高速公路軟土地基沉降預(yù)測(cè)方法綜述.doc

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1、高速公路軟土地基沉降預(yù)測(cè)方法綜述摘要：高速公路軟土地基沉降直接影響公路行車(chē)安全，由于地基的沉降是長(zhǎng)期而復(fù)雜的過(guò)程，決定了沉降預(yù)測(cè)的復(fù)雜性。本文對(duì)高速公路軟土地基沉降預(yù)測(cè)方法進(jìn)行簡(jiǎn)單探討。關(guān)鍵詞：高速公路；軟土地基；地基沉降；沉降預(yù)測(cè)中圖分類號(hào)：X734文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A%1.引言在高速公路路堤建設(shè)過(guò)程屮，為了控制施工進(jìn)度，指導(dǎo)后期施工組織及安排并保證路堤的穩(wěn)定和實(shí)用，需要對(duì)路基不同時(shí)刻的沉降和最終沉降量進(jìn)行預(yù)測(cè)，尤其是針對(duì)以軟土為地基的路基施工，由于路基實(shí)際土層的性質(zhì)很復(fù)雜，針對(duì)軟土地慕的沉降預(yù)測(cè)更為重要。軟土地基在其頂部荷載及重力作用下產(chǎn)生壓縮變形，引起基礎(chǔ)沉降。軟土作為一種特殊工程材料,土體

2、本身性質(zhì)變異性較大，特性復(fù)雜，而且取樣時(shí)容易受許多不確定因素的影響，導(dǎo)致無(wú)法有效控制軟土地基的沉降。%1.高速公路軟土地基沉降機(jī)理軟土地基沉降主要包括本體的壓密變形和地基沉降，前者可以通過(guò)選用優(yōu)質(zhì)路堤填料和提高施工壓實(shí)度來(lái)加以控制，且在施工期間就可以控制大部分沉降，后期沉降主要是由填料的蜩性變形引起。地基沉降占總沉降的大部分，固結(jié)壓縮沉降決定了其發(fā)展的形態(tài)，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)短取決于土性、排水條件等。許多研究資料和工程實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明，路基沉降大致表現(xiàn)為3個(gè)過(guò)程:1?加載后的瞬時(shí)變形，土顆粒問(wèn)的孔隙水來(lái)不及排岀，土體體積不發(fā)生變化，土體在荷載作用下的側(cè)向變形引起瞬時(shí)剪切變形，由于這時(shí)土體處于所謂彈性狀態(tài)

3、，所以沉降呈線性增長(zhǎng)，每一級(jí)荷載施加后沉降一時(shí)間曲線上都會(huì)呈現(xiàn)階梯狀變化；2?發(fā)展階段，隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，荷載在土顆粒和水之間重新分配，超孔隙水壓力逐漸消散，孔隙水逐步排出，土體產(chǎn)生壓密沉降，進(jìn)入彈塑性狀態(tài)，此階段也是沉降穩(wěn)定增長(zhǎng)階段，沉降一時(shí)間曲線呈加速增長(zhǎng)，斜率不斷增人；3?收斂階段，當(dāng)上部荷載不再增加，孔隙水壓力基本肖散完畢，主固結(jié)過(guò)程臨近結(jié)束時(shí)，土骨架的粘滯蠕變開(kāi)始出現(xiàn)，次固結(jié)變形所占比例變大，但一致的是其對(duì)總沉降的影響都很小，沉降隨時(shí)間繼續(xù)增大，但增加趨于緩慢,并逼近某個(gè)最終值。沉降時(shí)間曲線斜率逐漸減小,趨于水平。這一過(guò)程對(duì)于深厚軟土層則相當(dāng)漫長(zhǎng)，可能到沉降變形后期下部軟土的主固結(jié)也

