本文介绍GEO5土质边坡稳定分析模块中支持的地下水位类型及其计算方法。　　土质边坡稳定性问题在二维条件下进行求解，形成坡体的土层标高可以高于或低于地下水位。地下水作为影响边坡稳定性的重要因素，需要合理定义。下面我给大家介绍下GEO5土质边坡稳定性分析模块中定义地下水的方法以及如何考虑其对边坡稳定性的影响。1） 地下水位　　　　地下水位线以多段线的形式输入。它可以任意弯曲，既能完全位于土体中也能部分地出露于地表之上。地下水影响了土体中作用的孔隙水压力值，并减小了土体的抗剪强度。孔隙水压力当作静水压力进行计算：  其中：   γw - 水的容重hr - 水位的换算高度其中其中：h - 孔隙水压力计算点与水位线上对应点间的垂直距离α - 水位线倾斜角度　　作用在土体条块某断面上的孔隙水压力合力值的计算公式为：其中：   u - 某点处的孔隙水压力l - 断面水平长度　　地下水位线下的分析计算用的是土体的饱和容重 γsat 和地下水产生的浮力；而地下水位线以上部分，分析中使用的是输入的土体天然容重γ。　　滑面上的剪切力值由下式计算：其中：   T - 沿滑面段的剪切力N - 滑面段上的法向力U - 沿滑面段的孔隙水压力合力值φ - 内摩擦角c - 粘聚力d - 滑面段长度　　如果在分析中使用总应力法（在“岩土材料”界面中输入），则计算参数选用总应力参数且孔隙水压力考虑为零。2）考虑毛细水的地下水位　　毛细水面（吸力面）可以定义在输入的地下水位线之上。在地下水位与毛细水面之间的区域，作用有负孔隙水压力 u。从地下水位线到毛细水面，毛细吸力值，也就是负孔隙水压力值，是不断增加的。3）水位骤降　　初始水位可以定义在输入的地下水位线之上。初始水位模拟的是水位骤降前的状态。　　首先，计算初始孔隙水压力u0：其中：  h0 - 从初始水位到计算点 P 处的高度γw - 水的容重　　高度h0一般是孔隙水压力计算点（P）到初始水位线的距离，即当初始水位线在地表以下时此值是有效的。如果初始水位线位于地形线之上，则用计算点 P 到地表的距离 h0 代替（图中的剖面1）。另一种情况是初始水位线与地下水位线一样，都在地表以上，此时高度 h0为地下水位线到计算点 P的垂直距离（图中的剖面2）。　　第二步是计算从初始水位降低到地下水位时孔隙水压力的变化值：其中：     hd - 初始水位与地下水位间的高度γw - 水的容重　　与上文中孔隙水压力的计算一样，高度hd也分为三种情况。当两水位线都位于地形线以下时，hd为初始水位与降低后的地下水位间的距离。如果初始水位线在地表以上，hd为地下水位线到地表的垂直高度（图中的剖面1）。最后一种情况是两水位线都高于地形线 - 则高度hd为0（图中的剖面 2）。　　第三步计算最终的孔隙水压力值u。对于所有的土层，孔隙水压力变化值Δu必须乘以初始孔隙水压力折减系数 X，且所有的岩土材料都必须设置该系数值（「岩土材料」界面）。计算时系数X取计算点P所在土层的孔隙水压力折减系数值（不是初始水位与地下水位间的土体）。如果为透水土层，X = 1，其他情况下，X= 0。最终的孔隙水压力为：其中：   u0 - 初始孔隙水压力X - 初始孔隙水压力折减系数Δu - 孔隙水压力的变化值4） 孔隙水压力系数 Ru　　孔隙水压力系数 Ru为土体中孔隙水压力与土体自重的比值。在 Ru数值为正的区域，计算时采用输入的岩土材料的饱和容重γsat；其它情况下，采用其天然容重γ。　　在软件中，通过输入连接Ru数值相同的点构造的 Ru等值线图的方式来输入 Ru的数值。等值线间数值通过线性插值来获得。