配筋数量为17根。图4 分段一配筋验算在分析工况 [2] 中，截面编号选择2，即选择第二个桩身配筋分段，勾选验算截面强度，根据设计钢筋直径调整钢筋数量，验算结果表明，桩身分段二需要的最少配筋数量为34根。图5 分段二配筋验算在分析工况 [3] 中，截面编号选择3，即选择第三个桩身配筋分段，勾选验算截面强度，根据设计钢筋直径调整钢筋数量，验算结果表明，桩身分段三需要的最少配筋数量为55根。图6 分段三配筋验算如果不采用分段配筋，而是采用全长配筋，那么桩身全长需要的最小配筋数量为55根。图7 桩身全长配筋验算我们从中可以看到，采用分段配筋可以在一定程度上减少配筋数量，从而节约配筋成本。深基坑支护结构分析模块的分段配筋设计与验算与抗滑桩相同，这里就不再赘述。 查看全部

在GEO5「抗滑桩设计」或「深基坑支护结构分析」模块中，对于混凝土圆形桩，软件给出的配筋结果是相对于整个截面的，只要根据配筋结果在整个截面上均布配筋即可。然而，对于矩形截面的混凝土桩，根据梁的配筋计算理论，软件仅给出了受弯最大一侧的配筋结果。因此，大多数情况下为了方便施工，如果采用两侧对称配筋，那么真实的纵筋数目为软件中输入钢筋数目的两倍。但是，有些情况下，尤其是抗滑桩，由于其截面尺寸较大、桩长较长，采用两侧对称配筋可能会造成材料浪费。下面针对两种不同的情况说明如何合理的对矩形桩进行配筋。情况一：弯矩完全在桩的一侧此时根据软件计算结果，仅在桩右侧配筋即可，左侧按照构造要求配置纵向钢筋即可。注：在抗滑桩设计相关手册中关于构造配筋有如下说明：抗滑桩的两侧和受压边，应适当配置纵向构造钢筋，其间距不大于30cm，直径不宜小于12mm。桩的受压边两侧，应配置架力钢筋，其直径不宜小于16mm。当桩身较长时，纵向构造钢筋和架力钢筋的直径应增大。若桩身较长，即使弯矩完全在桩一侧，也可以选择分段配筋，而非通常配筋。关于在GEO5中如何进行分段配筋，请查看：如何在GEO5抗滑桩和深基坑分析模块中进行分段配筋情况二：弯矩在桩的双侧此时，可以根据弯矩图将桩分成两端，如下图所示：注：分段时不要求分段处位于弯矩零点，上下偏移均可以，只要能包含相应的最大弯矩即可。分段配筋后，得到上段受弯侧纵向配筋数量和下段受弯侧纵向配筋数量，矩形桩另一侧可进行相应的构造配筋即可。关于在GEO5中如何进行分段配筋，请查看：如何在GEO5抗滑桩和深基坑分析模块中进行分段配筋对于弯矩分布更为复杂的情况，如下图，根据需要将抗滑桩分成更多段即可。需要注意的是，具体的配筋还应当结合工程师的实际经验进行判断，而非照本宣科。例如下图中最下方的右侧弯矩就可以完全按照最上方的右侧弯矩结果进行配筋，而无需再单独计算，将桩划分为三段。 查看全部