软土地基沉降预测方法比较分析
探讨公路软土地基沉降预测方法
探讨公路软土地基沉降预测方法在进行公路作业的过程中，要掌控相应的施工进度，为后续作业提供一些依据，并且使得路基具有稳定性和适用性，因此要计算预测路基的最终沉降量。
传统的理论计算方法是，按常规的一维固结理论来计算土工试验指标进行理论，但是通过这样获得的结果，跟实测结果相比差距非常的大，地基沉降的研究命题多数都是三维课题，具有现实的复杂性，所以要运用相应的沉降观测资料，进行推断和计算后期沉降，同时也包含了最终沉降，其意义是非常深远的。
1 软土路基沉降机理1.1 次固结沉降超静孔隙水的压力基本上已经消散开，指的就是次固结沉降，随时间继续发生的沉降量的条件是基本上有效应力不变。
通常会觉得这是一种恒定应力状态，土中粘滞流动的形态结合水，移动的速度十分缓慢，使得相应的变化出现，骨架产生徐变在结合水膜厚度之中。
在实际的次固结时，也会存在微小的超土孔隙压力，使得图块中有相应的水流。
对于这样很小的沉降，跟土层的厚度没有关系，而且具有很长的历时，通常不予考虑。
1.2 瞬时沉降在加荷的瞬间，来不及排出土中的孔隙水，孔隙没有产生体积变化，但是因为荷载的作用，剪切变形在土中发生，这就是瞬时沉降。
很小的瞬时沉降出现在严格的土体一维变形情况之下。
在土体全部饱和之后，对土块中的颗粒变形情况忽略不计，此时瞬时沉降几乎属于零。
针对土体的二维或三维变形的情况，也就是说在沉降地基总沉降量中瞬时沉降占有的比例很大。
加荷方式和加荷速率跟瞬时沉降有着非常大的关系，如果使用一次加载瞬时的方式，地基的瞬时沉降会大大地超过均匀慢速加载的情况，其原因是因为增量加载的时刻不同，土体在不断的固结，随之土中有效应也在增大，土体相应的变形模量也会随之增加。
1.3 固结沉降在外荷载的情况下，受到超孔隙水压力的水力梯度的影响，水从土内排出，土骨架上因为转移了应力增量因此产生沉降，这就是固结沉降。
这个过程跟时间有着紧密的联系，重点是在体积的变化，当中也包括了剪切变形，所以使得进一步沉降的发生，在粘性土地基沉降当中，这是最重要的一个组成部分。
堆载预压法处理软基沉降实测与理论计算分析
堆载预压法处理软基沉降实测与理论计算分析李少和1，黄曼2，林群仙1（1.浙江工业职业技术学院建筑工程分院，浙江绍兴3120002；2.绍兴文理学院土木工程学院，浙江绍兴312000）摘要：鉴于沿海地区饱和软粘土具有高压缩性、强度低等特点，修建公路工程中地基的沉降变形不能满足工后要求，因此必须对地基进行处理，以便满足工程需要。
文中以一个塑料排水系统的堆载预压法工程实例实测资料与沉降理论公式的计算，分析两者的差异以及造成的原因，提出有益的结论供相似工程借鉴。
关键词：软土地基；堆载预压；工后沉降；理论计算中图分类号：TU470文献标识码：A文章编号：1001-7119（2015）09-0093-04Soft Foundation Settlement Measurement and Theoretical Calculation AnalysisUsing Stack Preloading Method TreatmentLi Shaohe 1，Huang Man 2，Lin Qunxian 1（1.Department of Construction Engineering ，Zhejiang Industry Polytechnic College ，Shaoxing 312000，China ；2.College of Civil Engineering ，Shaoxing University ，Shaoxing 312000，China ）Abstract ：In view of the coastal areas of saturated soft clay has high compressibility,low intensity,Thesettlement of building foundation in highway engineering deformation can not meet the requirement of the after work,so you must to deal with foundation,in order to meet the needs of the project.This paperwith a plastic drainage system stack preloading engineering examples,the measured data and subsidence theoretical formula calculation,to analyze the differences and reasons,put forward useful conclusions provide reference for the similar engineering.Keywords ：soft ground ；stack preloading ；post-construction settlement ；the theoretical calculation收稿日期：2015-06-10基金项目：国家自然科学基金资助项目（41302257）；浙江省自然科学基金资助项目（LQ13D020001）；绍兴市科技局项目（2012B70025）。
几种软土路基沉降预测方法的对比分析