地应力乘以系数 Ru后便可得到孔隙水压力：其中：     Ru - 孔隙水压力系数hi - 第i层土层的厚度γi - 第i层土层的容重5） 孔隙水压力值　　软件中可以通过直接定义土体内某截面上的孔隙水压力值u 的方式输入地下水。　　在u为正值的区域，计算时采用输入的岩土材料的饱和容重γsat；其它情况下，采用岩土材料的天然容重γ。　　在软件中，通过输入连接孔隙水压力值相同的点构造的孔隙水压力等值线图的方式来输入孔隙水压力值。等值线间的数值通过线性插值来获得。当计算中需要孔隙水压力值时，可以从边坡内某剖面上的指定点位直接读取。更多关于土坡中地下水的影响的内容，请参阅《GEO5帮助文档》「理论/土质边坡稳定分析/地下水的影响」一章。 查看全部

　　介绍了在GEO5三维地层建模模块中使用线工程命令生成地层多剖面图。　　小编有幸做过一段时间的地勘工作，深感这一行业的艰辛和伟大。为了更好地向设计单位或业主展现我们的工作成果，我们有必要把地质勘察报告做得更美观、更绚丽一些，许多尊贵的GEO5用户也向我们提出了这些方面的需求。今天小编就给各位朋友简单地介绍一下如何在GEO5“三维地层建模”模块中生成地层多剖面图。　　首先，导入地形参数、设置指定岩土材料、添加钻孔并生成地层模型，不清楚这些过程的朋友请参照我们的官方教程或软件帮助。图1 生成地层模型　　成功生成好地层模型以后，在模式菜单中点击“线工程”命令，在线工程界面中绘制相应的地层剖面投影线。图2 绘制地层剖面投影线　　绘制好地层剖面投影线后，点击工具栏中的“结果设置”，在弹出的窗口中取消地面和所有地层的显示。 图3隐藏地面和地层　　退出线工程命令便可看到绚丽的三维地层多剖面图。用户也可以点击“显示”按钮，在线工程面板中选择岩土材料的表示形式。图4 三维地层多剖面图　　至此，使用GEO5生成地层多剖面图就完成了。很简单。 查看全部

由于GEO5深基坑支护结构分析、抗滑桩设计模块分析结果中默认的主动土压力、被动土压力、静止土压力显示的线型很相近，有用户反馈区分较困难，解决方法如下： 步骤1：点开软件上方菜单栏的「设置」。 步骤2：选择设置下拉列表中的「显示设置」出现以下界面：步骤3：点击「添加」按钮，出现以下界面，名称可改为「自定义」。选择「界面」栏的「分析」，再修改主动土压力、被动土压力、静止土压力的线型或颜色以示区分即可。步骤4：修改完成后又再次回到此界面，将用于GEO5所有模块的图形样式选择为「自定义」。 步骤5：可以看到修改完成后，主动土压力、被动土压力、静止土压力三种线型相差较大，此后若再次打开软件，软件默认线型为修改后的线型，如还需要修改，重复以上步骤即可。 查看全部

如何在GEO5岩质边坡稳定分析软件中考虑多层岩石，有两种解决方法。方法一：　　　　如果滑面考虑较为简单（如图1），可以直接采用不同岩层容重的加权平均值作为岩石容重，不同岩层结构面强度参数的加权平均值作为结构面强度参数。　　这种做法和理正岩质边坡分析简单平面滑动中对多种岩层的考虑是一样的，在GEO5岩质边坡稳定分析软件中选择直线滑动，输入岩石容重和结构面参数时输入加权平均值。对于岩层性质差别不是很大，可以用一条简单的直线描述潜在滑动面的情况可以采用这种方法。建议对顺倾的层面要单独进行验算，例如图1中的红线。　　当然，这种情况也可以用折线滑面来模拟，只要保持滑面是一条平直的直线就可以了。            图1 对多种岩层的简化考虑方法二：　　　　当有多层岩石时，多层岩石的同时滑动通常不可能像方法一中描述的那么简单，这个时候我们需要采用GEO5岩质边坡稳定分析软件中的折线滑动来进行模拟（如图2）。　　