[建筑]路基沉降常用預(yù)測方法ppt課件

1、路基沉降路基沉降常用預(yù)測方法常用預(yù)測方法 地基在荷載作用下，沉降將隨時(shí)間開展，其地基在荷載作用下，沉降將隨時(shí)間開展，其開展規(guī)律可以通過土體固結(jié)原理進(jìn)展數(shù)值分析來開展規(guī)律可以通過土體固結(jié)原理進(jìn)展數(shù)值分析來估算。但是由于固結(jié)理論的假定條件和確定計(jì)算估算。但是由于固結(jié)理論的假定條件和確定計(jì)算指標(biāo)的試驗(yàn)技術(shù)上的問題，使得實(shí)測地基沉降過指標(biāo)的試驗(yàn)技術(shù)上的問題，使得實(shí)測地基沉降過程數(shù)據(jù)在某種意義上較理論計(jì)算更為重要。程數(shù)據(jù)在某種意義上較理論計(jì)算更為重要。 通過大量的沉降觀測資料的積累，可以找出通過大量的沉降觀測資料的積累，可以找出地基沉降過程的具有一定實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的變形規(guī)地基沉降過程的具有一定實(shí)際應(yīng)用價(jià)值

2、的變形規(guī)律，還可以根據(jù)路基施工時(shí)的實(shí)測沉降資料和已律，還可以根據(jù)路基施工時(shí)的實(shí)測沉降資料和已獲得的經(jīng)歷進(jìn)展估算，是工程中最為常用的方法獲得的經(jīng)歷進(jìn)展估算，是工程中最為常用的方法。通常利用沉降資料進(jìn)展預(yù)測路堤沉降隨時(shí)間開。通常利用沉降資料進(jìn)展預(yù)測路堤沉降隨時(shí)間開展的常用方法有以下幾種：展的常用方法有以下幾種：一、雙曲線法一、雙曲線法雙曲線方程為：雙曲線方程為： a a、bb將荷載不再變化后的將荷載不再變化后的3 3組早期實(shí)測數(shù)據(jù)代入組早期實(shí)測數(shù)據(jù)代入 上式組成方程組求得的系數(shù)；上式組成方程組求得的系數(shù)；btatSSt0bSSf10沉降計(jì)算的沉降計(jì)算的詳細(xì)順序：詳細(xì)順序：1 1、確定起點(diǎn)時(shí)間、確定

3、起點(diǎn)時(shí)間t t0 0，可取填方施工完畢，可取填方施工完畢日為日為t t0 02 2、根據(jù)實(shí)測資料計(jì)算、根據(jù)實(shí)測資料計(jì)算t tSt-S0St-S0，見圖，見圖1 1。圖圖1 1用實(shí)測值推算最終沉降的方法用實(shí)測值推算最終沉降的方法3 3、繪制、繪制t t與與t/t/S St t-S-S0 0的關(guān)系圖，并確定系數(shù)的關(guān)系圖，并確定系數(shù)a a，b b見圖見圖2 2。4 4、計(jì)算、計(jì)算StSt5 5、由沉降、由沉降時(shí)間雙曲線關(guān)系推算出時(shí)間雙曲線關(guān)系推算出S-tS-t曲線。曲線。圖圖2 2求求a a，b b方法方法 上述公式反映了平均沉降速度，按雙曲線規(guī)律減少的上述公式反映了平均沉降速度，按雙曲線規(guī)律減少的

4、假定前提下繪出的。假定前提下繪出的。 說明：說明： 起點(diǎn)日之前的沉降量起點(diǎn)日之前的沉降量S0S0即為初期沉降量，見圖即為初期沉降量，見圖1 1。圖圖1 1，預(yù)壓時(shí)間至少應(yīng)大于三個(gè)月，否那么偏向大，預(yù)壓時(shí)間至少應(yīng)大于三個(gè)月，否那么偏向大。當(dāng)?shù)鼗翞槌蓪拥鼗鶗r(shí)，應(yīng)分層繪制各層沉降過程當(dāng)?shù)鼗翞槌蓪拥鼗鶗r(shí)，應(yīng)分層繪制各層沉降過程線，否那么會對剩余沉降估計(jì)偏低。線，否那么會對剩余沉降估計(jì)偏低。 雙曲線法是一種經(jīng)歷方法，推算原理不強(qiáng)，理論性不雙曲線法是一種經(jīng)歷方法，推算原理不強(qiáng)，理論性不夠明確，也會因?qū)崪y沉降時(shí)間不夠，無法用雙曲線法推測，夠明確，也會因?qū)崪y沉降時(shí)間不夠，無法用雙曲線法推測，但比較簡單明了

