2018年地基沉降的计算方法.doc

地基沉降的计算方法 　　地基沉降的计算方法 地基在荷载作用下沉降将随时间发展其发展规律可以通过土体固结原理进行数值分析来估算。但是由于固结理论的假定条件和确定计算指标的试验技术上的问题使得实测地基沉降过程数据在某种意义上较理论计算更为重要。通过大量的沉降观测资料的积累可以找出地基沉降过程的具有一定实际应用价值的变形规律还可以根据路基施工时的实测沉降资料和已取得的经验进行估算是工程中最为常用的方法。根据经验沉降预测一般要经过36个月恒载或预压的观测才能建立。曲线回归法法是变形预测最常用的方法德国无碴轨道的经验认为当曲线回归的相关系数不低于0.92时所确定的沉降变形趋势是可靠的当预测的6个月以后的沉降与实际沉降的偏差小于8mm时说明预测是稳定的但要达到准确的预测还要求最终建立沉降预测的时间t应满足下列条件 st/st??75 式中 st t时间的沉降观测值 st? 预测的总沉降。 通常利用沉降资料进行预测路堤沉降随时间发展的常用方法有以下几种 1 双曲线法 双曲线方程为 btatSSt0 3.3.2-1 bSSf10 3.3.2-2 式中tS——时间t时的沉降量 fS——最终沉降量t? S0——初期沉降量t0 a、b——将荷载不再变化后的3组早期实测数据代入上式组成方程组求得的系数。 沉降计算的具体顺序 1 确定起点时间t0可取填方施工结束日为t0 2 就各实测计算tSt-S0见图3.3.2-1 3 绘制t与t/St-S0的关系图并确定系数ab见图3.3.2-2 4 计算St 5 由双曲线关系推算出沉降S时间t曲线。 图3.3.2-1 用实测值推算最终沉降的方法 图3.3.2-2 求ab方法 双曲线法是假定下沉平均速率以双曲线形式减少的经验推导法要求恒载开始实测沉降时间至少半年以上。 2 固结度对数配合法三点法 由于固结度的理论解普遍表达式为 teU1 3.3.23 不论竖向排水、向外或向内径向排水或竖向和径向联合排水等情况均可使用所不同的只是、值。 根据固结度定义: ddttSSSSU 3.3.2-4 式中 Sd ――瞬时沉降量 S――最终沉降量。 由式3.3.23和式3.3.2-4联立可得: 1ttdteSeSS 3.3.2-5 为求t时刻的沉降上式右边有四个未知数即S、Sd、、。在实测初期沉降一时间曲线S-t上任意选取三点:t1S1t2S2 t3S3并使t3-t2t2-tl将上述三点分别代入上式中联立求解得参数和最终沉降量S以及Sd的表达式其中Sd的表达式中还含有这个变量。一般在求Sd时可采用理论值或根据实测资料计算将所求得的βS Sd分别代入式3.3.2-5中便可得出任意时刻的沉降。 以下是具体求解过程 1111tdteSeSS 3.3.2-6 121212eSeSSd 3.3.2-7 　　3313eSeSSd 3.3.2-8 由此解得 231221SSSSett 3.3.2-9 231212ln1SSSStt 3.3.2-10 　　2312232123SSSSSSSSSSS 3.3.2-11 eeSSStd1 3.3.2-12 a. 连接St曲线时应对St曲线进行光滑处理即尽量使曲线光滑使之成为规律性较好的曲线然后再在曲线上选点 b. 为了减少推算误差提高预测精度要求三点时间间隔尽可能大即选取的t2t1尽可能大因此要求预压时间长 c. 本法要求实测曲线基本处于收敛阶段才可进行。 3 抛物线法 对于有些情况沉降曲线在初期并不表现双曲线或指数曲线的形式而在沉降一时间对数坐标系S-lnt中沉降曲线可由两部分组成第一部分可由抛物线来拟合第二部分即次固结部分可由直线拟合第一部分和第二部分发生的量级和时间取决于土层固结后达到的孔隙比所对应的当量固结应力只要运营期的有效应力小于预压期末的固结应力次固结可以忽略不记否则就应该考虑次固结的影响。 实践证明除有机质含量很高的土外沉降量主要集中在第一部分沉降曲线的一般表达式为 S algt2 blgt c 3.3.2-13 式中参数a b c可用优化方法求得。 4 指数曲线法 指数法方程为 mBttSAeS1 3.3.2-14 式中Sm――最终沉降 AB――系数求法同双曲线法中ab。 指数曲线法和双曲线法简单实用但是前提是假定荷载一次施加或者突然施加的这与实 　　际情况不符因此其方法尚待改进下面的修正指数曲线法将路堤荷载分为若干个加载阶段将各级荷载增量所引起的沉降叠加。 5 修正指数曲线法与修正双曲线法 图3 加荷与沉降发展曲线 对于多级加荷的、路堤沉降曲线“台阶状”发展的情况可把常规的指数曲线或双曲线模型拓展为 mkkBttSAeS11 3.3.2-15 Stm1tokttKSS 3.3.2-16 式中m 为加荷的总级数t 为沉降预测时刻ti 到第k 级荷载施加时刻tk的时间间隔图3 S