这个时候我们需要根据现场调查到的结构面分布情况来判断可能的滑动情形，对滑体进行分块，每块可以采用不同的参数。具体的滑体分割可以根据岩层面位置、结构面分布、坡面坡型来进行。图2列举了一个简单的例子。图2 滑面穿过多层岩石的情况注：1.以下结构面参数并不是真实案列的参数。2.外部结构面：滑体滑动面3.内部结构面：不同块体间的接触面Stratum 1（层1）Stratum 2（层2）Stratum 3（层3）在构造滑块时，建议以下几个地方需要构造内部结构面（外部结构面的判断和直线滑动一样）：　　1.岩层分界面；　　2.坡面转折点处；　　3.实际观察到的内部结构面。内部结构面的参数取值有三种情况：　　1.采用和外部结构面一样的参数。这种做法偏保守，适合结构面分布比较多的情况。基本假设为即使野外没有观测到内部结构面，也假设岩体破坏时，块体之间的强度参数和外部结构面一样。　　2.采用岩石的强度。这种做法偏危险，适合结构面分布很少的情况。基本假设为块体之间的接触面是因为岩石受拉或受剪破坏形成的。　　3.采用野外实测参数。如果有野外实测参数，直接采用野外实测到的内部结构面参数。 查看全部

　　几乎所有人都认为，采用了桩基础，房屋抗震就万事大吉。笔者觉得这是一个误区。下面短文论述，供大家批准指正：　　为了简化问题，把模型简单化，极端化：　　地质条件：地形水平，15米厚的松散填土+花岗岩。波速：130m/s 、900m/s。Ⅲ类场地，Tg=0.45s。且不论是不是不利地段，没有突出地形，无须放大水平影响系数，设计并不关心。　　房屋：高层多层均可、一层地下室，-5M深度。　　基础：嵌岩的小直径桩。　　Ⅲ类场地和0.45秒的周期既然确定，那么来自地基土部分的地震影响系数的参数也确定。这说明了，水平地震的“策动力”，是由地层确定的，无关什么基础形式。简单说，荷载来自覆盖层。而不是说，用了桩基础，地震荷载就会小。　　再来说建筑物如何抵抗地震力这块，也就是抗力。抗力来自桩？承台？地下室？还是上部结构？涉及阻尼比啊，嵌固端这些，这不是我的专业，并不大清楚。我仅就桩土体系这块，来分析桩的受力，这块作为岩土师，还是比较熟悉的。　　常规竖向受力的时候，工程师是希望地下的结构体（桩、承台、地下室），都和土紧密接触，越紧密越好。这样才能提供良好的侧阻、侧限，为竖向力服务，为了房屋更好“嵌入地球”服务。　　地震力外的横向力，往往施加于建筑物上部，比如风荷载。这时候，桩土，包括其他侧限土，都是以被动土压力的方式抵抗来自房屋结构体的位移，抵抗横向荷载，而土的被动力是很强大的。　　当地震力来临的时候，地震剪切波推动松散土，震动是很厉害啊。首选是由5-15米深度的桩周土、0-5米深度的地下室侧限土“策动”。15米下的花岗岩震幅小，上面的建筑结构刚度也很大，也还来不及震动。这时抗力和荷载，和风荷载状况下颠倒。地震荷载来自原来的地基承载体，嵌岩桩端和上部结构成了抵抗的阻尼。是不是？　　——风荷载的是外来的，首先施加于上部结构，然后桩、土、桩端嵌固岩石一起被动抵抗。　　——地震荷载也是外来的，首先施工下部的桩土，然后上部结构和下部的桩端岩石，被动抵抗。　　这个时候的嵌岩桩，对于抗震的有利是，他的震动相对很小，相对不动，所以是个抗力系统，有利于总体的抗震。　　0-5米深度的土，主动震动，向地下室施加水平力；5-15米深度范围的桩被土裹挟，主动震动。桩周土的动力模型也变了：在风荷载状态下，被动抵抗桩的位移；在地震状态下主动带动桩的位移。巨大的被动力的保护没有了，桩的模式就是一个失去了“握合力”的压杆稳定。　　那么，问题来了：桩顶、底嵌固不动，桩土大幅度震动，如果桩又很弱小，会不会剪切破坏？