公路软基路堤施工动态监测PPT学习教案

140
St=-905-(9899
199
St=-982-(t-199)/[0.9974+0.0043*(t199)]
0.9817
316
St=-1058-(t-316)/[0.14691+0.0011*(t316)]
0.9684
418
St=-1084-(t-418)/[0.9360+0.0017*(t418)]
时间起点t0分别取停载后16天、64天、116天、175天、 292天、394天，计算的最终沉降量见表4—3。
计算时间起点t0
线性回归方程
相关系数 最终沉降量（mm）
40
St=-553-(t-40)/[0.1388+0.0015*(t-40)] 0.9996
1220
88
St=-739-(t-88)/[0.2196+0.0022*(t-88)] 0.9981
时间（天）
600
700
观测沉降量(mm) 填土高度(cm)
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预压期对预测结构的影响
K16+805预测沉降与实测沉降对比图（利用所有点）
填土高度（cm）
1000
t=721
t=165t=19 t=128 t=14
t=293
t=38
t=472 t=575
500
时间（天）
0
0
100
200
300
公路软基路堤施工动态监测
会计学
1
路堤施工稳定性控制
沉降观测
➢ 地表沉降观测
沉降板由钢底板、金属测杆和保 护套管三部分组成。钢底板尺寸约为 50×50cm，厚度为3cm；金属测杆 采用直径为42mm的热轧无缝钢管制 成，每节50cm，以螺扣相接；保护 套管采用直径为60mm聚氯乙烯硬套 管，每节长度与金属测杆相同。
式中，A、B和S∞通过指 数拟合法确定
A BC
D
沉降量
反弯点作起点日
图 3—5 双 曲 线 法 推 测 沉 降 量
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填土高度（cm） 800
600
400
200
0 0
-200
100
200
300
400
500
-400
-600
-800
-1000
-1200
-1400 沉降量（mm）
汕汾高速公路第一试验场
200
150
100
50
0 0
t(d)
100
200
300
400
500
600
700
800
不同的观测时间长度预测的最终沉降量
结论：利用双曲线法进行沉降预测，选择相同的时间起点， 观测时间长，可以利用的资料就越多，相关系数就越高，预 测就越准确，观测时间最好在九个月以上
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t0对预测精度的影响
50
后面的点预测出的Sf
0
t(d)
0
200
400
600
800
图4—10 不同方法预测出的最终沉降对比图
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图表明，利用后期相关性好的点，六个月的观 测资料比选用九个月所有点进行线性拟合时的 精度还要高，而九个月的观测资料就可以预测 出相当准的最终沉降。因此，在利用双曲线法 进行沉降预测时，可以根据观测点的相关性， 选取后期点进行拟合，从而以较少的观测资料 实现较高精度的预测，达到了缩短工期的目的 。
土体水平位移观测—测斜
仪器：测斜仪（活动式） 组成： 1、测头 2、测度仪 3、电缆：连接测头和测度仪 4、测斜管
d=50-75mm ,每节2-4m. 先埋设带导槽的测斜管， 间隔一定时间将测头放入管内 沿导槽滑动，测定斜度变化， 计算水平位移。
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路基施工稳定性控制
0.250
0.200
0.150
0.100
0.050
0.000 0
50
100
150
200
图4—9 利用预压期为175天的观测资料预测
t-to(天） 250
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利用所有的观测资料预测的最终沉降量为 1.730m，相关系数为0.9304， 利用后面7个点拟合，预测的最终沉降量为 1.313m，相关系数为0.9968，
116
St=-480-(t-24)/[0.1537+0.0010*(t24)]
141
St=-480-(t-24)/[0.1242+0.0013*(t24)]
175
St=-480-(t-24)/[0.1319+0.0012*(t24)]
269
St=-480-(t-24)/[0.1192+0.0013*(t24)]
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ΣΔu
孔隙水压力增量与荷
载增量曲线（ΣΔu～
ΣΔp曲线）不得产生
非线性向上转折，即
控制孔隙水压力与荷
载增量比不得突然增
大超过曲线的线性斜
率Ku值u： K p
u
初
Ku′
1
ku 1
ΣΔp 图3—4累积孔隙水压力增量与荷载增量关系曲线
式中 [Ku] —初孔隙水压力增量 与荷载增量曲线中早期测定的 线性关系的斜率；
u—孔隙水压力与荷载累积 p增量比。
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2、控制孔隙水压力u和荷载p的比值 只要地基中孔隙水压力u和荷载p之比小于
某一定值时，即可不断加载，不致造成地基失 稳，建议的控制指标为
u/p<0.5-0.6
判断地基是否失稳应将沉降、侧向位移、 孔隙水压力观测结果综合分析，而不能片面的 采用某一单一标准
管）、 接头、封盖和沉降磁环。
测量方式：回程测读
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沉降管与磁环
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• 孔隙水压力观测
测头埋设： 钻孔埋设法：
钻孔，孔底填干净砂， 测头放入，周围填砂，膨 胀土封孔。 压入法：
土质较软情况下，将头 缓缓压入埋设标高。上部 密封。
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钢选弦式孔压仪：
u K ( f02 f12 )
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利用现场沉降观测资料，预测后期沉降发展
1、双曲线法
H
填土高度
St
S0
t t0
(t t0 )
t t
式中：
(1)
O
to
A
So St S∞
St——压载后（填土完了）
BC
经过时间t时间的沉降量；
D
沉降量
S0——压载后t0时间的沉 降量；
反弯点作起点日 图 3—5 双 曲 线 法 推 测 沉 降 量
式中： u—总的孔隙水压力，u=u静+u超 k-常数，称为传感器系数，其数值与承压膜和钢弦
的尺寸及材料性质有关，由室内标定给出； f0-标准大气压下钢弦的自振频率，Hz； f1——某时刻的孔隙水压力作用下钢弦的自振频率， 通过测读不同时刻的钢弦自振频率，便可求出相应时 刻的孔隙水压力，Hz；
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400
500
600
700
800
-500 -1000 -1500
观测沉降量(mm) 填土高度(cm)
----预测沉降量（cm）
