路基沉降常用預(yù)測(cè)方法.ppt

路基沉降 常用預(yù)測(cè)方法,地基在荷載作用下，沉降將隨時(shí)間發(fā)展，其發(fā)展規(guī)律可以通過(guò)土體固結(jié)原理進(jìn)行數(shù)值分析來(lái)估算。但是由于固結(jié)理論的假定條件和確定計(jì)算指標(biāo)的試驗(yàn)技術(shù)上的問(wèn)題，使得實(shí)測(cè)地基沉降過(guò)程數(shù)據(jù)在某種意義上較理論計(jì)算更為重要。 通過(guò)大量的沉降觀測(cè)資料的積累，可以找出地基沉降過(guò)程的具有一定實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的變形規(guī)律，還可以根據(jù)路基施工時(shí)的實(shí)測(cè)沉降資料和已取得的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行估算，是工程中最為常用的方法。通常利用沉降資料進(jìn)行預(yù)測(cè)路堤沉降隨時(shí)間發(fā)展的常用方法有以下幾種：,一、雙曲線法,雙曲線方程為： a、b將荷載不再變化后的3組早期實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)代入 上式組成方程組求得的系數(shù)；,沉降計(jì)算的具體順序： 1、確定起點(diǎn)時(shí)間(t0)，可取填方施工結(jié)束日為t0 2、根據(jù)實(shí)測(cè)資料計(jì)算t（St-S0），見(jiàn)圖1。,圖1 用實(shí)測(cè)值推算最終沉降的方法,3、繪制t與t/(St-S0)的關(guān)系圖，并確定系數(shù)a，b見(jiàn)圖2。 4、計(jì)算St 5、由沉降時(shí)間雙曲線關(guān)系推算出S-t曲線。,圖2 求a，b方法,上述公式反映了平均沉降速度，按雙曲線規(guī)律減少的假定前提下繪出的。 說(shuō)明： 起點(diǎn)日之前的沉降量S0即為初期沉降量，見(jiàn)圖1。 圖1，預(yù)壓時(shí)間至少應(yīng)大于三個(gè)月，否則偏差大。 當(dāng)?shù)鼗翞槌蓪拥鼗鶗r(shí)，應(yīng)分層繪制各層沉降過(guò)程線，否則會(huì)對(duì)殘余沉降估計(jì)偏低。 雙曲線法是一種經(jīng)驗(yàn)方法，推算原理不強(qiáng)，理論性不夠明確，也會(huì)因?qū)崪y(cè)沉降時(shí)間不夠，無(wú)法用雙曲線法推測(cè)，但比較簡(jiǎn)單明了，所以有一定的實(shí)用性。,二、固結(jié)度對(duì)數(shù)配合法（三點(diǎn)法）,該法由曾國(guó)熙于1959年提出。 由于固結(jié)度的理論解普遍表達(dá)式為： （2-1） 不論豎向排水、向外或向內(nèi)徑向排水，或豎向和徑向聯(lián)合排水等情況均可使用，所不同的只是 、 值。 根據(jù)固結(jié)度定義: （2-2） 式中： Sd一瞬時(shí)沉降量 一最終沉降量,由式(2-1)和式(2-2)聯(lián)立可得: 為求t時(shí)刻的沉降，上式右邊有四個(gè)未知數(shù)，即S、Sd、 、 。在實(shí)測(cè)初期沉降一時(shí)間曲線(S-t)上任意選取三點(diǎn):(t1,.S1),(t2, S2), (t3,S3)并使t3-t2=t2-tl，將上述三點(diǎn)分別代入上式中，聯(lián)立求解得參數(shù)和最終沉降量S以及Sd的表達(dá)式，其中Sd的表達(dá)式中還含有這個(gè)變量。一般在求Sd時(shí)，可采用理論值： ,將所求得的 ,S, Sd分別代入式(2-3)中便可取得任意時(shí)刻的沉降。,以下是具體求解過(guò)程： 由此解得,三、拋物線法,河海大學(xué)通過(guò)對(duì)滬寧高速公路塑板處理段的工后沉降資料分析，發(fā)現(xiàn)公路完建后的沉降曲線在初期并不表現(xiàn)雙曲線或指數(shù)曲線的形式，而在沉降一時(shí)間對(duì)數(shù)坐標(biāo)系(S-lnt)中沉降曲線可由兩部分組成： 第一部分可由拋物線來(lái)擬合，第二部分即次固結(jié)部分可由直線擬合; 第一部分和第二部分發(fā)生的量級(jí)和時(shí)間取決于土層固結(jié)后達(dá)到的孔隙比所對(duì)應(yīng)的當(dāng)量固結(jié)應(yīng)力，只要運(yùn)營(yíng)期的有效應(yīng)力小于預(yù)壓期末的固結(jié)應(yīng)力，次固結(jié)可以忽略不記，否則，就應(yīng)該考慮次固結(jié)的影響。,實(shí)踐證明，除有機(jī)質(zhì)含量很高的土外，沉降量主要集中在第一部分，沉降曲線的一般表達(dá)式為： S =a(lgt)2 +b*lgt +c （3-1） 式中參數(shù)a, b, c可用優(yōu)化方法求得。 應(yīng)用該法，僅需掌握短期的實(shí)測(cè)資料即可求得滿足工程精度要求的工后沉降量及鋪筑路面時(shí)對(duì)應(yīng)的沉降速率，并可以及時(shí)指導(dǎo)施工，該法實(shí)際推算結(jié)果比雙曲線法更加可靠。,四、指數(shù)曲線法,指數(shù)法方程為 （4-1） 式中:Sm最終沉降; A, B系數(shù)求法同雙曲線法中a, b。 上兩式簡(jiǎn)單實(shí)用，但是前提是假定荷載一次施加或者突然施加的，這與實(shí)際情況不符，因此上述方法尚可改進(jìn)，下面的修正指數(shù)曲線法將路堤荷載分為若干個(gè)加載階段，將各級(jí)荷載增量所引起的沉降疊加。,五、修正指數(shù)曲線法,對(duì)于多級(jí)加荷的、路堤沉降曲線“臺(tái)階狀”發(fā)展的情況，可把常規(guī)的指數(shù)曲線模型拓展為,圖3 加荷與沉降發(fā)展曲線,（5-1） 式中：m 為加荷的總級(jí)數(shù)； t 為沉降預(yù)測(cè)時(shí)刻ti 到第k 級(jí)荷載施加時(shí)刻tk的時(shí)間間隔(圖3)； Sk 為第k 級(jí)荷載增量所引起的最終沉降量，當(dāng)加荷速率與土層狀況不變時(shí)， Sk 與Pk 比值近似為定值，若令C 為比例常數(shù)，則有 Sk= C Pk ， Pk為第k 級(jí)荷載增量； A，B，C 均為反應(yīng)土體固結(jié)性質(zhì)的參數(shù)，設(shè)其與荷載的施加無(wú)關(guān)，視為常量。式4-1就變?yōu)椋?根據(jù)沉降實(shí)測(cè)值，采用試算法確定式(4-2)中的參數(shù)A，B，C；將已確定出的參數(shù)帶回上述經(jīng)驗(yàn)公式模型中，分別計(jì)算各級(jí)荷載在ti時(shí)刻所引起的沉降量，將各級(jí)荷載在ti時(shí)刻所引起沉降量進(jìn)行疊加，即得ti 時(shí)刻總沉降量。,六、沉降速率法,方程為 式中： Sc固