的确，目前地震灾害的破坏调查中，桩的破坏是很少见，这也许是桩埋在地下，并不能为人观察到的原因。　　既然上部房屋能被破坏，下部的小桩且无横向连接，为什么不能破坏？如果是断桩破坏，不仅仅是水平破坏，也是竖向的破坏，建筑物一下就失去了竖向承载力，就会倾覆。　　由此可见，桩周全是软弱土，桩端是岩石嵌固，这种极端状态下的桩的抗震性能是很差的。还不如地基加固后的天然地基。浅层天然地基的震动模式是摇篮式的，房屋基础和土的接触面积大，只要不液化，地基失稳的可能性不大。　　综上所述，软弱土+嵌岩桩的配设，容易导致桩基破坏，导致倾覆破坏。　　我终于理解抗震规范编制者的苦心：把软弱土列为不利地段，让工程师们注意。 查看全部

　　填料压实度不高或蠕变效应均会导致路堤本身填筑材料发生沉降，该部分沉降「地基固结沉降分析」模块不能进行计算，因该模块的计算原理是基于“太沙基一维固结理论”。那工程中需要计算这部分沉降该怎么办呢？这里给大家介绍一种方法，就是利用「岩土工程有限元分析」模块进行计算分析。源文件：  路堤沉降计算.rar 　　　下面以一个简单的案例进行说明：　　一、工程概况 　　在一个不透水的黏土层上填筑路堤，路堤分两步进行填筑，分别计算两次填筑过程中路堤的最终沉降值。　　二、工况阶段　　本算例采用「岩土工程有限元分析」模块，分三个工况阶段。　　工况阶段1：建立模型　　工况阶段2：计算初始地应力　　工况阶段3：第一次填方完成，计算沉降量　　工况阶段4：第二次填方完成，计算沉降量。　　三、计算流程　　工况阶段1：　　分析设置 ：在「分析设置」中选择「分析类型」为“应力应变分析”。　图1 分析设置 　　多段线 ：点击界面右侧的「多段线」按钮，按照工程实践建立多段线模型。图2 建立模型多段线 　　岩土材料：点击 「岩土材料」按钮，按照工程实际依次建立地基土及路基土的岩土材料参数。图3 设置岩土参数  　　指定材料：点击 「指定材料」按钮，将岩土材料指定给各个土层，其中填土材料为路堤，黏土材料指定给与填土接触的土层。图4 指定岩土参数 　　生成网格：点击「网格生成」按钮，在出现的界面里选择合适的网格边长，这里选择1.00m，勾选「网格平滑」，点击「启动网格生成」按钮，生成网格。必要的情况下， 可以对某些重点区域进行网格加密，例如路堤和地基的接触位置。图5 生成初始模型网格　　工况阶段2：　　冻结路堤：初始条件下没有路堤，这里我们采用冻结的方式排除这一情况。图6 冻结路堤　　设置边界条件：通常情况下GEO5都会为我们自动设置好边界条件，这里我们采用默认的边界条件。图7 限制模型边界条件 　　添加地下水位：点击「地下水」按钮，按照实际工程在地基土中添加地下水位。图8 添加地下水位线 　　初始地应力分析：点击「分析」按钮，计算初始地应力。图中界面左上角的下拉菜单栏可根据实际需要参数进行选择。图9 初始地应力分析下沉降为零 　　工况阶段3：　　激活路堤，进行第一步填方：再添加一个新的工况，选择「激活/冻结分区」按钮，对第一次填方进行激活。图10激活路堤 　　填方沉降分析 ：选择「分析」按钮，对第一次填方后的路堤沉降进行分析，其最大沉降量为34.6mm。图11第一次填方沉降云图 　　工况阶段4：　　这一工况与工况阶段2操作相同，激活第二部填方然后分析，不在赘述。其最大沉降量为62.1mm。图12第二次填方沉降云图　　四、总结 　　至此，有关于路堤沉降分析的计算得到了很好的解决。这里需要注意的是，得到的沉降结果为最终沉降结果，并没有考虑时间效应，即地基固结的影响。　　