高速公路软土地基沉降预测方法综述.doc

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1、高速公路软土地基沉降预测方法综述摘要：高速公路软土地基沉降直接影响公路行车安全，由于地基的沉降是长期而复杂的过程，决定了沉降预测的复杂性。本文对高速公路软土地基沉降预测方法进行简单探讨。关键词：高速公路；软土地基；地基沉降；沉降预测中图分类号：X734文献标识码：A%1.引言在高速公路路堤建设过程屮，为了控制施工进度，指导后期施工组织及安排并保证路堤的稳定和实用，需要对路基不同时刻的沉降和最终沉降量进行预测，尤其是针对以软土为地基的路基施工，由于路基实际土层的性质很复杂，针对软土地慕的沉降预测更为重要。软土地基在其顶部荷载及重力作用下产生压缩变形，引起基础沉降。软土作为一种特殊工程材料,土体

2、本身性质变异性较大，特性复杂，而且取样时容易受许多不确定因素的影响，导致无法有效控制软土地基的沉降。%1.高速公路软土地基沉降机理软土地基沉降主要包括本体的压密变形和地基沉降，前者可以通过选用优质路堤填料和提高施工压实度来加以控制，且在施工期间就可以控制大部分沉降，后期沉降主要是由填料的蜩性变形引起。地基沉降占总沉降的大部分，固结压缩沉降决定了其发展的形态，持续时间长短取决于土性、排水条件等。许多研究资料和工程实测数据表明，路基沉降大致表现为3个过程:1・加载后的瞬时变形，土颗粒问的孔隙水来不及排岀，土体体积不发生变化，土体在荷载作用下的侧向变形引起瞬时剪切变形，由于这时土体处于所谓弹性状态

3、，所以沉降呈线性增长，每一级荷载施加后沉降一时间曲线上都会呈现阶梯状变化；2•发展阶段，随着时间的增长，荷载在土颗粒和水之间重新分配，超孔隙水压力逐渐消散，孔隙水逐步排出，土体产生压密沉降，进入弹塑性状态，此阶段也是沉降稳定增长阶段，沉降一时间曲线呈加速增长，斜率不断增人；3•收敛阶段，当上部荷载不再增加，孔隙水压力基本肖散完毕，主固结过程临近结束时，土骨架的粘滞蠕变开始出现，次固结变形所占比例变大，但一致的是其对总沉降的影响都很小，沉降随时间继续增大，但增加趋于缓慢,并逼近某个最终值。沉降时间曲线斜率逐渐减小,趋于水平。这一过程对于深厚软土层则相当漫长，可能到沉降变形后期下部软土的主固结也

4、尚未结束。三•高速公路软土路基沉降预测方法1•分层总和法建立一维变形假定的基础之上使用变形计算方法，这就是分层总和法，也就是范围控制在地基压缩层之内，把土分成若干层，根据其特性和应力状态来区分，然后对各部分的压缩量进行计算，在侧限条件Z下，参照土的压缩性指标，得出最后的总和。在具体的实践过程中，一维变形的假定具有一定的误差，所以使得得出的计算结果跟实测数据出现非常大的误差，再用经验系数Hl来调整在实际中的应用，如下式所示：S=mS，在上式中：用S代表最终取值；用S'代表分层计算总和法值；m作为经验系数，取值范围是0.7〜1・7。从理论方面上来分析，ni主要起到调整作用，在计算地基一维固结公式

5、时，由土体剪胀性而引起的变形可以不计。但是使用『调整之后的分层总和法，跟实测结果相比也会出现非常大的误差，其原因是计算土的附加应力和特性参数会出现一些导误差，而且还会因为m取值的不正确而产生误差。m取值具有很大的空间，并且在取值标准上并不仔细，所以该法的最后结果具有一定的人为性。想要提高m取值，并且获得准确性，就要照顾到各种因素，比如软土的强度、厚度、填土高度和加载方式等，这些都是需要照顾到的，同时还要顾虑到该区域经验值的累加和统筹并进行加强。2•有限元法有限单元法是应用最为广泛的一种方法之一，主要是通过假定介质材料的连续力学性质，对一般土体采用非线性弹性本构模型或弹槊性本构模型，综合考虑地

6、基复杂的边界条件、土体应力应变关系的非线性特性、土体的应力丿力史和水与骨架上应力的耦合效应，模拟现场逐级加荷，求得任意时刻的沉降、水平位移等的变化，从而预测地基沉降变形等参数，为工程建设提供基础数据。3.应力血积法应力面积法是国家标准《建筑地基基础设计规范》中推荐使用的一种计算地基最终沉降量的方法，故又称为规范方法。应力面积法一般按地基土的天然分层面划分计算土层，引入土层平均附加应力的概念，通过平均附加应力系数，将基底中心以下地基中Zi-1〜zi深度范围的附加应力按等面积原则化为相同深度范围内矩形分布时的分布应力大小，再按短形分布应力情况计算土层的压缩量，各土层压缩量的总和即为地基的计算沉降

7、貝申.O4.应力路径法应力路径是指在外力作用下土中某点的应力变化过程在应力坐标图中的移动轨迹。土体中任意一单元的变形和强度变化都与应力路径有关。应力路径法是用应力轨迹表示现场在施工前、施工中及完工后地基中某点的应力变化情况。应力路径法能够促进和发展新的更符合地基应力状态变化的室内土工试验方法和成果分析方法。5.人工神经网络预测法。由于路基沉降容易受到多种外界因索的影响，因此沉降变化的规律很难用明确的数学公式或