几种软土路基沉降预测方法的对比分析刘军;杨志军;韩俊青;程敏【摘要】介绍泊松曲线法、Asaoka法、修正双曲线、灰色GM (1 ,1)模型4种常用的软土路基沉降预测方法 ,讨论预测起止时间对预测效果的影响 ,通过分析各个预测方法的曲线回归相关系数和预测误差的大小 ,得出各个预测方法的最优预测起止时间 ,并结合实例 ,进一步验证各个最优预测方法的适用性 ,得出泊松曲线法和Asaoka法的预测效果优于其它几种预测方法.%Four kinds of commonly-used methods of soft soil subgrade settlement prediction ,Poisson curve method ,Asaoka method ,modified hyperbolic ,and grey GM (1 ,1)model ,are introduced in this paper .And the impact of beginning and ending time of prediction on forecasting results is discussed here .Through the analysis of curve regression correlation coefficient and forecast errors of each prediction method ,the optimal beginning and ending time of prediction of each method are got .Combining with the example to verify the applicability of each optimal forecasting method ,it can be acquired that Poisson curve method and Asaoka method are superior to several other prediction methods .【期刊名称】《测绘工程》【年(卷),期】2016(025)002【总页数】5页(P52-56)【关键词】软土路基;沉降预测;相关系数;预测误差;适用性【作者】刘军;杨志军;韩俊青;程敏【作者单位】平湖市规划管理处,浙江平湖 314200;西南交通大学地学学院,四川成都 611756;中国地质大学信息工程学院,湖北武汉 430074;中国地质大学信息工程学院,湖北武汉 430074【正文语种】中文【中图分类】TU196高速铁路大多铺设无砟轨道，而无砟轨道线路状态只能通过钢轨扣件内部较小的调节量调整[1]，因此，无砟轨道对线下工程的沉降变形要求非常严格[2-3]。
软土地基沉降规律分析及沉降预测方法改进——以成都天府国际机场为例
软土地基沉降规律分析及沉降预测方法改进——以成都天府国际机场为例吴王刚;徐洪兵;韩文喜;文静【摘要】曲线拟合法(指数曲线、对数曲线和双曲线)因精确度较高、计算方便经常被用来预测地面沉降量,而对于软土地基,双曲线法的预测效果更好.使用双曲线法对成都天府国际机场某试验段监测点数据进行沉降量预测分析并与实测数据对比发现,在监测周期内不同监测时间段和不同软土厚度时,预测误差规律不同.利用监测日期的时间序列和监测点的软土厚度因素对原有的双曲线法进行了改进,并与3种传统曲线拟合法的预测结果对比分析,发现改进双曲线法和指数法的预测精度均很高,但指数曲线法不适合长时间序列沉降预测.研究成果可为成都天府国际机场和其他类似工程地面沉降预测提供参考.【期刊名称】《人民长江》【年(卷),期】2018(049)016【总页数】6页(P65-69,111)【关键词】软土地基沉降;沉降预测;曲线拟合法;幂函数修正【作者】吴王刚;徐洪兵;韩文喜;文静【作者单位】成都理工大学环境与土木工程学院,四川成都610059;中国建筑西南勘察设计研究院有限公司,四川成都610059;成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室,四川成都610059;成都理工大学环境与土木工程学院,四川成都610059【正文语种】中文【中图分类】P642对于机场建设来说，地面沉降不容忽视，原地面或填方体的不均匀沉降轻者会导致工期延误，庞大的投资设备不能按计划投入使用；重者施工完成后的差异性沉降更是会带来巨大的安全隐患，给人民的生命财产带来威胁。
所以机场建设方历来重视沉降量的预测，寻求一种精确度更高的预测方法显得非常重要。
实践表明，以分层总和法为代表的理论计算往往与实测沉降有较大差异[1]；有限元、有限差分等数值模拟方法的参数难以确定，不易于工程人员快速掌握，同时由于机场地质条件复杂，数值分析也难以考虑所有因素[2-4]；神经网络和灰色理论法没有推理过程和推理依据，把一切推理都变为数值计算，缺乏理论基础[5-7]。
高速铁路软土地基路基沉降稳定分析及工后沉降预测
高速铁路软土地基路基沉降稳定分析及工后沉降预测一、本文概述随着高速铁路的快速发展，其建设过程中的技术难题也日益凸显。
其中，软土地基引起的路基沉降问题尤为突出，不仅影响高速铁路的运营安全，还直接关系到工程的经济性和耐久性。
因此，对高速铁路软土地基路基沉降的稳定性进行分析，以及准确预测工后沉降，已成为高速铁路建设领域亟待解决的关键问题。
本文旨在深入探讨高速铁路软土地基路基沉降的稳定性分析方法和工后沉降预测技术。
文章首先回顾了国内外在相关领域的研究现状，分析了现有研究的不足之处，并指出了本文的研究目的和意义。
随后，文章详细阐述了软土地基的基本特性及其对高速铁路路基沉降的影响机制，介绍了常见的路基沉降稳定性分析方法，包括经验法、理论计算法和数值模拟法等。
在此基础上，文章提出了一种基于多因素耦合分析的软土地基路基沉降稳定性评估方法，并通过实例验证了该方法的可行性和有效性。
文章还深入研究了工后沉降预测技术，提出了一种基于时间序列分析和机器学习算法相结合的预测模型。
该模型能够综合考虑多种影响因素，实现对工后沉降的准确预测。
通过实际工程案例的应用，验证了该预测模型的准确性和实用性。
文章总结了高速铁路软土地基路基沉降稳定性分析及工后沉降预测的研究成果，指出了当前研究的局限性和未来研究方向，为高速铁路建设中的软土地基处理提供了有益的参考和借鉴。
二、软土地基路基沉降稳定分析在高速铁路建设中，软土地基的处理是一个重要且复杂的工程问题。
软土由于其高含水量、低强度、高压缩性和低透水性等特性，使得在其上建设的路基容易发生沉降变形，进而影响高速铁路的平稳运行。
因此，对软土地基路基的沉降稳定性进行分析，以及预测其工后沉降量，对于确保高速铁路的安全性和稳定性具有重要意义。