4、尚未結(jié)束。三?高速公路軟土路基沉降預(yù)測(cè)方法1?分層總和法建立一維變形假定的基礎(chǔ)之上使用變形計(jì)算方法，這就是分層總和法，也就是范圍控制在地基壓縮層之內(nèi)，把土分成若干層，根據(jù)其特性和應(yīng)力狀態(tài)來(lái)區(qū)分，然后對(duì)各部分的壓縮量進(jìn)行計(jì)算，在側(cè)限條件Z下，參照土的壓縮性指標(biāo)，得出最后的總和。在具體的實(shí)踐過(guò)程中，一維變形的假定具有一定的誤差，所以使得得出的計(jì)算結(jié)果跟實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)非常大的誤差，再用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)Hl來(lái)調(diào)整在實(shí)際中的應(yīng)用，如下式所示：S=mS，在上式中：用S代表最終取值；用S'代表分層計(jì)算總和法值；m作為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，取值范圍是0.7?1?7。從理論方面上來(lái)分析，ni主要起到調(diào)整作用，在計(jì)算地基一維固結(jié)公式

5、時(shí)，由土體剪脹性而引起的變形可以不計(jì)。但是使用『調(diào)整之后的分層總和法，跟實(shí)測(cè)結(jié)果相比也會(huì)出現(xiàn)非常大的誤差，其原因是計(jì)算土的附加應(yīng)力和特性參數(shù)會(huì)出現(xiàn)一些導(dǎo)誤差，而且還會(huì)因?yàn)閙取值的不正確而產(chǎn)生誤差。m取值具有很大的空間，并且在取值標(biāo)準(zhǔn)上并不仔細(xì)，所以該法的最后結(jié)果具有一定的人為性。想要提高m取值，并且獲得準(zhǔn)確性，就要照顧到各種因素，比如軟土的強(qiáng)度、厚度、填土高度和加載方式等，這些都是需要照顧到的，同時(shí)還要顧慮到該區(qū)域經(jīng)驗(yàn)值的累加和統(tǒng)籌并進(jìn)行加強(qiáng)。2?有限元法有限單元法是應(yīng)用最為廣泛的一種方法之一，主要是通過(guò)假定介質(zhì)材料的連續(xù)力學(xué)性質(zhì)，對(duì)一般土體采用非線性彈性本構(gòu)模型或彈槊性本構(gòu)模型，綜合考慮地

6、基復(fù)雜的邊界條件、土體應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的非線性特性、土體的應(yīng)力丿力史和水與骨架上應(yīng)力的耦合效應(yīng)，模擬現(xiàn)場(chǎng)逐級(jí)加荷，求得任意時(shí)刻的沉降、水平位移等的變化，從而預(yù)測(cè)地基沉降變形等參數(shù)，為工程建設(shè)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。3.應(yīng)力血積法應(yīng)力面積法是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》中推薦使用的一種計(jì)算地基最終沉降量的方法，故又稱為規(guī)范方法。應(yīng)力面積法一般按地基土的天然分層面劃分計(jì)算土層，引入土層平均附加應(yīng)力的概念，通過(guò)平均附加應(yīng)力系數(shù)，將基底中心以下地基中Zi-1?zi深度范圍的附加應(yīng)力按等面積原則化為相同深度范圍內(nèi)矩形分布時(shí)的分布應(yīng)力大小，再按短形分布應(yīng)力情況計(jì)算土層的壓縮量，各土層壓縮量的總和即為地基的計(jì)算沉降

7、貝申.O4.應(yīng)力路徑法應(yīng)力路徑是指在外力作用下土中某點(diǎn)的應(yīng)力變化過(guò)程在應(yīng)力坐標(biāo)圖中的移動(dòng)軌跡。土體中任意一單元的變形和強(qiáng)度變化都與應(yīng)力路徑有關(guān)。應(yīng)力路徑法是用應(yīng)力軌跡表示現(xiàn)場(chǎng)在施工前、施工中及完工后地基中某點(diǎn)的應(yīng)力變化情況。應(yīng)力路徑法能夠促進(jìn)和發(fā)展新的更符合地基應(yīng)力狀態(tài)變化的室內(nèi)土工試驗(yàn)方法和成果分析方法。5.人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)法。由于路基沉降容易受到多種外界因索的影響，因此沉降變化的規(guī)律很難用明確的數(shù)學(xué)公式或