软土路基沉降计算方法研究

本科毕业论文题目软土路基沉降计算方法研究系别专业学生姓名学号指导教师职称2011年月日学院毕业设计（论文）任务书中国地质大学长城学院毕业论文开题报告中国地质大学长城学院本科毕业论文文献综述系别：专业：姓名：学号：2011 年4月5日中国地质大学长城学院本科毕业设计文献综述引言：软土地基定义是指强度低,压缩量较高的软弱土层.多数含有一定的有机物质。

日本高等级公路设计规范将其定义为：主要由粘土和粉土等细微颗粒含量多的松软土、孔隙大的有机质土、泥炭以及松散砂等土层构成。

地下水位高,其上的填方及构造物稳定性差且发生沉降的地基。

软土的成因一般认为是由于第四纪后期地表水所形成的沉淀物质,多分布在海滨,湖滨,河流沿岸等地势低洼地带,地表常年潮湿或积水。

所以地表往往有大量喜水植物,由于这些植物的生长和死亡,使软土中含有较多的有机物.软土地基的处理应根据软土,淤泥的物理力学性质,埋层深度,路堤高度,材料场地情况,公路等级等因素分别采取换土、抛石挤淤、反压护道、渗水、土工材料、塑料排水板、粉喷桩、碎石桩、超载预压等措施进行处理。

软土地基计算方法的发展和研究现状：地基沉降的理论分析方法大致可归纳为两种类型:理论公式法和数值分析法。

理论公式法建立在太沙基等人创立的经典土力学基础上，其中引入了许多简化假定。

这些方法具有简便、直观、计算参数少且易取得等优点。

数值分析法则是近代土力学的研究产物。

70年代以来，随着计算机和有限元应用技术的发展，人们可以将复杂的土工计算问题编制成有限元程序，从而得到较准确的计算结果。

利用数值分析方法，可以全面的考虑土体的变形特性及边界条件，理论上也较为严密;但这种方法比较复杂，计算工作量大，计算参数多而且选取较为困难。

因此，目前主要应用于理论研究和比较重大的工程项目，在工程实践中的应用并不是很广泛。

而理论公式法因其简单、直观、计算参数少且易获得等优点，常在工程中被普遍采用。

漆宝瑞[1]阐述了近几年，在我国西南山区铁路建设中，常遇到一种分布在斜坡上的软弱土，它与海相、湖相等沉积的软土物理力学指标相似，但在形成原因、分布范围、物质组成及其它特性上又有所区别，为强调其分布特征，我们称其为“斜坡软土”。

目前，国内、外对于这种软弱土的特性研究资料尚属少见，相应采取的工程措施也很少提及，随着西南山区铁路、公路等工程建设的增加，在这一方面作进一步的研究十分必要。

针对这一现状，本文在广泛查阅国内外有关软基处理技术文献的基础上，结合株州至六盘水铁路与内江至昆明铁路建设中的勘探、设计、施工资料，对“斜坡软土”的工程特性与整治措施进行了较为全面的研究，取得了如下成果： 1．指出了“斜坡软土”的形成原因与环境因素的影响；2．与海相、湖相等沉积的软土进行对比分析，对“斜坡软土”具有的膨胀性、流变性、触变性等特性进行了研究； 3．研究了流变性对边坡稳定性的影响，对“斜坡软土”的长期强度进行了试验分析；； 4．研究了“斜坡软土”沉降计算与边坡稳定性计算方法陈仁朋[2]在其发表的《软弱地基中桩筏基础工作性状及分析设计方法研究》提出软弱地基中桩筏基础的研究一直是岩土工程中的一个重要课题，也是土木工程设计的一项关键技术。

