浅谈软土路基工后沉降分析方法

２００９矩
（２）通过对大量观测资料的分析表明，工后沉降 速率与工后沉降间具有线性关系．只是不同沉降速 率区间存在不同的收敛规律，建议按工后沉降速率 实测区间选择不同的拟合方程． （３）在类似的工程实践中，也应该采用多种常用 的方法对工程的最终沉降量进行推算，并对推算所 得的结果加以比较，从而找到最适合的推算方法，以 利于工程质量的提高． 参考文献
第１９卷第３期
２００９年９月
湖南工程学院学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈｕｎａｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｖ０１．１９．Ｎｏ．３
Ｓｅｐｔ．２００９
浅谈软４－路基－ｒ＂后沉降分析方法
陆文林，袁建伟
（长沙理工大学土木建筑学院，长沙４１００７６）
摘要：在软土地基上修建公路、城市道路，如何控制路基的沉降、沉降速率和工后沉降量是影响路面 质量、行车安全、使用寿命等的关键性问题；而如何通过现有的实测沉降资料来准确计算和预测工后沉 降是我们现在亟待解决的问题．结合东莞西部干道软土路基沉降实测资料采用不同分析方法运用沉降 曲线拟合进行工后沉降量推算，从而得到适用软土路基工后沉降的实用分析方法． 关键词：软土路基；工后沉降；浅冈法；沉降速率法 中图分类号：ＴＵ４７１．８文献标识码：Ａ文章编号：１６７１—１１９Ｘ（２００９）０３－－００８３－－０４ 三模式法与神经网络法等‘１］［２］．本文主要介绍前两
［３］潘林有，等．软土地基实测沉降的拟合和预测［Ｊ］．哈尔 滨工业大学学报，２００４，（１１）． ［４］张丽丽．软土路基沉降计算及预测方法研究［Ｄ］．西安 建筑科技大学，硕士学位论文，２００６－－０６． ［５］刘涌江，等．高速公路路堤稳定性与沉降变形规律研 究［Ｊ］．公路交通技术，２００５，（５）． ［６］宰金珉，等．成长曲线在地基沉降预测中的应用［Ｊ］．南 京建筑工程学院学报，２０００． ［７］殷宗泽，等．沪宁高速公路地基沉降有限元计算分析 ［Ｊ］．水利水电科技进展，１９９８，（２）． ［８３赵明华，等．软土路基沉降发展规律及其预测［Ｊ］．中南
剩余 沉降 量（ｒａｍ）
６ ４ １６
０．８７ ０．８９ ｏ．８４ ０．８９
０．９４
０．９７ ０．９９ ０．９７ ０．９８ ０．９９
１．０５ Ｏ．９９
１．１６ ０．５２ １．１０
２７２ ５７０ ５４６ ８２４
２７２ ５７６ ５４９ ８２５
２７１ ５６７ ５４３ ８１７
１７８ ３４７
４５１ １１５６
Ｏ．９８ ０．９８ ０．９９
孽 蓝
ｏ
§啪
３ｍ
ｌ一
咱口Ｄ
Ｅ玉亟匿蚤三萤亟固
图４ Ｋ０＋３２８荷载～沉降一时间关系图
沉降推算值采用沉降速率法预测效果最佳． （２）从分析计算的结果来看，双曲线法计算出的
万方数据
湖南工程学院学报 固结度偏小，而指数曲线法和星野法计算出的固结 度偏大．双曲线法计算的结果偏小的原因可能是由 于双曲线法是一种纯经验的曲线拟合方法计算路基 的最终沉降量，在选取不同Ｓ、ｔ值时人为因素对计 算结果的准确性的影响较大．对数曲线法和星野法 计算的结果偏大的原因可能是一些人为因素包括： 较合适用于推算最终沉降量的方法．
