检查和评价土的有效应力

1 引言

有效应力计算是地基设计时必须作的一件事情，对于多层土可以使用Plaxis检查有效应力计算是否正确。初始动机是【双层土边坡稳定性分析出现的问题】提出的问题，即Plaixs在某些情况下计算出来的位移值大的离谱，Plaxis官方给出的解释是当使用强度折减法时，计算的总位移没有物理意义，然而这样的解释并没有说服力。即使只计算阶段产生的位移，其值大的也超乎常识。而且象RS2,FLAC这些软件都有强度折减功能，它们计算出的位移都在合理范围之内。猜想最有可能是由于使用强度折减法计算安全系数导致的，因此计划用一些简单的解析解作检查，不过现在初始动机已经变得不重要了，主要显示一些有效应力的检查技巧。

2 初始阶段

选择Rigid Footing.p2dx中的模型，地层由单一砂层组成，厚度为4m，水位在2m，非饱和密度为17kN/m^3,饱和密度为20kN/m^3，进行简单的计算可以得出砂层底部的垂直有效应力是54kPa.

现在检查Plaxis的计算结果。只选择初始阶段[InitialPhase]计算。计算完毕后，在output中查看结果。选择应力>有效主应力>sigma'_1, 显示出最大主应力的绝对值是54kPa，与上面手动计算值相同。

使用 "线横截面(Line cross section)"工具【_linecrosssectionplot Plot_1 2 4 2 0】可以作出应力断面图，图形显示最大主应力发生在砂层底部，其值为54kPa, 使用"交互式标尺"工具可以动态显示各个深度的有效应力值。使用查看>比例可以放大或缩小图形。

初始阶段使用的ko计算，ko=1-sin(fei)，由于fei=30°，因此k0=0.5, 即水平应力与垂直应力比是0.5，如果显示最小有效主应力，其最大值是27kPa。初始阶段不计算位移，因而检查所有与位移相关的变量均为0.

3 压缩阶段

在压缩阶段Identation[Phase_1]，计算类型选择了"塑性"，因而地层表现出塑性特征。下面第一个图显示的是最大有效主应力，可以看出应力最大值不是发生在地表，这与纯弹性解Boussinesq方法和Westergaard方法略有不同【基础下的应力分布计算---(2:1法和Westergaard法)】。由于本题的位移值已经设定为0.05m, 因此土体 位移随着深度增加而逐渐减少。

位移等值线图和最大剪应变图显示出土体的影响范围。

4 结束语

在限定初始位移的情况下，Plaxis计算的塑性位移没有表现出异常。这个问题如果用”安全“而不是”塑性“求解，解答将会便会非常离谱。因此，在Plaxis的计算中，必须非常小心使用计算安全系数的选项。