本文对软弱地基桩筏基础的工作性状和分析设计方法进行了系统和深入的研究。

采用考虑桩土界面可以滑移的单桩和群桩弹塑性模型，分析单桩和群桩的荷载传递特性以及桩土相互作用系数随荷载水平的变化。

揭示了目前普遍采用的弹性理论法所得的桩土桩相互作用系数偏大的不足，并和单桩与群桩实测结果进行了比较，两者相当吻合。

群桩应力分析是桩筏相互作用分析的基础，建立了群桩应力分析模型。

将筏板基底平均附加荷载乘以桩端荷载传递系数作用在桩端平面上，桩端以下按照 Boussinesq解计算应力分布。

采用弹性理论法和有限元法分析了大量的实例，在此基础上运用回归分析方法获得了桩端荷载传递系数的表达式。

刘丽萍[3]在《软土路基沉降计算方法的应用研究》中研究结合天津地区软土路基的沉降观测资料，对软土路基沉降计算方法的工程应用进行了研究，其主要内容如下： 1．对现有软土路基的沉降计算方法进行了评价分析，编制了有关计算软件，并探讨了沉降计算有关参数的选用方法。

2．对软土路基沉降有限元分析方法进行了探讨，并编制了相应的应用软件。

3．针对天津软土特点，开展了软基现场沉降观测试验工作，对测试结果进行了分析评价。

4．结合天津软基现场沉降观测资料，与理论计算结果进行了比较分析，并进一步改进了软基沉降计算软件。

谢乔木[4]在《软土固结沉降反分析研究》根据连盐高速公路连云港段现场实测数据,对该软土地区进行沉降反分析研究。

主要工作如下: (1)在连盐高速公路连云港段进行现场观测试验,并对实验数据进行分析,揭示了连云港海相软土在加荷和堆载预压下的一些变形特性。

结果表明连云港软土地基不排水剪切沉降Su与路基的最大侧向位移Dmax和固结沉降Sd均成线性关系,其中Dmax/Su比值为2～3,Su/Sd比值为0.01~0.08。

(2)用C++语言编写了比奥固结有限元反分析程序,并采用了相对于常规优化方法,具有全局寻优,而且对目标函数的要求较少,适应性较强的遗传算法。

(3)用编制的比奥固结有限元反分析程序对连云港软土地区进行固结沉降反分析研究。

王新辉[5]在《海相软土双层地基一维固结理论与应用研究》里阐述连云港地区的软土是海相淤泥和淤泥质土。

在连云港软土地区修筑高速公路时,通常采用水泥土搅拌桩地基处理方法使路基强度和变形满足工程的要求。

该类软土压缩沉降量大,排水固结缓慢,地基稳定性差,造成高速公路建设中及建成后工程问题频繁出现。

为此,本文针对连云港海相软土经水泥土搅拌桩处理后形成的双层地基进行固结理论和变形特征的研究,并将研究成果进行推广应用。

取得了以下几方面的研究成果: 1)针对连云港海相软土进行一维固结和三轴剪切试验,深入分析连云港海相软土的物理力学特性。

2)模拟水泥土搅拌桩施工,在室内制备不同配比、不同龄期的水泥土试样,并进行无侧限抗压试验和三轴剪切试验,揭示水泥土的受力特性及破坏特性。

3)运用超越方程,以双层地基一维固结解析解为基础,推导出二级加荷条件下双层地基的固结解析解;同时,通过荷载传递法并借助Laplace变换对双层地基的固结问题进行了数值求解;此外,根据实际的地基结构,建立了桩间土和下卧层的固结模型并分别进行求解分析。

文海家,张永兴等[6]在《超软土的排水固结机理分析》表明了超软土地基加固方法的改进 ,首先需要深入研究其排水固结机理。

通过对相关实验实测资料的分析 ,作者对超软土固结过程中的孔隙性、渗透性、压缩性、固结特性的变化规律及孔隙水压力消散规律进行了初步探讨 ,并对这些变化规律中的微观机制进行了分析。

结果表明 ,孔隙性的变化从根本上决定了渗透性、压缩性、固结特性及孔隙水压力消散的变化规律。

吴波,汪东林,程桦等[7]在《软土流变特性试验研究》里阐述软土具有较明显的变形时效性及其在不同应力水平下的蠕变特性。

通过分析蠕变曲线的规律,选择了广义开尔文五单元理论模型和时间硬化经验蠕变公式来描述软土的流变特性,陈新默[8]在《软土地基勘察技术研究现状及若干问题的探讨》里指明对近年来软土地基勘察技术研究状况进行了概括和总结,包括勘探和室内土工试验、原位测试和参数处理,并就其中的一些问题进行探讨,认为要提高勘察精度,必须处理好土样扰动、原位仪器的改进、综合勘察的应用和参数选取等问题。