万方数据
第３期
陆文林等：浅谈软土路基工后沉降分析方法
表２沉降速率法推算各断面中心点最终沉降量表
８５
桩号
Ｋ０－｝－０２８ ＫＯ＋１７８ ＫＯ＋３２８ ＫＯ＋３７８ Ｋ０＋４２８
ｓｏ（ｒａｍ）
１４９ １７８ ３４６
Ｓｔ（ｍｒｎ） １７５ ２６８ ５６０ ５３６
８１３
ＡＳｃ ０．９２６３
１．１０２５
卢
－－０．００３１ －－０．００３７ －－０．００６４ －－０．００７１ －－０．００８８
义［１Ｉ． 的．
霎一Ｇ妻 磊一ＬＶ孤
设ｔ时刻的沉降为Ｓ∞，则有：
广Ｈ
０１， （１）
Ｓ（ｆ）一ｌ
ｅｄｚ
ｆＨ ｒＨ
（２） ｅ。ｄｚ＝ （３）
．．．ｓ（１）＝Ｉ耐ｚ＝ｃ。ｌ
Ｇ｛ｅ：（“。；ｆ订一ｅｄ“。。ｏ））
在荷载一定的条件下，式（１）与式（３）式是等价 ５＋口１ｓ７＋口２，＋……＋口。Ｓ‘竹）－ｔ－ｌ…・＝Ｃ
［１］龚晓南．高等土力学［Ｍ］．浙江大学出版社，１９９６． ［２］交通部．公路软土地基路堤设计与施工技术规范［ｓ］．
（ＪＴＪ０１７—９６）．
三点选取的间隔出、施工干扰、加载方式及加载速
率等的影响．星野法的计算结果与所取的参照点的 联系密切，不同点所得出的结果偏差较大，同时，星 野法计算出的最终沉降量偏小，该法只能用于沉降 实测曲线基本处于收敛阶段时． （３）从荷载一沉降一时间曲线上看，填土加载初 期由于机械经过、插板局部卸土堆积过高等因素，有 沉降过大现象，曲线起伏变化较大；填第二层土后沉 降曲线与施工加载情况相符，加载期沉降大，间歇期 缓和下来，呈明显的规律性；在填筑预压土期间，沉 降曲线出现转折、明显下沉，主要由于预压土填筑速 率过快，没有严格分层施工；满载后，曲线渐趋平缓． 由于这些原因，可能影响了双曲线、指数曲线和星野 法所推算的最终沉降值，使结最终沉降量与实际沉 降量有所偏差，影响了沉降预测的准确性．
４５１
６４７
８２５
２
不同拟合方法预测最终沉降量和工后沉
法、星野法和Ａｓａｏｋａ法五种方法由实测沉降资料推
殴
一
算最终沉降量，计算出剩余沉降量，现将各曲线拟合
本次同时采用双曲线法、沉降速率法、指数曲线
表３各种方法推算的最终沉降量及固结度
桩号
Ｋ０＋０２８ Ｋ０＋１７８ ＫＯ＋３２８ Ｋ０＋３７８ ＫＯ＋４２８
ｎ 磁
Ｓｆ＝［（仇一１）芋＋Ｕ］ｓ
Ｕ一１一粥～加
后，即可求得Ｓ及ｍ值和最终沉降＆、Ｇ及Ｃ。．
根据不同的地基条件，由下式计算固结系数Ｃ口、
Ｃ＾： （１５） Ｊ９一番 卢一箍＋毋‰）６１（ｕｗ Ｆ Ｐ一４Ｈ２ （咒）碰
式中：ｍ——综合性修下系数； 只——ｚ时累计荷载； Ｐｏ——总的累计荷载； Ｕ——＃时的固结度。
在恒载条件下，可导得沉降速率［９］为：
Ｓ—ＡＳ。ｅ—ｐ‘ Ｂ
／Ｌ／Ｌ／Ｌ／ｋ
式中：Ｈ——最大排水距离；
Ｇ、Ｃ＾——分别为竖向、水平固结系数． 下表为沉降速率法预测分析的推算结果与过 程：
Ａ一嘉妻１吼（ｅＰ＇．－－挑・）
式中：吼——第咒级的加荷速率； “、“一。——第咒级加荷的终点和始点时间．
Ｍ 、，、，、，、，
１工后沉降预测分析方法