软土地基路基沉降稳定分析主要包括两个方面：一是分析路基在软土上的变形规律，二是评估路基的沉降稳定性。
变形规律分析主要是通过监测路基在施工和运营过程中的沉降变形数据，结合软土的工程特性，分析路基的变形特点和发展趋势。
软土路基沉降的优性组合预测
。双曲线配合法与剩余沉
降对数法得到不同的线性关系式，因此并不适合用 误差的平方和或离差绝对值之和最小为准则建立模 型。为了克服这个缺陷，可建立以相对误差平方和 达到最小即有效度达到最大为准则的优性组合预测 模型。 对于实测数据 ( S i，ti ) (i = 1，2，L ，N )，若采 用双曲线配合法和剩余沉降对数法分别分析，则可 定义双曲线配合法和剩余沉降对数法有效度分别 为
[15]
设计变量数目太多，求解相当困难。为了解决这一 问题，可在组合预测中将 S hi，S li 视为已知量，即将 单一预测模型中计算得到的 S hi，S li 代入组合预测 模型中。这样组合预测模型的待定参数只有加权系 数 li ，则不同 ti 时刻 mi 的取值仅与此时的加权系数
li 相关。不同 ti 时刻的 li 取值并无相关性，所以不
对这 N 个优化问题分别求解后即可得到 N 个 1 N 1 N li ，定义： l h = ∑ l i ， ll = ∑ (1 − li ) = 1 − lh 分 N i =1 N i =1 别为双曲线配合法和剩余沉降对数法的平均加权系 数。则组合预测的沉降公式为
⎛ ah S = lh ⎜ ⎜ S hF − t + b h ⎝ ⎞ alt + bl ⎟ ) ⎟ + ll ( S lF − e ⎠ (9)
，14]
b 1 1 t+ h = S hF − S a h ah
(2)
根据实测数据，按最小二乘原则进行拟合，即 可求得待定参数 a h ，bh 。由于线性相关系数是 S hF 的 函数，因此可使线性相关系数取最大值求得 S hF 。 2.2 剩余沉降对数法 由 Terzaghi 一维固结微分方程可得
π 2C v H2
高速公路软土路基沉降预测方法
高速公路软土路基沉降预测方法摘要：软土路基段的高速公路建设中，利用沉降观测资料准确地推算沉降有着重要意义。
目前常用的预测方法有曲线拟合法，以及发展较快的灰色预测法与人工神经网络法等。
文中介绍了主要预测方法的基本原理及优缺点，为准确预测高速公路软土地基的沉降量提供一定的参考。
关键词：沉降预测；曲线拟合；灰色预测；神经网路.1 引言高速公路软土地基路段的建设过程中,软土地基的复杂性,为了控制施工进度,指导后期的施工组织与安排,如何利用沉降观测资料较为准确地推算后期沉降(包括最终沉降)显得至关重要。
本文研究了曲线拟合法、灰色系统法、人工神经网络法、遗传算法等多种沉降预测方法的原理及应用,为准确预测高速公路软土路基的沉降提供一定的参考。
2沉降预测方法此法采用与沉降曲线相似的曲线对沉降过程进行拟合，再外延推求最终沉降量。
包括双曲线法、星野法、泊松曲线法及Asaoka法等。
2.1 双曲线法双曲线法[1]假定沉降量S与时间t按“沉降平均速度呈双曲线递减”的规律变化，其表达式为：（1）由上式看出,α和β分别为(t- t0) /(st-s0)—(t-t0)关系图中的截距和斜率，可用图解法求出。
将得到的α、β和S0、t0代入式(1)，则可求得任意时刻t的预估沉降量S(t)。
最终沉降量为：（2）基于太沙基一维固结理论，U与T之间应该是指数关系，而双曲线法简化了此关系，且可用图解法简单易行，适合工程人员用。
但此法只能推算地基最终沉降量，难以反映地基固结参数，已有的工程实例表明预测结果比实测值偏大。
2.2对数抛物线拟合法文献[2]在路基完建后的沉降-对数坐标系上看出沉降大致由两部分组成：第一部分可用抛物线拟合；第二（即次固结）部分可由直线拟合。
实践证明，除有机质含量高的土体外，沉降量主要集中在第一部分，表达式为：（3）式中A、B、C可用优化法求得。
该法仅需掌握短期观测资料，便可求得满足要求的工后沉降量及铺设路面时的沉降速率。
软基沉降预测模型研究
软基沉降预测模型研究路基的沉降预测日益受到工程界的关注，尤其是软土路基，其压缩性高、含水量高、渗透性低，变形完成需要经历一个较长的时间。
因此，探讨软土路基的沉降变形规律，提出合理的预测模型和方法，对控制路基工后沉降，保证公路运营质量具有重要的理论价值和实际意义。
目前，沉降的计算有两类方法：（1）理论法。
通过固结理论，并结合各类土体本构模型，采用有限元等数值计算方法而建立的。
但因本构模型与实际有较大差距，且计算参数较多，因此很难普遍用于实践。
（2）经验公式法。
根据实测资料建立沉降与时间的关系，用以预测未来沉降量，如双曲线法，指数函数法[1]，Asaoka法[2]等。
但是，这类方法都难以反映全过程沉降与时间的关系。
文献[3]在理论上证明了沉降-时间曲线呈S形，即增长曲线形。
实际应用较多的增长曲线有两种：Logistic曲线和Gompertz 曲线。
这两种曲线对软土路基沉降的预测各有特点，也各有不足之处，很难用单一模型来进行准确的预测。
因此，自然想到组合预测的思想。
组合预测模型有很多优点，组合预测比原有单一模型有较低的预测误差；组合预测包含所有单一模型的信息，其方法建立在最大化信息利用基础上。
1软土路基的沉降发展规律在路堤荷载作用下，地基土中的应力发生变化，从而引起地基变形，出现路基沉降。
大量现场沉降观测资料表明，软土路基沉降变化基本经历了发生-发展-稳定-极限的过程[4]。
（1）发生阶段。
刚加载时，土体处于弹性或者近似弹性状态；（2）发展阶段。
随着荷载的加大，土体进入弹塑性状态，随着塑性区的不断开展，土体的沉降速率也在不断增长；（3）稳定阶段。
当荷载不再增加时，由于固结未完成以及土骨架的蠕变，土体的沉降随着时间而增长，但其速率逐渐变小；（4）极限状态。
当沉降时间足够长时，沉降量达到极限状态，此时沉降不随时间变化。
2增长曲线预测模型及其特点大量的软土路基沉降实测资料以及理论分析均表明[3-4]，软土路基的沉降前期加速增长，达到一定时间后增长趋缓，并趋于某一极限值。
高速公路软土地基沉降预测方法现状探讨_李西斌