陈铁林[9]在《结构性粘土本构模型与参数测定研究》提出“土体结构性数学模型——21世纪土力学的核心问题”，本文以此为对象进行研究。

为了建立本构模型而进行的微结构研究，目前存在几种不同的研究途径，分为理论派、计算派和实验派。

本文以实验为基础，以理论为指导建立符合实际的本构模型，并通过简单、实用的方法将其推广应用。

从土的微结构出发，考虑土的真实变形机理，把结构性粘土的变形分为颗粒的滑移和结构的损伤。

以颗粒材料力学特性和微结构模型进行理论分析，研究了滑移屈服函数和结构损伤函数的特征。

引入速率过程理论和聚合物网络理论对结构性粘土的流变特性进行分析。

力图建立微观与宏观的联系，为建立粘土结构性模型做理论准备。

把结构性粘土看成不同大小土块的集合体，以结构性粘土堆砌体模型为基础，充分利用其对损伤的引入和对损伤比概念的突破，把结构性粘土的流变分为滑移流变和损伤流变。

朱鸿鹄[10]在《软土固结—蠕变耦合效应的试验研究及有限元分析》中提出软土具有固结时间长、流变特性显著等特点,所以软土地基上的构筑物常会出现承载力不足、沉降过大等问题。

因此,对于具有时效性变形的软土来说,传统的基于经典弹塑性力学的土力学计算方法是有着明显缺陷的。

为了定量掌握软土工程的变形性状和破坏规律,对可能产生的破坏进行预测并采取适当的工程对策,必须真正把握软土固结和蠕变相互耦合的内在变形机理,并进一步建立能反映这种耦合效应的计算模型。

本文通过理论分析、室内试验和数值模拟等方法,对软土固结和蠕变相互耦合的变形特性进行了系统的研究,主要内容和结论如下: 1.在已有研究成果的基础上,系统阐述了软土固结和蠕变的理论,并指出将Biot固结理论、土的本构关系和元件流变模型相结合是描述软土固结—蠕变耦合效应的有效途径。

2.同时,对珠江三角洲典型软土进行了一系列室内试验研究,包括常规三轴试验、一维固结试验、直剪蠕变试验以及三轴蠕变试验等,用以揭示软土固结—蠕变耦合效应的内在变形机理,并比较软土在不同加载方式和排水条件下的变形特性。

参考文献[1]漆宝瑞. “斜坡软土”特性及工程措施研究[D]西南交通大学, 2003.[2]陈仁朋. 软弱地基中桩筏基础工作性状及分析设计方法研究[D]浙江大学, 2001[3]刘丽萍. 软土路基沉降计算方法的应用研究[D]长安大学, 2000.[4]谢乔木. 软土固结沉降反分析研究[D]东南大学, 2006[5]王新辉. 海相软土双层地基一维固结理论与应用研究[D]东南大学, 2004[6]文海家,张永兴. 超软土的排水固结机理分析[J]重庆大学学报(自然科学版), 2002,(09).[7]吴波,汪东林,程桦. 软土流变特性试验研究[J]安徽建筑工业学院学报(自然科学版), 2008,(05)[8]陈新默. 软土地基勘察技术研究现状及若干问题的探讨[A]2006年铁道勘测技术学术会议论文集[C], 2006[9]陈铁林. 结构性粘土本构模型与参数测定研究[D]南京水利科学研究院, 2001.[10]朱鸿鹄. 软土固结—蠕变耦合效应的试验研究及有限元分析[D]暨南大学, 2005.软土路基沉降计算方法研究摘要地基沉降计算是土力学中的重要研究课题。

至今，地基沉降的理论研究已经有了长足的发展，软土路基的沉降量计算精度也大幅度提高。