7.13 砂體的沉降分析

7.13砂體的沉降分析砂體的沉降分析砂體的沉降是指松散砂土在受到重載或加劇排水條件下，由于重力作用下向下幅度的變形過程，它是土工工程領(lǐng)域中的一個(gè)重要的研究方向。砂體的沉降會(huì)引起土體結(jié)構(gòu)的變化，甚至?xí)?dǎo)致工程中的沉降問題，影響工程的使用，穩(wěn)定性等。因此，砂體的沉降問題迫切需要研究，以保證工程的安全性和穩(wěn)定性。1.沉降機(jī)理砂體的沉降機(jī)理可以通過孔隙水壓發(fā)生變化進(jìn)而影響體積進(jìn)行解釋。在沒有負(fù)荷作用下，土粒間間隙充填的是空氣或水分子，此時(shí)所處的壓力為大氣壓力或與之接近的液態(tài)分壓力。當(dāng)外界施加了壓力，例如重載，為了保持原有的體積，水分子和空氣會(huì)逐漸被壓縮，并導(dǎo)致孔隙水壓升高，為了保持體積不變，這個(gè)高壓力會(huì)推動(dòng)土粒間分立的孔隙水向外排放，這一過程就是土體的“滲流”過程。因此，土體在遭受集中載荷時(shí)會(huì)產(chǎn)生沉降。2.沉降計(jì)算對(duì)于砂體的沉降計(jì)算，通常根據(jù)土壤特性，工程情況和負(fù)荷等因素進(jìn)行計(jì)算。目前較為常用的計(jì)算方法包括羅氏菲爾德公式，密碼公式，霍爾曼公式等。2.1羅氏菲爾德公式羅氏菲爾德公式是一種根據(jù)砂體的物理性質(zhì)和受力情況推導(dǎo)的沉降公式。公式的計(jì)算方法是：Δh=(q/【E(1-μ^2)】)*Ln(1+z/H)，其中，Δh為沉降量，q是單位面積的負(fù)載，E是彈性模量，μ是泊松比，z是砂體中心處的深度，H是砂體的厚度。2.2密碼公式密碼公式是德國(guó)工程師密碼提出的一種計(jì)算沉降的公式。試驗(yàn)表明，這種公式計(jì)算結(jié)果精度較高，適用范圍比較廣泛。密碼公式的計(jì)算方法是：Δh=[q/γz][1+e/(z+H)]*Ln[(H+e)/e]，其中，Δh為沉降量，q是單位面積的負(fù)載，γ為土體的重力，z是砂體中心處的深度，H是砂體的厚度，e是壓實(shí)系數(shù)。2.3霍爾曼公式霍爾曼公式是美國(guó)工程師霍爾曼提出的一種計(jì)算砂體沉降的公式。這種公式適用于土體的厚度較大的情況。公式的計(jì)算方法是：Δh=(q/【2πa(1-μ^2)】)*[(1-2μ)*Ln(1+L1/a)+μ*Ln(1+L2/a)]，其中，Δh為沉降量，q是單位面積的負(fù)載，μ是泊松比，a是壓實(shí)深度，L1和L2是特定比例的水平和垂直邊界線距砂體中心的距離。3.沉降影響因素砂體的沉降具有多種影響因素，包括其自身物理性質(zhì)，地表負(fù)荷，地下水位等等。其中，最常見的影響因素是負(fù)荷大小和時(shí)間，壓實(shí)系數(shù)，泊松比等。3.1負(fù)荷大小和時(shí)間負(fù)荷大小和時(shí)間是影響砂體沉降的主要原因。一般來說，負(fù)荷越大，沉降量也就越大。同時(shí)，砂體會(huì)隨著時(shí)間的增加逐漸發(fā)生沉降，沉降率也會(huì)逐漸減緩。3.2壓實(shí)系數(shù)壓實(shí)系數(shù)是砂體的物理性質(zhì)之一，其值與砂體體積變化率相關(guān)。壓實(shí)系數(shù)越大，砂體沉降量也就越大。同時(shí)，壓實(shí)系數(shù)和泥土的固結(jié)性質(zhì)有關(guān)，在固結(jié)層中通常為較大值。3.3泊松比泊松比是描述材料變形規(guī)律的一個(gè)物理學(xué)參數(shù)，其值表示材料的壓縮性。當(dāng)泊松比較小時(shí)，砂體傾向于發(fā)生彈性變形，沉降量也相對(duì)較?。划?dāng)泊松比較大時(shí)，由于砂體的壓縮性增加，砂體的沉降量也會(huì)相應(yīng)增加。4.沉降控制措施為了避免砂體沉降對(duì)工程造成影響，需要通過一系列措施對(duì)其進(jìn)行控制。常見的控制措施包括，改善砂體物理性質(zhì)，減少地表負(fù)荷，控制地下水位等。4.1改善砂體物理性質(zhì)改善砂體物理性質(zhì)的措施包括增加土體密實(shí)度，提高坑面水平度等。這些措施可以有效的降低砂體的沉降量。4.2減少地表負(fù)荷在施工過程中，可以通過減少施工機(jī)械的數(shù)量，限制交通車輛的通行頻率等措施減少地表負(fù)荷，有效地控制砂體沉降量。4.3控制地下水位地下水位的升高會(huì)導(dǎo)致土體孔隙水壓的升高，增加砂體的沉降量。因此，在工程可以設(shè)置水泵井，降低地下水位，以控制砂體沉降。綜