公路 2011年5月 第5期HIG HW A Y M ay.2011 N o.5 文章编号:0451-0712(2011)05-0016-05 中图分类号:U416.1:T U447 文献标识码:A高速公路软土地基沉降预测方法现状探讨李西斌(浙江农林大学土木工程系 杭州市 311300)摘 要:沉降预测是修建在软土地基上的高速公路迫切需要解决的问题。
概述了现有的各种传统和新的沉降预测方法,并分析各预测方法的优缺点,指出影响各预测方法精度的主要因素有交通荷载及超载、软土路基沉降变形机理,以及沉降观测数据典型性与采集时间序列长度。
通过比较分析表明,有限元方法在沉降计算时的独特优势越来越明显,用有限元方法来预测软土路基沉降是个很好的发展方向。
关键词:高速公路;软土路基;沉降预测;综述 受地理条件和施工条件的限制,许多高速公路不得不建在深厚的软土地基上,如沪宁高速公路、京沪高速公路和杭甫高速公路等。
由于软土地基自身特点,在软土地基上修筑高速公路需要解决的关键问题就是路堤的稳定和软土地基沉降变形问题。
路堤稳定问题相对容易解决,然而高速公路不仅要求路堤稳定,而且对工后沉降也有很严格的要求,因此沉降预测仍然是需要解决的关键问题。
目前,软土路基沉降预测方法很多,归纳起来主要有两大类: (1)通过土工试验获得参数,选择合适的计算模型来计算沉降量,主要有有限元法、分层总和法;(2)根据沉降实测资料来推测最终沉降量,主要有曲线拟合法、灰色理论、BP神经网络法和遗传算法、反演分析法、支持相量机法等。
本文将在总结传统方法和新方法的基础上,进而分析各方法的优缺点以及各方法预测精度的主要影响因素。
1 软土路基沉降预测方法1.1 分层总和法[1]分层总和法是建立在一维变形假定基础上的变形计算方法,即在地基压缩层范围内,按土的特性及应力状态分成若干层,然后利用侧限条件下土的压缩性指标计算各分层的压缩量,最后求其总和。
由于一维变形的假定与实际变形情况有差异,导致计算结果与实测数据往往有较大偏差,实际应用中一般用经验系数m予以调整,如式(1)所示。
刍议大面积吹填软土地基处理中的沉降预测方法
刍议大面积吹填软土地基处理中的沉降预测方法摘要：文中对比研究了大面积吹填软基处理工程中沉降预测问题，利用基于有限差分法的FLAC3D 数值计算方法，结合工前土工试验数据，预测了未知时间内的沉降，探讨了该方法的推广价值，为类似工程提供借鉴。
关键词：软基处理；软基预测；有限差分法一、引言工程中常用的沉降预测方法大致可分为三类：一类是基于实测沉降历时关系的曲线拟合方法；第二类是基于系统分析法；第三类是基于Biot 固结理论结合土体本构模型的数值方法。
这几种方法各有相应的适用条件和理论机制，己经成为当前计算沉降的主要方法。
本文结合工程实例，分别用三大类方法预测软土地基的后期沉降和最终沉降。
分析各自方法的特点和适用性，并结合真空预压试验区实测资料进行基于统一评价标准的比较，从而得出较为准确的预测结论，为相应工程提供参考。
本文以施加稳定的真空荷载为沉降分析的起点，不考虑抽真空前插板期间沉降。
图 1 为试验区实测地表分层总沉降～时间变化曲线。
二、基于FLAC3D 的软基沉降预测1．FLAC 程序简介FLAC（Fast Lagrangian Analysis of Continua，连续介质快速拉格朗日分析）是由Cundall 和美国ITASCA 公司开发的有限差分数值分析程序，主要适用地质和岩土工程的力学分析。
该程序自1986 年问世后，经不断改版，成为国际上广泛应用的可靠程序。
2．本构模型本文采用Mohr-Coulomb 模型，模型的破坏包络线和Mohr-Coulomb 强度准则（剪切屈服函数）以及拉破坏准则（拉屈服函数）相对应。
3．比奥固结理论真空预压是一种典型的流固耦合过程，宜采用真三向固结理论。
比奥（Biot）固结基本理论可以反映固结过程中位移与孔隙压力的相互影响，因为比奥（Biot）固结理论能反映实际情况，故计算软土固结沉降时宜采用比奥（Biot）固结理论。
4．计算模型的建立①计算区域及网格划分试验区采用塑料排水板真空预压，排水板深度19m，间距0.85m，正方形布置。
地基沉降预测方法分析
地基沉降预测方法分析作者：杨琳琳来源：《企业科技与发展》2016年第08期【摘要】当前，以软土作为地基的工程建设不断增多，如何保证地基沉降在规定的期限内符合相关要求，确定可靠的规划、设计方案，成为软土基础建设面临的重大问题。
文章针对这一问题，对地基沉降预测的方法展开分析，希望提高地基沉降预测的准确性。
【关键词】地基沉降；预测；方法【中图分类号】TU433 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2016）08-0056-03在任何一个建筑施工当中，都必须进行地基的沉降预测，沉降分析、预测又是其中极为关键的部分，应当对地基沉降预测引起足够的重视，尤其是在软土作为地基的建筑工程中，更应当注意，采取科学合理的地基沉降预测方法，充分保证地基沉降预测的准确性，保证工程施工的质量。
1 关于地基沉降的分析物体在受到外界压力的作用下会发生变形，同理在建筑工程之中，地基受到外界施加的负荷之后也会发生一定的变形，对于这部分变形的量就叫做地基沉降。
在这一变形的过程中，土壤受到外界压力的作用，发生相互挤压的现象，使得土壤之间的缝隙变小，将土壤中所含的水分排出。
这样的一个过程改变了土壤本身的结构，改变了土壤中所含的水分，针对这一变形的过程，可以根据其所受外力和土壤的变形规律[1]，对地基沉降的相关数据进行预测，以保证建筑工程施工过程的安全性。
经对地基所受影响的实际分析可以发现，影响地基沉降量大小的关键在于土壤所受到外界压力的影响和土壤本身所具备的特性2个方面。
地基受到外界压力影响的情况又可以分为2个方面：第一，来自固定压力的影响。
建筑物本体会对地基形成一个压力，这个压力在建筑物完工之后，会处于固定的状态，在实际中此种应力对地基的影响较小。
第二，来自突然变化的作用力的影响。
例如，地下水位发生改变使得地基所受作用力发生变化；受到振动也会对地基造成影响等。