在本案例中，第一个填方完成以后得到的沉降实际上相当于第一个填方完成后，土体完全估计后的沉降。在实际施工过程中，我们可能不能等待土体完全固结在进行第二步填方，那么此时就需要考虑固结对地基沉降的影响。此时，可以依然通过「岩土工程有限元分析」模块进行计算，只要分析时选择分析类型为「固结分析」即可。　　这里还需要强调的一点是，很多人想要考虑路堤本身沉降随时间的变化。实际上这一点无需考虑。首先，路堤中并没有地下水，不存在固结问题；其次路堤填料的渗透率通常很高，即使有水，固结也可以很快完成。而对于蠕变效应，通常蠕变变形并不会很大，其次，这部分在实际设计中也不会考虑。 查看全部

　　对于某些形式的挡土墙，例如斜式挡土墙，可能出现基底偏心距为负的情况（基底向墙后偏心）。例如有下图中的挡墙模型（源文件.rar）。　　当我们点击“承载力验算”，计算结果如下图所示：　　从图中可以看出，偏心距为零，而实际上此处偏心距并不为零，该仰斜式挡土墙基底的轴力作用点有向右侧的偏心，偏心距应为负值，但是GEO5给出的偏心距结果却为零。　　GEO5这样处理主要有以下三个原因：地基承载力如果不满足要求，一定是墙前地基首先发生破坏。偏心距为负对抗倾覆有利。偏心距为负时墙后土压力将大于主动土压力，偏心距不可能为负。　　下面对这三个原因依次进行详细说明。　　原因之一：当地基土承载力较低时，地基可能产生破坏，如果轴力偏心在左侧（法向力合力作用点偏向墙趾），则墙前地基因为没有上覆填土的压实，很容易发生隆起破坏（如下图）；而如果轴力偏心在右侧（法向力合力作用点偏向墙踵），墙后地基因为有上覆填土的压实作用，地基很难发生隆起破坏（如下图）。基地偏心为正（法向力合力作用点偏向墙趾）时的地基破坏基底偏心为负（法向力合力作用点偏向墙踵）时的地基破坏　　根据《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-2011），地基承载力验算应符合下列规定（其中fa为修正后的地基承载力特征值）：Pk≤ fa（式1）Pk,max≤1.2fa（式2）注：轴心荷载作用时，满足式1即可；偏向荷载作用时需要同时满足式1与式2。　　基底偏心距为负时，此时基底最大应力Pk,max位于墙踵处，而仰斜式挡土墙墙踵处因为墙后土体的压实作用，地基承载力会远大于1.2fa，所以GEO5中不进行式2的验算，偏心距取值为0。　　原因之二：基底偏心距为负时，挡墙有向墙后土体倾倒的趋势，对抗倾覆是有利的。如果挡墙发生倾倒破坏，都是向前倾倒的，没有出现过挡墙向后倾倒破坏的情况。　　原因之三：这是GEO5将偏心距为负处理为零的最重要的一条原因，即偏心距为负是不可能发生的，即使发生偏心距也非常小。首先我们按照正常的思路来分析一下偏心距为负时挡墙的基地受力和沉降情况，如下图基底反力分布（蓝色）地基产生差异沉降时挡墙向墙后倾倒　　当挡墙不发生任何转动时，基底反力墙踵部分更大，此时将导致墙踵处的地基沉降更大，因此挡墙会向墙后倾倒。但是，当挡墙向墙后倾倒时，墙后的土压力会增大，不再是主动土压力，相应的由于土压力的增大，墙踵的基地应力会减小，差异沉降也会减小，基底应力会趋于均布。因此，墙后土压力最终会找到一个合适的大小和状态，使得基底应力分布趋于均布，最终可能的负偏心距变为零或很小。　　结论：当挡土墙基地偏心距为负时，GEO5将其考虑为0是合理的，且是符合工程实际的。岩土工程中的计算公式都有其适用条件，当超出适用条件时，应当考虑岩土体会产生什么样的反应，从而更合理的考虑岩土工程问题而不是简单的照搬公式。GEO5 2022版之后支持偏心距为负的验算，在分析设置中选择中国规范即可。 查看全部