观测沉降量 九个月观测资料
十八个月、二十三个月的观测资料 一年、十五个月观测资料 六个月观测资料
五个月观测资料 三、四个月观测资料
-2000 沉降量（mm）
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Sf（cm） 250
5 0cm
5 0cm
5 0cm
螺扣相接处
热轧无缝钢管
板厚3cm 5 0cm
图 2—1 沉 降 板 构 造 示 意 图
5 0cm
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➢ 分层沉降观测 监测深层土体垂直位移。 仪器：分层沉降仪 组成： 地面接收器—钢尺沉降 仪，包括测头、量测电缆、 接收系统和绕线盘。 地下埋入部分：分层沉降 管（波纹状软塑料管或PVC
540
550
560
Sj-1/mm
570
580
S j 0.5995 S j1 232 .15
S 579 .65mm
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S/mm
300
t/d
200
300
400
500
600
700
800
400
实测值
双曲线法
指数法
500
浅岗法
600
指数法得到的沉降量较小，双曲线法和浅岗法拟合 的曲线的发展与实测值是吻合的，所以采用这两种 方法是比较合适的。
362
St=-480-(t-24)/[0.1226+0.0013*(t24)]
448
St=-480-(t-24)/[0.1206+0.0013*(t24)]
551
St=-480-(t-24)/[0.1203+0.0013*(t24)]
697
St=-480-(t-24)/[0.1202+0.0013*(t24)]
相关系数 0.9848 0.9924 0.9968 0.9982 0.9989 0.9992 0.9996 0.9998
最终沉降量（m） 1.480 1.249 1.313 1.249 1.249 1.249 1.249 1.249
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Sf(cm) 250
200
150
100 所有的点预测出的Sf
将求得的α、β和St、t0代入（1）式，此时若 已知任意时间t则可以预测沉降量St。 最终沉降量S∞：
S∞=S0+1/β (3) 用此方法推测t时的沉降，要求：
实测沉降时间至少在半年以上
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2、指数法
基本方程如下：
H
填土高度
t
St (1 Ae Bt )S
t
O
to
So St S∞
预测的最终沉降也比前者准确的多，这相当于 用一年的所有观测资料拟合计算的结果。
利用此方法得到预压期为116天、141天、 269天、362天、448天、551天和697天的最 终沉降见下表，预预测沉降与实测沉降对比见 下图。
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表 不同预压时间的预测结果
预压时间Δt（天）
线性回归方程
0.9592
1194 1228 1215 1163 1169
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提高预测精度的措施
尽量利用预压后期沉降观测资料进行拟合。
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（t-to）/（S-So）
0.450
0.400
0.350 0.300
y = 0.0008x + 0.1955 R2 = 0.9304
y = 0.0012x + 0.1319 R2 = 0.9968
京津塘 0.5
杭甬 ≤0.5
佛开 深汕试验段 泉厦
<0.5 0.5～0.6
0.2
规范规 定标准
≤0.5
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三、利用孔隙水压力控制路基稳定性
u(kg/cm2) 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 20
路堤填筑
t(days) 40 60 80 100 120 140 160 180 200 图3—3荷载—孔隙水压力—时间曲线图
利用地表沉降控制路基稳定性
中心沉降速率控制标准表（单位：cm/d）
公路 标准
京津塘
杭甬
佛开
深汕高速公
泉厦
规范规
高速公路 高速公路 高速公路 路试验段 高速公路 定标准
垂直沉降
1.0
≤1.0
<1.0
1.3～1.5
1.0
≤1.0
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利用侧向位移控制路基稳定性（单位：cm/d）
公路 标准
侧向位移
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（2）指数曲线法
St
401 (547 401)(1- 139.5 e0.0357(tt0 ) ) 547 401
S 547mm
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（3）浅岗法
Sj/mm
580 575 570 565 560 555 550
530
y = 0.5995x + 232.15 R2 = 0.9855
α，β——待定系数。
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如果将上式改写成下面的形式：
t t0 S tS0
(t t0 )
（2）
这里（t-t0）/（St-S0）-（t-t0）恰为斜率为β、截距α 的直线关系的方程式。待定系数α、β可以根据沉降观测 资料用图解法求出。 。
（t-to）/（S-So）
θ
t-to
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不同方法最终沉降量的比较 K27+240断面 双曲线法 指数法 浅岗法
最终沉降量 (m)
0.593
0.547 0.580
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结束
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汕揭高速公路沉降预测分析
1、k27+240断面沉降分析
累计观测时间为535天，在第273天停载，停载时
填土高度H为/cm 616.8cm
800
600 400
200 0
-200 0 -400
t/d 100 200 300 400 500 600 700 800
-600 -800
S/mm
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(t-t0)/(St-S0)dmm-1
（1）双曲线拟合法
2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0
0
y = 0.0052x + 0.1698 R2 = 0.9979
(t-t0) /d
100
200
300
400
500
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t 273 St 401 0.1698 0.0052 (t 273) S 593.31mm