在实际中，作用力发生变化的情况对建筑物的地基影响是最大的。
此外，土壤本身所具备的特性对地基沉降量也有影响，如土壤中所含的水分多少、土壤本身的土质结构等，都会影响地基沉降量的大小。
软基沉降预测和最终沉降量的确定
软基沉降预测和最终沉降量的确定摘 要 根据高速公路的长期沉降观测资料，本文采用指数曲线和修正双曲线法拟合沉降观测曲线。
应用DFP 优化方法求解优化参数和最终沉降量。
结合工程实例，编制程序并分析了这两种曲线在软基沉降预测中的应用效果。
计算结果表明，指数曲线法是很有效的，具有较大的实用价值。
关键词 沉降；预测；最终沉降量；DFP 法大量的工程实践表明，要准确地计算软土地基的沉降，特别是预测工后沉降，仍是高速公路建设中要解决的关键问题。
而沉降实测资料是检验计算结果的标准，因此对沉降实测资料进行分析是具有重要意义的。
地基沉降计算是土力学的主要研究课题之一，一般由三部分组成，即瞬时沉降、固结沉降（也称主固结沉降）和次固结沉降。
由于实际地质条件的复杂性，理论计算的沉降往往与实际值有较大的差异。
因此，从前期实测沉降推算地基特性参数和后期沉降在实际工程中具有重要的意义。
对于软土地基工程，位移监测在施工和设计中都起着极其重要的作用，因所得到的沉降观测资料中蕴含着系统演化的信息，如何利用施工前期观测得到的沉降资料，找出沉降规律，利用有限时间内的沉降观测资料预测地基沉降的发展趋势并推测未来沉降规律和总沉降量，具有很大的工程价值。
常用的观测曲线拟合方法有三点法、指数曲线法、时间对数法、双曲线法和修正双曲线法等。
本文采用修正曲线法和指数曲线法，利用数学中的优化方法求解（变尺度优化DFP 法），结合前期沉降观测资料，进行参数的确定。
1 沉降观测曲线的拟合方法1.1 指数曲线法该法基于太沙基一维渗透固结理论，假设任意时刻t 土层平均固结度t U 为时间的指数函数。
根据固结度与沉降量的关系得出[1]：)1()1(t e S S ⋅-∞-=β其中：S 、∞S 分别为t 时刻的沉降量，最终沉降量；β为待定参数。
1.2 修正双曲线法传统的双曲线法人为地假定瞬时沉降等于零，即初始沉降为零。
大量的工程实例表明，用短时间实测的沉降与时间关系曲线进行拟合时，该法得出的沉降值往往偏大于实测值，计算结果偏于保守。
如何准确测算软基沉降
如何准确测算软基沉降在高速公路的修建过程中，不可避免地要通过软土地基。
由于软土地基的压缩性大、承载力低、在外荷作用下会产生较大的变形，而过大的沉降或沉降差会影响路面的平整度及路面结构的稳定性，继而影响行车速度和安全。
因此，软土地基沉降计算方法的可靠程度对软土地区高速公路的建设具有十分重要的意义。
1 软土地基沉降的计算方法《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》中计算软土地基的总沉降量有两种方法：一种是按瞬时沉降（Sd）、主固结沉降（ Sc）、次固结沉降（Ss）之和计算，即 S=Sd+Sc+Ss。
一种是采用经验系数校正法即 S=m·Sc ，m为沉降系数，它是考虑了地基的初始沉降、塑性变形及其它影响因素的综合修正系数，其大小与地基条件，荷载强度，加载速率等因素有关，取值范围为1. 1～1.7。
瞬时沉降是指在荷载作用下，因地基侧向剪切变形而产生的沉降，一般认为是当路堤填土荷载施加后立即发生并很快完成的，目前一般按弹性理论计算。
主固结沉降是由于地基排水固结而产生的沉降，一般采用一维压缩的分层总和法。
根据计算中所用试验参数的差异，分层总和法包括e-p 曲线法、压缩系数av法和压缩指数Cc 法等。
次固结沉降是指作用在土骨架上的有效应力基本保持不变的条件下，地基随时间的增长而发生的沉降,一般可利用土样的室内试验结果进行估计，其计算可按从主固结沉降完成后开始，由e-lgP曲线的斜率采用次固结系数法近似求得。
2 计算的误差分析2.1荷载强度计算路堤荷载作用下地基中不同深度处的附加应力是计算地基主固结沉降的重要内容，路堤荷载计算是把路堤看成一个梯形断面的无限长垂直条形均布荷载来考虑的，这与现场实际情况会存在一定差距。
地基沉降计算时，路堤荷载一般取为梯形断面范围内的填土荷重，但由于软土地基的沉降量较大，在施工期间的地基沉降是由后继填土补填起来的，从而会使实际填土荷载大于原设计荷载。
另外，当地下水位很高时，沉降至地下水位以下的填土会受到水的浮力作用，导致基底附加应力减少，从而影响了地基土附加应力的计算精度。
软土地基沉降计算及预测方法研究
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结 度 Ｕ及总压缩量 ５分别为
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整个压缩层 时刻平均孔隙水压力ｕ 平均固 ｔ 、
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应 于 面 量 差 ｄ则 等鱿 表 流 之 瓷 ｚ ， 丛
０Ａ ， Ｔ２ ６ 革
５） 。开始近 似于一条指 数曲线 ， 通过曲线外 延来 推算
未 知 时刻 的 沉 降 量 和 最 终 沉 降 量 。指 数 曲线 方 程 为
Ｙ ＝ 己，
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关 系或沉 降时间关 系都 必须加以修正 。 高木俊介指 出， 对于任意变速加 荷的情 况， 假设 ４ 为任意时刻 二时的加荷 速率 ，．：为时间间隔 ｄ ９ ｄ ｒ 内的荷载增量 ｄ ， 时刻 的固结 度为 ｔ时 以前 各荷 ｐｔ
总第 １２期 １ 测分别加 以阐述
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化， 这样弹性土体单 向压缩 时， 则