本文计算路基最终沉降量是采用根据现场实测 资料来推算沉降量，其基本思想是用一定形式的曲 线来拟合实测曲线，求出必要的拟合参数，再来反算 沉降．软土沉降分析方法有很多，包括浅冈法、沉降 速率法、指数曲线法、双曲线法、星野法，还有一些比 较常用的方法如泊松法、抛物线法、ＧＭ（１，１）灰色 模型、Ｖｅｒｈｕｌｓｔ灰色模型、Ｇｏｍｐｅｒｔｚ成长模型、 Ｐｅａｒｌ成长模型、Ｗｅｉｂｕｌｌ成长模型、ｓ—ｌｇｔ曲线法、
（７）
式中：ＣＩ＝面／－Ｆ：
（双面排水）
ｃ・＝瑟（单面排水）
（６）最终沉降量Ｓ，，如图１所示，Ｓ，ｊ—Ｓ一，时， 即回归直线与４５。直线的交点．也可由下式求得：
Ｄ
５，＝ｆ鳖
１
（１０）
，ｌ
式中：恳、屈为常系数，与系数Ｃ１、Ｃ有关． 届一一ｃ／Ｃ１ 角一（Ｃ１十１）／ＣＩ
（３）通过上述步骤求得的（Ｓ，Ｓｆｆ一）作下图．这 个图中，由于斜率卢是随Ａｔ的取法而变化的，有必 要进行试算． （４）由连接图中数据点直线，求得系数岛和届； （５）根据岛、届由式（２）～（６）求出以后的沉降， 也可用公式预测沉降．
＆Ｈ）
ｏ ｏ
Ｓ，ｊ＝（届）’Ｓ。十向一向‘届）’
ｌ鹕一一譬
表１
（８） （９）
图１
Ｓ～Ｓ一１关系图
表１为浅冈法预测分析的推算结果与过程：
Ａｓａｏｋａ法推算各断面中心点最终沉降量表
１．２沉降速率法‘１］［２］［３］［ｓ］ 设Ｓ。。号ｍＳｃ，则有：
将实测沉降速率Ｓ，和时间ｔ绘制ＩｎＳ，一￡关系 曲线，其截面距为ＡＳｆ，斜率为卢，这样Ａ可算出，然
ｏ．９９ ０．９９
１．００
Ｌ
１６
１３
１２
０．７０
为了更好的观测这几种方法拟合的最终沉降值是
否与真实徨卜群，现将这五个断面的实测数据绘制成荷
载一沉降一时间关｜系图如图２～图６所示．
３。口
ｌ
ｊ
２∞
；
善
。
隧：『爱：；＝；＝｛＝｛＝｛：｛＝｛＝｛＝｛＝撼
、ｌ
：幻 ＇ｄｍ 曲ｏ ６．ｏ 制 １¨ ３如 一一℃一ｒ—ｒ—ｒ～ｒ—ｒ～Ｔ—Ｔ～Ｔ一１～１—１—１—１—１。］
’＼Ｉ
Ｋ０＋４２８荷载一沉降一时间关系图
？？？ｌ÷一ｌ ＩＩ？Ｉ
∞
图３
∞ 勘
Ｋ０＋１７８荷载一沉降一时间关系图
Ｅ玉亟匣五三蔓卿
１、—‘——＾．—＾—Ｊ一Ｉ一ｉ
Ａ．．Ｉ—ｊ—Ｊ一一
３预测结果分析
（１）从表３中可以看出，用Ａｓａｏｋａ法和沉降速 率法预测得出的最终沉降量与实测沉降量相比结果 最为接近，因此可以作为这次软土最终沉降量的最 佳预测结果．但是，Ａｓａｏｋａ法只对短期的观测资料 能作出较为可靠的推算，而且所作出的最终沉降推 测值一定程度上依赖于时间间隔△￡，由于它是建立 在垂直单向固结理论的基础上的，因而仅仅考虑了 土体在垂直方向上的固结变形，所以，本次软土最终
（４）
由于高阶微分迅速变小，实用上式（４）采用一 阶微分项精度已经可以满足要求，即
Ｓ＋Ｃ１Ｓ＝Ｃ （５）
将时间ｔ离散为ｔ—Ａｔ・Ｊ（ｊ＝１，２，３，……）， 令ｔｉ时的沉降量为Ｓ¨由式（５）得到式（６）那样的 差分表达式： Ｓｏ＝岛＋届Ｓ卜ｌ
（６）
式（６）表示＆和ｓＰｔ成直线关系．若时间间隔
Ａｔ取为３０天，则可形成（ｓｏ，￥３０），（Ｓ∞，￥６０），
３邱
蹩嘲
馥Baidu Nhomakorabea
＂Ｌｑ００
