填方地基沉降计算的方法的探讨.doc

填方地基沉降计算的方法的探讨 　　摘要：目前在西部山区随着基础设施的大力兴建，填方地基日益增多，而填方地基的沉降变形计算方法还研究的并深入。在已有研究的基础上，首先对已有的计算方法进行了评述，其次参考常用的分层总和方法，提出了针对山区填方地基长期沉降变形的计算方法。 　　关键词：填方；地基沉降；计算方法 　　中图分类号：TU 443 文献标识码：A 　　 　　 　　 　　1引言 　　随着我们国家西部大开发战略的深入实施，西部山区的基础设施建设发展迅速，由此带来的填方工程日益增多，但是目前专门针对山区填方地基的沉降变形计算方法还较少见，本文结合已有的一些文献资料对当前用于山区填方沉降变形计算的方法进行整理归纳和分析，并在此基础上对常用的计算方法进行了改进，提出了针对山区填方地基的沉降变形计算方法。 　　2已有计算方法评述 　　2.1分层总和方法 　　《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）[1]中规定的一般建筑地基最终沉降变形的计算方法为分层总和法： 　　 （1） 　　式中：S--- 地基最终变形量(mm)； 　　S---按分层总和法计算出的地基变形量； 　　ψs---沉降计算经验系数，根据地区沉降观测资料及经验确定，无地区经验时可参考规范建议值； 　　n---地基变形计算深度范围内所划分的土层数； 　　P0---对应于荷载效应准永久组合时的基础底面处的附加压力(kPa)； 　　Esi---基础底面下第i层土的压缩模量，应取土的自重压力至土的自重压力与附加 　　压力之和的压力段计算(MPa)； 　　zi,zi-1---基础底面至第i层土、第i-1层土底面的距离(m)； 　　ai,ai-1---基础底面计算点至第i层土、第i-1层土底面范围内平均附加应力系数，可按照《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）附录K采用。 　　上述分层总和法主要用来计算山区填方地基下面原软弱地基的主固结变形，此方法再结合一维饱和固结理论的公式用来计算任意时刻t的原软弱地基沉降变形发展的情况。 　　从规范推荐的分层总和法沉降公式的假设及推导过程可知，该法的理想运用条件是细粒土、饱和、骨架线弹性、小变形、渗流符合达西定律。实践中除软土较适合外，大量的非饱和细粒土、粗粒土就不完全符合了。规范法引进了沉降经验系数，很大程度上弥补了土的工程性质的不同、选用的压缩模量与实际的出入、土层的非均质对应力分布的影响、荷载性质的不同等因素对公式计算结果的影响，使之适用于一般的非饱和细粒土，但是对于不同的地域的土体，沉降经验系数的选取往往与规范建议值不符，还需现场实测作指导。 　　另外，需要指出的是如果用上述分层总和法来计算山区常用的粗粒土尤其是碎石料的沉降变形，基本上是计算的粗粒土在较短时间内就能完成的瞬时变形。而粗粒料填筑体本身工后长期变形，还需通过其它方法来计算。 　　2.2实测分析法 　　此方法主要是指基于实测沉降变形数据来对高填方体的沉降变形进行预测分析，这是一种重要而有实际意义的方法。一般需要对长期大量的变形监测数据进行分析，然后用较为简单的计算模型进行拟合，得到相关计算参数，进而对填筑体以后尚未发生的沉降变形做出预测。总体上又可以分为两类：经验模型回归分析法和半理论方法。 　　 （1）经验模型法 　　基于实测数据的经验模型回归拟合方法主要是用比较简单的数学函数模型进行拟合计算，由于其直观简便，所以是实际工程中常用的一种填方体沉降变形简化计算方法。常用的计算模型种类繁多，主要有双曲线模型、指数模型、对数模型等。 　　应用较多的双曲线法，一般从地基实测时间与沉降关系曲线上的拐点开始，采用双曲线拟合： 　　（2） 　　式中：St―推算出的t时刻沉降值； 　　S0―对应拐点处的沉降值（瞬时沉降）； 　　t― 自拐点处起开始计算的时间； 　　a、b―曲线拟合参数。 　　在实际拟合时，通常将式（2）进行变换，得到： 　　（3） 　　从而可以直接拟合t/(S-S0)与时间t的线性关系，所得到直线的截距和斜率即为a和b。将a和b代入式（2）既可计算填方体任意时刻的沉降变形。 　　（2）半理论法 　　此类方法基于一定的理论基础，推导出相应的简化计算公式，再利用实测数据得到相关参数，最后就可以根据这些简化模型预测填方体未来的沉降变形，如Asaoka方法[2]、灰色系统[3]、星野法[4]等。 　　一般来说应用此类计算方法须有足够长期的观测资料才具有较高的可信度，然而目前山区填方工程中能达到这个要求的却不多。很多方法通常要求观测数据具有等时性（Asaoka法、灰色系统等），而一般工程中也很难满足此要求，所以很多学者提出用三次样条插值、抛物线插值等方法得到等时沉降数据。不同插值方