5、，所以有一定的實(shí)用性。但比較簡單明了，所以有一定的實(shí)用性。二、固結(jié)度對數(shù)配合法三點(diǎn)法二、固結(jié)度對數(shù)配合法三點(diǎn)法該法由曾國熙于該法由曾國熙于19591959年提出。年提出。由于固結(jié)度的理論解普遍表達(dá)式為：由于固結(jié)度的理論解普遍表達(dá)式為： 2-12-1不管豎向排水、向外或向內(nèi)徑向排水，或豎向和徑向結(jié)不管豎向排水、向外或向內(nèi)徑向排水，或豎向和徑向結(jié)合排水等情況均可使用，所不同的只是合排水等情況均可使用，所不同的只是 、 值。值。根據(jù)固結(jié)度定義根據(jù)固結(jié)度定義: : 2-22-2式中：式中： SdSd一瞬時(shí)沉降量一瞬時(shí)沉降量 一最終沉降量一最終沉降量teU 1ddttSSSSUS由式由式2-12-1和式

6、和式2-22-2聯(lián)立可得聯(lián)立可得: : 為求為求t t時(shí)刻的沉降，上式右邊有四個(gè)未知數(shù)，即時(shí)刻的沉降，上式右邊有四個(gè)未知數(shù)，即S S、SdSd、 、 。在實(shí)測初期沉降一時(shí)間曲線。在實(shí)測初期沉降一時(shí)間曲線S-tS-t上任意選取三上任意選取三點(diǎn)點(diǎn): :t1,.S1t1,.S1, ,t2, S2t2, S2, , t3,S3t3,S3并使并使t3-t2=t2-tlt3-t2=t2-tl，將上述三點(diǎn)分別代入上式中，聯(lián)立求解得參數(shù)和最終沉降量將上述三點(diǎn)分別代入上式中，聯(lián)立求解得參數(shù)和最終沉降量S S以及以及SdSd的表達(dá)式，其中的表達(dá)式，其中SdSd的表達(dá)式中還含有的表達(dá)式中還含有這個(gè)變量。一這個(gè)變量。

7、一般在求般在求SdSd時(shí)，時(shí)，可采用理論值：可采用理論值： , ,將所求得的將所求得的 ,S, Sd,S, Sd分別代入式分別代入式2-32-3中便可獲得任意時(shí)刻的沉降。中便可獲得任意時(shí)刻的沉降。)1 (ttdteSeSS28以下是詳細(xì)求解過程：以下是詳細(xì)求解過程：由此解得由此解得11)1 (1tdteSeSS1212)1 (2eSeSSd33)1 (3eSeSSd2312)(21SSSSett231212ln1SSSStt)()()()(2312232123SSSSSSSSSSSeeSSStd)1 (三、拋物線法三、拋物線法 河海大學(xué)通過對滬寧高速公路塑板處理段的工后沉降河海大學(xué)通過對滬寧高

8、速公路塑板處理段的工后沉降資料分析，發(fā)現(xiàn)公路完建后的沉降曲線在初期并不表現(xiàn)資料分析，發(fā)現(xiàn)公路完建后的沉降曲線在初期并不表現(xiàn)雙曲線或指數(shù)曲線的形式，而在沉降一時(shí)間對數(shù)坐標(biāo)系雙曲線或指數(shù)曲線的形式，而在沉降一時(shí)間對數(shù)坐標(biāo)系S-lntS-lnt中沉降曲線可由兩部分組成：中沉降曲線可由兩部分組成： 第一部分可由第一部分可由拋物線拋物線來擬合，第二部分即來擬合，第二部分即次固結(jié)部分次固結(jié)部分可由可由直線擬合直線擬合; ; 第一部分和第二部分發(fā)生的量級和時(shí)間取決于土層固第一部分和第二部分發(fā)生的量級和時(shí)間取決于土層固結(jié)后到達(dá)的結(jié)后到達(dá)的孔隙比孔隙比所對應(yīng)的所對應(yīng)的當(dāng)量固結(jié)應(yīng)力當(dāng)量固結(jié)應(yīng)力，只要運(yùn)營期，只要運(yùn)

9、營期的有效應(yīng)力小于預(yù)壓期末的固結(jié)應(yīng)力，次固結(jié)可以忽略的有效應(yīng)力小于預(yù)壓期末的固結(jié)應(yīng)力，次固結(jié)可以忽略不記，否那么，就應(yīng)該考慮次固結(jié)的影響。不記，否那么，就應(yīng)該考慮次固結(jié)的影響。 理論證明，除有機(jī)質(zhì)含量很高的土外，沉降量主要集理論證明，除有機(jī)質(zhì)含量很高的土外，沉降量主要集中在第一部分，沉降曲線的一般表達(dá)式為：中在第一部分，沉降曲線的一般表達(dá)式為： S =aS =algtlgt2 2 +b+b* *lgt +c lgt +c 3-13-1 式中參數(shù)式中參數(shù)a, b, ca, b, c可用優(yōu)化方法求得。可用優(yōu)化方法求得。 應(yīng)用該法，僅需掌握短期的實(shí)測資料即可求得滿足工程應(yīng)用該法，僅需掌握短期的實(shí)測資

