软土路基处理中的沉降观测及数据分析

软土路基处理中的沉降观测及数据分析

摘要:阐述了沉降观测中的仪器布置要点及主要监测指标及作用,着重对地基中孔隙水压力变化进行了分析,提出了有利于施工控制的结论。

关键词:软土路基沉降观测孔隙水压力

我国东南沿海和内陆广泛分布有含水量大、压缩性高的淤泥质软粘土,在荷载作用下容易产生沉降而影响建筑物的正常使用。对于软土地基上的建设公路、铁路、房屋建筑等工程,地基沉降观测和分析常被认为工程成败的关键。文章通过湖南某公路的沉降观测实验,阐述了沉降观测中的仪器布置要点,对沉降观测的孔隙水压力进行了分析。

1 仪器布置及分析要点

该公路某断面淤泥厚度 3.6m～5m,塑料排水板超载预压处理软土路基,塑料排水板间距1.2m,处理深度9m,预压填土高度6.3m,土工格栅两层,设计要求预压期6个月。根据试验路段的地质条件、路基设计情况及试验目的试验监控仪器布置见图1。

观测的目的是探讨不同工程条件下软土地基内、填土路堤内各点的表面沉降、分层沉降、侧向位移、孔隙水压力与时间发展的关系和规律。

表面沉降:是地基变形和固结的直观反映,可以判断地基是否稳定、控制填土速率以及预测地基的固结情况。为了提高沉降观测精度必须做到“三同一固定”,即采用相同的观测路线和监测方法,使用同一仪器,在基本相同的环境和条件下工作,固定测站、转点和监测人员。

孔隙水压力:是地基土体应力变化的重要指标,可以了解地基土体内应力的转化情况,反映地基土体的固结快慢,判断地基强度增长情况。掌握孔压变化规律对指导路堤填筑速率有十分重要的意义。

侧向位移:是判断地基是否处于稳定状态的重要指标之一。土体的深层位移常利用测斜仪测得,测斜管采用膜量与土体相近的材料做成,当土体产生侧向变形时,测斜管也随之移动,利用测斜仪可测出这种变化,直接反映不同深度的地基土体侧向位移大小。

分层沉降:是不同深度处地基土体变形和固结的直观反映,通过分层可以分析不同深度处地基土体变形趋势。

2 孔隙水压力观测结果分析

为了了解目前土体的固结程度和土体的最终沉降量,需对沉降监测成果进行整理和分析。由于篇幅有限本文仅对孔隙水压力的变化进行分析。

孔隙水压力随时间变化的过程一般从一次加载到下一次加载孔

隙水压力都经历了增长—消散—增长—消散的过程,说明附加总应力在不断向土体有效应力转化。孔压开始消散时消散速率较快,随时间的推移孔压的消散速率减慢,在后期孔压趋于稳定。

另外,监测过程中发现孔压值受降雨影响也较为明显,在填土荷载不变的前提下,雨后测得的孔压值明显大于雨前而不加载不降雨情况下孔压变化一般规律是随时间逐渐消散减小。这种变化是因为降雨相当于增大了地基的附加荷载,从而使孔压值变大。但孔压增加值与降雨间更为精确的关系还难以数量化,有待于进一步研究。

利用监测数据整理绘出∑△u与∑△P曲线图如图2所示,由图中可知,各断面∑△u～∑△P曲线在填土初期曲线呈直线,后期地基固结度增加,地基强度增长,地基趋于稳定。在图2中,第一次转点位置发生在第四级填土荷载处(对应的填土高度为 3.84m),也就是说,在填土至3.84m时,∑△u～∑△P曲线还基本上是直线,待再填下一级荷载(对应填土高度为3.84m)时,∑△u～∑△P曲线出现向上弯折,斜率变大,根据前面土体的弹塑性理论分析可知,在填土高度大至3.84m时,土体的性质发生了变化,即进入了塑性变形阶段。因此该断面土体由弹性向塑性阶段转化对应的填土高度可取为3.84m左右,此填土高度与理论计算的极限填土高度相近。以上分析说明,在极限填土高度内,∑△u～∑△P曲线呈直线,地基土体处于弹性阶段,此时可快速加载,超过极限填土高度后,∑△u～∑△P曲线出现向上拐点,地基土体处于塑性变形阶段,此时应放慢加载速度,待其达到所需固结度后方可继续加载;当加

载过程中,∑△u～∑△P曲线出现向上转点即曲线斜率变大时,地基可能面临失稳,应采取停载或卸载措施。因此,可根据∑△u～∑△P曲线的斜率变化判断地基是否稳定,以指导填土速率。

3 结语

阐述了沉降观测的主要观测指标及作用,通过实际工程应用着重对孔隙水压力的变化过程进行了分析。从一次加载到下一次加载孔隙水压力都经历了一个增长—消散—增长—消散的过程,说明附加总应力在不断向土体有效应力转化。孔压开始消散时消散速率较快,随时间的推移孔压的消散速率减慢,在后期孔压趋于稳定。∑△u与∑△P 曲线能反映地基的加载状况及稳定性,通过曲线斜率的变化可判断地基是否稳定,指导路基加载填土速率。

参考文献

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