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２１ 变荷载作用下软土地基沉降预测方法 ． 变荷载作用下 软土路基沉 降的预测 ， 通常采用 地基参数法。地基参数法是根据土力 学理论研究地 基土压缩 固结与荷 载时间 的关 系 ， 通过地 基土 的本 构模 型和 固结理论建 立正 演模 型 ， 利用实 测沉降 资 料和优化方法 ， 反演分析地基土参数， 最后利用所建 立的正演模型预测后 期沉 降量。根据 固结理论 ， 可 分为基于太沙基固结理论的反分析法和基于 比奥 固 结理论的反分析法。太沙基 固结理论的反分析法认 为土体只有竖向变形 而没有水平 变形 ， 由于软土存 在较大的水平方向上的位移 ， ， 因此 计算结果有很大 误差， 由于该方法 比较简单 ， 但 修正后预测结果能够 满足工程要求 ， 因而得 到普遍应用 。 ２ １１ 基 于太沙基 固结理论 的反 分析 法 ．． 基本假设 ① ： 土是 均质 的、 全饱和 的理想 弹 完 性材料； 土体变形是 微小的 ； 土颗 粒和孔 隙水 ② ③ 均不可压缩； 孔隙水 渗流服从 达西 定律 ， ④ 渗透 系 数为常数 ； 荷 载一次 瞬时施加 并维 持不变 ， 体 ⑤ 土 承受 的总应力不随时 间变化 ； 土体 中只发生竖 向 ⑥ 压缩变形和竖 向孔隙水渗 流。 设土体 完全饱和 ， 土颗粒 和孔隙水 均不可压缩
软基路堤沉降预测
软基路堤沉降预测1引言在环境和车辆荷载作用下，软土地基路堤会发生沉降，使道路发生病害。
准确预报软土地基路堤沉降量，对道路病害预防有着重要的意义。
现有的路堤沉降预估方法主要分为两种：一种是试验法，首先通过试验测定土基样本来获得土基的参数，然后选择适当的模型进行计算地基沉降量；另外一种是统计分析法，通过对地基沉降數据的统计回归分析，来预测路堤的沉降量。
国内对地基沉降方面做了大量研究工作，宇云飞等[ ]对软土地基的沉降预测应用做了相关的研究工作，他针对软土地基利用泊松曲线进行了相应预测，通过结果对比证明了预测结果的准确性；王东耀等[ ]给出了高速公路的软土地基最终沉降的推理方法，该推理方法应用于确定软土地基的最终沉降值大小是方便、可行的；李又云等[ ]对饱和软土地基固结沉降进行了现场测试，测定结果可用于地基固结理论分析的依据；张留俊等[ ]应用人工神经网络来预测了路堤沉降的量，结果表明人工神经网络来预估路堤沉降是有效的；冯炜[ ]实现了MATLAB-ANN 系统在高速公路的软土地基沉降预测中的应用，将数学软件与工程实际结合，有效的预测软土地基的沉降量。
由上述文献可以看出，软土地基沉降预测方法更侧重于预测模型的构建，因此，本文阐述了一种基于费尔哈斯模型的软土地基沉降量预测方法，将生长曲线（推理曲线）应用于地基沉降预测分析，并编写了相应的计算程序，此外，为了验证该预测模型的正确性，对某地区的软土地基沉降进行了现场测定，通过实测值与预测值的对比及误差分布结果，来检验本文的预测模型精度。
2费尔哈斯模型费尔哈斯曲线是一种推理曲线，又称为S型曲线，它是在Malthusian模型的基础上进一步发展的，认为生物的繁殖不可能完全保持一定速度的生长，由于受到外界环境多方面的因素的影响，它会出现前期迅速增加，后期逐渐趋于稳定的S型增长特点。
因此，这种特性又可称为生长特性，这种生长曲线在生活实际中可以找到类似的规律，如人口增加规律、人的身高变化规律等。
公路软土路基加固处理及沉降分析
结论：本次演示通过对地基沉降机理的分析研究及沉降的电算化和软土路基沉 降的计算研究，提出了相应的方法和模型，并对其进行了验证和分析。结果表 明，本次演示所提出的方法能够更加准确、便捷地预测和控制地基沉降，从而 为工程建设提供重要指导。然而，本研究仍存在一定局限性，例如未考虑地下 水对地基沉降的影响等问题。未来的研究方向可以包括拓展研究范围，考虑更 多影响因素，提高计算精度等。
公路软土路基加固处理及沉降分析
01 引言
03 沉Байду номын сангаас分析
目录
02 背景 04 加固处理
05 案例分析
07 参考内容
目录
06 结论
引言
公路建设是现代交通运输的重要组成部分，而软土路基则是公路建设中面临的 重要问题之一。软土路基具有承载力低、压缩性高、含水量大等特点，容易导 致公路沉降、开裂等病害，严重影响公路的使用性能和安全。因此，对公路软 土路基进行加固处理显得尤为重要。本次演示将主要探讨公路软土路基加固处 理的关键技术，同时对沉降进行分析，以期为公路建设提供有益的参考。
新型加固材料和施工工艺主要包括水泥搅拌桩、预应力管桩等。水泥搅拌桩是 一种通过搅拌机械将软土和水泥混合搅拌，形成具有一定强度的桩体，从而提 高路基承载能力；预应力管桩则是一种通过预应力技术将管桩打入地下，以增 加路基的承载能力和稳定性。
案例分析
某高速公路穿过一大片淤泥质软土地区，由于软土路基的处理不到位，导致公 路出现严重的沉降和不均匀沉降。为了解决这个问题，施工单位采用了多种加 固处理方法。首先，对整个路基地段进行了静力触探试验和标准贯入试验，了 解了软土的性质和厚度；接着，根据不同土质和厚度采用了不同的处理方法， 包括置换法、排水固结法和注浆法等；最后，
软土地基沉降的预测方法
1.解析法。分层总和法是建立在一维变形假定上的软基 变形计算方法, 即在地基压缩层范围内, 按土的特性及应力 状态分成若干层, 然后利用侧限条件下土的压缩性指标计算 各分层的压缩量, 最后求其总和。由于一维变形的假定与实 际变形情况有差异, 导致计算结果与实测数据往往有较大偏 差，但是计算较简便，常用于计算最终沉降量。 最终沉降量s为： n n i zi zi i i i= 1 i=1 i si
3.基于实测数据的预测方法 由于软土地基的沉降受到许多不确定因素的影响， 沉降与时间是复杂的非线性关系，所以用纯理论（解 析法和数值法）计算的沉降量与实测沉降量往往有较 大的出入。因而根据已获得的部分实测数据来估算软 土地基的沉降，无疑具有重要的工程意义。对此，国 内外学者进行了大量的试验研究和理论分析，提出不 少估算软土地基沉降的方法，这些方法大多将软土地 基的时间一沉降曲线假定为某一数学模型，利用已获 得的试验数据确定该数学模型中的各个参数。 这类方法同时考虑了实测数据和理论模型，不需 要太多的假设条件，因此较好地模拟了场地的实际情 况，具有较高的可靠性，并且避免了繁琐的试验，是 值得广泛推广的实用方法。