ｌ。 ！’？‘越一Ｌ—Ｌ一上一上一土一上一上一Ｊ—ｊ—ｊ—ｊ—ｊ．Ｊ一一
毒
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图６
争 ．一Ｉｒ一；—、；’！沁：＝ｉ：÷一÷一；一；一；一ｊ—ｊ—ｊ—ｊ Ｉ＼ｆ
’一Ｉ ＩＩ
相关方程Ｓ。（ｍｍ）
ｙ＝－－０．００３１ｘ十０．９２６３ Ｙ＝－－０．００３７ｘ＋Ｌ １０２５ １８１ ２７２ ５７６
５４９
Ｓ剩余（ｒａｍ）
６ ４
１．９２６４ ２．１２５７
２．６４８３
忙－－０．００６４ｘ＋Ｉ．９２６４
ｙ一－－０．００７１ｘ十２．１２５７ ｙ；－－０．００８８ｘ＋Ｚ．６４８３
１６ １３ １２
法预测的最终沉降量进行汇总见表３・
实测 沉降
（ｒａｍ） １７５
２６８ ５６０ ５３６ ８１３
（呻）
２０２ ３０１ ６７０ ６００ ８６７
墨堕堡鎏叁婴堕鲨 ＆ ＆
，，
“
，，
亟堕建窒茎 ＆
“ １８１
，，
（ｍｍ）
１８０
。（ｒａｍ）
０．９７ ０．９９
（ｍ）
１６７
堑墼塑垡鲨 ＆
“
，，
＆
１４９
星墅鎏
。
。
（ｍｍ）
收稿日期：２００９－－０３－－０９ 作者简介：陆文林（１９８１一），男，工程师，研究方向ｚ地基工程处理与分析．
万方数据
湖南工程学院学报
……（Ｓ１，Ｓ３１），（Ｓ３１，Ｓ６１），……（ｓ２，Ｓ３２），（Ｓ３ｚ，
２００９年
Ｓ。。），……等沉降数据组． 计算按以下步骤进行： （１）确定计算时间间隔Ａｔ，求得离散化的沉降 量Ｓ“．对于砂井‘７１，压缩层薄时，Ａｔ可取５～１０天， 压缩层厚、沉降时间需要长时，Ａｔ可取１～３个月． （２）一般实测沉降数据离散性比较大，缺测的 数据也比较多，因此第口步求得的Ｓ，：用下式作平滑 化处理 Ｅｐ（ｔ）＋羽２＝ａｔ２＋良４－Ｃ
毒
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１’ｒ一丁一下一１—１一－－ｉ一。Ｉ一一ｌ一一ｊ一一广一广一广一ｒ＋Ｔ—Ｔ一１
０引
言
种方法． １．１浅冈（Ａｓａｏｋａ）法 浅冈法是建立在一维垂直固结方程基础上，根 据实测数据预测未来沉降的一种方法．固结基础方 程采用太沙基提出的公式［１］：
软土具有孔隙率大、含水量大等特点，软土路基 在外荷载作用下，其沉降大，持续时间也长．软土地 基上的高速公路或城市道路，潜在的工后沉降会对 交通运输造成相当大的危害，因此在进行地基处理 前就要对路基的沉降进行较为准确的计算和预测． 由于影响软土路基沉降的因素很多，且各因素随时 间都在不断变化，而且软土的性质极为复杂，土性参 数的确定比较困难，准确计算和预测工后沉降是近 年来路基工程研究的一个热点和难点．因此，研究和 建立软土路基沉降计算及预测方法对我国快速发展 的公路交通建设事业具有重要的理论和现实意
一一ｉＩ一Ｐ一：一：一ｔ—ｔ一十一’一’。、‘‘Ｌｉ一１—１—１—１。１ ．ｊ －ｔ－ｆ－ｐ＿。ｊ一］：＝
图５
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图２
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