10、料即可求得滿足工程精度要求的工后沉降量及鋪筑路面時(shí)對應(yīng)的沉降速率，并精度要求的工后沉降量及鋪筑路面時(shí)對應(yīng)的沉降速率，并可以及時(shí)指導(dǎo)施工，該法實(shí)際推算結(jié)果比雙曲線法更加可可以及時(shí)指導(dǎo)施工，該法實(shí)際推算結(jié)果比雙曲線法更加可靠?？?。四、指數(shù)曲線法四、指數(shù)曲線法指數(shù)法方程為指數(shù)法方程為 4-14-1式中式中:Sm:Sm最終沉降最終沉降; ; A, B A, B系數(shù)求法同雙曲線法中系數(shù)求法同雙曲線法中a, ba, b。 上兩式簡單實(shí)用，但是前提是假定荷載一次施加或者突上兩式簡單實(shí)用，但是前提是假定荷載一次施加或者突然施加的，這與實(shí)際情況不符，因此上述方法尚可改進(jìn)，下然施加的，這與實(shí)際情況不符，因此上述方

11、法尚可改進(jìn)，下面的修正指數(shù)曲線法將路堤荷載分為假設(shè)干個(gè)加載階段，將面的修正指數(shù)曲線法將路堤荷載分為假設(shè)干個(gè)加載階段，將各級荷載增量所引起的沉降疊加。各級荷載增量所引起的沉降疊加。mBttSAeS 1五、修正指數(shù)曲線法五、修正指數(shù)曲線法對于多級加荷的、路堤沉降曲線對于多級加荷的、路堤沉降曲線“臺階狀臺階狀開展的情況開展的情況，可把常規(guī)的指數(shù)曲線模型拓展為，可把常規(guī)的指數(shù)曲線模型拓展為圖圖3 3加荷與沉降開展曲線加荷與沉降開展曲線 5-15-1式中：式中：m m 為加荷的總級數(shù)；為加荷的總級數(shù)； t t 為沉降預(yù)測時(shí)刻為沉降預(yù)測時(shí)刻ti ti 到第到第k k 級荷載施加時(shí)刻級荷載施加時(shí)刻tktk的

12、的時(shí)間間隔時(shí)間間隔圖圖3 3； Sk Sk 為第為第k k 級荷載增量所引起的最終沉降量，當(dāng)加級荷載增量所引起的最終沉降量，當(dāng)加荷速率與土層狀況不變時(shí)，荷速率與土層狀況不變時(shí)， Sk Sk 與與Pk Pk 比值近似為定值比值近似為定值，假設(shè)令，假設(shè)令C C 為比例常數(shù)，那么有為比例常數(shù)，那么有 Sk= CSk= C Pk Pk ， PkPk為第為第k k 級荷載增量；級荷載增量； A A，B B，C C 均為反響土體固結(jié)性質(zhì)的參數(shù)，設(shè)其與均為反響土體固結(jié)性質(zhì)的參數(shù)，設(shè)其與荷載的施加無關(guān)，視為常量。式荷載的施加無關(guān)，視為常量。式4-14-1就變?yōu)椋壕妥優(yōu)椋簃kkBttSAeS11根據(jù)沉降實(shí)測值，采用試算法確定式根據(jù)沉降實(shí)測值，采用試算法確定式4-24-2中中的參數(shù)的參數(shù)A A，B B，C C；將已確定出的參數(shù)帶回上述經(jīng)；將已確定出的參數(shù)帶回上述經(jīng)歷公式模型中，分別計(jì)算各級荷載在歷公式模型中，分別計(jì)算各級荷載在titi時(shí)刻所引時(shí)刻所引起的沉降量，將各級荷載在起的沉降量，將各級荷載在titi時(shí)刻所引起沉降量時(shí)刻所引起沉降量進(jìn)展疊加，即得進(jìn)展疊加，即得ti ti 時(shí)刻總沉降量。時(shí)刻總沉降量。mkkBttPCAeS11六、沉降速率法六、沉降速率法方程為方程為式中：式中： ScSc固結(jié)沉降量固結(jié)沉降量; ; m m綜合性修正系數(shù)綜合性修正系數(shù); ; Ptt Ptt