3.人工神经网络
人工神经网络(Artificial Neural Network，ANN) 是人工智能领域较为活跃的一个重要分支。它通过模拟人类的 脑神经系统复杂的激励过程，建立能够进行学习，记忆和反 馈的网络，来解决一些人们尚未真正认识其规律的“灰色领 域”问题。神经网络分析方法具有较强的非线性动态处理能 力，不需要精确的数学模型，也无需知道各变化的参数之间 的关系，可以实现高度的非线性映射。 BP神经网络是应用最广泛的一种神经网络，它是误差逆 传播(error back—propagation)网络的简称。BP网络是一种 单向传播的多层前馈网络．它的神经元是分层排列的．各层 神经元之间通过不同的权重连接．权重的大小反映了互连神 经元之间的相互影响的形式与大小．BP神经网络一般由三层 结构组成．包括输入层、隐含层、输出层，各层间实现水量高 、天然孔隙比大、强度低、透水性弱、压缩性高 等。 因此，软土地基具有沉降量大，固结完成时间 长等不利的工程特性。一般建筑物在施工期间完成 的沉降量,对于砂土可认为其最终沉降量已经基本 完成。对于低压缩性粘土可以认为已完成最终沉降 量的50 %～80 %;对于中压缩性粘土可以认为已完 成20 %～40 %;对于高压缩性粘性土可以认为完成 最终沉降量的5 %～20 %。 由于软土的固结沉降是一个随时间增长的过程， 所以需要地基的沉降量进行预测。
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6 福建建设科技 20101No12■地基基础工程软土地基沉降预测方法比较分析李成虎(福州城市地铁有限责任公司 福州 350001)[摘 要] 对工程中软土地基沉降的四种预测方法进行了分析比较,从预测曲线和实测曲线以及误差曲线的比较可以看出,每种方法既有优点也有缺点,预测方法的选用要结合具体的工程实际。
本文为软土地基沉降预测方法的选用提供了参考。
[关键词] 软土地基 沉降预测 比较分析A nal ysis an d compa r ison of set tlement predict ion met hods of soft soil groundAbstract:The ground settlement of a project on sof t soil was predicted by four met hod a nd t he corre spo nding results were com2 pared with the te st value s,it is shown that eac h method has bot h advantages a nd disadvantage s,t he selectio n of p redictio n method must combine wit h t he actual nee d of the specific p roject.This re searc h provides ref erence s on met hod op tio n of p re-estimate in sof t soil ground settlement.K e y words:sof t soil ground;settlement pre diction;co mparative analysis 1引言在软土地区修建建筑物或者构筑物最关键的问题就是控制地基的沉降,合理的预测分析工后沉降,对正确施工,节省工程投资,具有十分重要的现实意义。
由于地基沉降分析中存在大量不确定性因素,这些不确定性因素往往对地基沉降的计算结果影响很大。
目前,软土地基沉降预测和实际沉降情况相差甚远[1]。
因此有必要对软基沉降预测及其产生的误差进行分析探讨,从而提出较为适用性的预测方法。
文中通过几种预测方法对同一工程进行模拟预测的结果比较,分析各种方法的优缺点,从而为今后软土沉降预测方法的选用提供参考。
2方法简介2.1对数曲线法对数曲线法(三点法)是工程中较为常用的地基最终沉降量推算方法,曾国熙(1959)[2]建议地基固结度采用下式计算:U t=1-αexp(-βt)(1)式(1)中α,β为固结参数。
某时刻的沉降可表示为:St=(S∞-S d)[1-αe xp(-βt)]+S d(2)式中:S t—t时刻的实测沉降;S d,S∞—分别为瞬时沉降和最终固结沉降。
为求t时刻的沉降,可以采用三点法分别求解S∞、β、S d与α值。
将所求得的S d、S∞、α、β分别代入式中就可以得到任意时刻的沉降量。
2.2指数曲线法指数曲线法[2]就是根据现场实测的统计结果,近似认为沉降量S是时间t的指数函数,可以表示为:S(t)=S∞-(S∞-S0)e t0-tη t≥t0(3)式中t—某一观测时刻;S(t)—推算的某一时刻的沉降值;S0—对应于t的沉降量;S∞—最终沉降量,为待定值;η—参数,为待定值。
求得η,S∞后,就可以得到最终沉降量和任意时刻的沉降量。
2.3Asao ka曲线法Asaoka法是由日本学者Asaoka.于(1978)[3]年提出的,又称图解法。
它是以垂直单向固结理论为主,根据实测的沉降量推算工后沉降量和最终沉降量的一种方法。
他指出,由Mikasa(1963)[3]导出的用垂直体积应变表示的固结偏微分方程为可近似地用一个级数形式的普通微分方程来表示为:S+α1dS dt+α2d2Sdx+…+αn dn Sdt n=b(4)式中:S———固结沉降量;α1,α2…αn———固结系数;b———取决于固结系数C v和土层边界条件的常数。
式(4)大多数情况下可以简化为下式:S+α1dS dt=b(5)式中,一阶固结系数α1=5h212C v。
在固结边界条件下上式的解为:S(t)=S∞-(S∞-S0)exp-tα1(6)式中:S0、S∞———分别为土层的初始沉降量和最终沉降量;2.4Logistic曲线法宰金眠、梅国雄[4]在研究地基沉降一时间规律时发现全过程沉降量与时间关系包含两个方面内容:其一是初始沉降不为零;其二是沉降一时间曲线呈现“S”形。
Logistic模型,也可称之为增长曲线模型,在时间数列中其一般形式如下:S(t)=b11+b2exp(-b3t)(7)式中,b1,b2,b3为待定参数。
对参数b1,b2,b3的确定有很多种方法,例如三段计算法、灰色理论法等。
只要计算方法、参数选的合理,Logistic模型曲线可很好地拟合几何中的“S"、“凸”形甚至“凹”形曲线,故适用性较广。
3工程实例及分析3工程概况福建省道线沿海大通道泉港段K+5～K3+.120124794816路段,沿线途经奎壁、海沙、山腰盐场至惠安辋川,路段总长11.316km 。
路段为软土地段。
工程地质性能差。
本文以K 36+440断面的观测数据为例,分别利用上述几种预测方法进行模拟预测,并进行比较。
3.2计算结果与分析根据K 26+440断面的实测数据,运用对数曲线法、指数曲线法、Asaoka 曲线法、Logisitic 生长模型的预测沉降量与实测沉降量比较见图1～图4。
a 沉降预测曲线b 预测与实测误差曲线图1 对数曲线预测结果曲线a沉降预测曲线预测与实测误差曲线图 指数曲线预测结果曲线a沉降预测曲线b 预测与实测误差曲线图3 Asao ka曲线预测结果曲线a沉降预测曲线b 预测与实测误差曲线图4 Lo gi sti c 模型预测结果曲线由图1～4进行比较分析可知,不同的预测方法预测的沉降量各有差别。
由于本文所用的方法都没有考虑分级加载对沉降的影响,所以在预测的初期也就是加载期间预测与实测误差较大,但是随着时间增加,加载基本完成以后的预测与实测的误差越来越小。
对数曲线法、指数曲线法、Asaoka 曲线法三种的曲线形式基本一样,所以预测结果比较接近。
对这种加载时间较长、观测资料较多的情况下,都表现出对前期预测结果误差较大而后期误差逐渐变小的特点。
但是就整体误差而言,指数曲线的预测效果较好。
L 曲线是一种有(下转第3页)b 2ogistic为本工程基桩出现质量事故主要表现为桩身特别是靠近桩底的混凝土出现严重离析现象,使得桩顶荷载无法顺利传递至桩端持力层。
而除个别桩持力层落在碎块状强风化岩,其余基桩均有进入中风化岩;桩身混凝土强度均满足要求。
而造成桩身特别是靠近桩底的混凝土出现严重离析现象的主要原因为水下混凝土灌注施工工艺出现问题。
水下混凝土灌注是成桩的最后一道工序,也是保证桩身质量最关键的工序。
本工程采用导管法灌注水下砼施工工艺进行桩身砼的灌注。
导管法灌注水下砼,砼作为一种粘性流体流动,在满足一定条件下,将以理想的底筑形态灌注,桩身砼没有缺陷,完整性、均质性良好。
按施工要求,第一盘砼的灌注应采用剪球工艺,根据不同桩径计算砼的初灌量,保证第一盘砼灌入时能将导管埋入2m以上的深度。
在砼灌注时,若导管的埋深不够,导管底端未能插入新鲜砼层中,而是进入离析夹泥砼层或砼浮浆混合层,由于导管侧负压循环将浮浆带入新鲜砼层,将产生局部离析现象。
而经调查,本工程首盘砼的灌注采用铁板开关工艺,当开关开启时,混凝土将与导管内的泥浆混合冲下,此时的混凝土已经出现离析,且受灌注设备限制,混凝土下冲力量不够,无法全部充填整个桩底,造成桩底桩身缩径。
5承载力评估由于本工程桩基础施工质量存在缺陷主要表现为桩底或靠近桩底的混凝土严重离析,因此对桩底混凝土传递荷载的能力评价成为评估单桩承载力的关键。
参考单桩承载力经验参数法计算公式,提出了评估单桩承载力的计算公式如下:Quk =Qsk+Qp k=u∑q si k l i+ζq pk A p式中各符号的含义详见文献[2];ξ为桩端承载力修正系数。
参考基桩高应变动力试验结果,按照基桩低应变动测分类标准,认为:Ⅰ类桩及桩身有轻微缺陷的Ⅱ类桩的桩底混凝土为完好,修正系数ξ取110;桩底或靠近桩底有轻微缺陷的Ⅱ类桩的桩底混凝土为基本完好,修正系数ξ取018;Ⅲ类桩的桩底混凝土存在明显缺陷,修正系数ξ取014;Ⅳ类桩的桩底混凝土存在严重缺陷,修正系数ξ取010。
参照基桩高应变动力试验的结果,取桩侧阻力平均值q si =55kPa、桩端阻力q p=10500kPa对Ⅱ、Ⅲ类桩的剩余承载力进行计算。
计算结果表明,Ⅱ类桩的承载力基本可以满足设计要求,Ⅲ类桩的承载力有一定折减。
对于Ⅳ类桩,出于安全考虑,其承载力评价为0。
根据以上的全部基桩的承载力评估结果,可计算出需补桩的数量和布置位置,达到设计要求,并尽量节约工程造价。
6结束语通过对钻孔灌注桩质量事故原因分析,结合各种检测结果综合判定,并对全部基桩的承载力做出评估,有以下几点体会:1)大直径钻孔灌注桩的承载能力与桩身材料强度密切相关,在施工过程中应严格控制水下混凝土灌注工艺,避免质量事故发生。
2)静载、钻芯、低应变、高应变等四种检测方法各有优缺点,可靠性互有补充,其综合判定的检测结果可以作为综合判断桩基实际承载力的依据。
3)采用基桩低应变动测对全部基桩划分完整性类别,采用基桩高应变动测确定有代表性桩的桩侧阻力和桩端阻力参数,提出桩端阻力折减系数,从而确定桩基实际承载力,技术分析思路是正确的。
4)对于有地下室工程,其静载试验在开挖前完成的情况,应采用其它可靠检测方法对开挖至基底的桩基进行检测,如采用高应变法或钻芯法检测,才能达到验收检测随机分布的原则,否则容易造成质量事故隐患。
参考文献[1]陈凡等,基桩质量检测技术[M],中国建筑工业出版社,2003年[2]中华人民共和国行业标准《建筑桩基技术规范》(J GJ94-2008) [S],2008年[3]张耀年,福州大直径灌注桩的荷载传递性能[J],岩土工程学报, 1990年第5期(上接第7页)很强适应性的曲线,但是在加载时间较长的状况下就显得不是那么适用。
由图我们可以看出在加载的初期预测值与实测值的误差并不大,那是因为Logistic曲线的发生阶段能体现软土路基的初始沉降阶段。
所有的这些常用曲线都能很好的预测最终沉降和加载基本完成以后的沉降。
4结论(1)对数曲线法、指数曲线法、Asaoka曲线法以及Logis2 tic曲线对于软土地基的最终沉降和加载基本完成以后的沉降预测,预测精度能满足工程实际的需要。