复合地基沉降计算方法讨论

【摘要】本文以复合地基沉降变形的特点为阐述对象，接着分析了复合地基沉降计算影响因素，并结合实际情况，对复合地基沉降计算方法进行了探讨。

【关键词】复合地基，沉降，计算方法

中图分类号：TU44文献标识码： A

一、前言

随着近年来施工技术管理的不到位，而引发的路基工程质量问题不时发生，加强对复合地基沉降计算方法的分析，这无疑更应该为我们关注的重点。

二、复合地基沉降变形的特点

在高速公路建设中，通常情况下，咱们把原状地面下的土称之为路基。这样，地基高于原地面的填方土称之为路堤。当建筑物经过它的根底将荷载传给地基以后，在地基内部将发生应力和变形，然后致使建筑物根底的下沉。土体受力后致使的变形可分为体积变形和形状变形。体积变形首要由正应力致使，它只会使土的体积减小压密，不会致使土体损坏。而形状变形首要由剪应力致使，当剪应力超越必定极限时，土体将发生剪切损坏，此刻的变形将不断发展。通常在地基中是不允许出现大范围剪切损坏的。

三、复合地基沉降计算影响因素分析

1、核算模型的不确定性

许多文献都详细剖析了核算模型的疑问，因为各种模型的侧重点不一样，所以任何一个模型都不能彻底反映实践情况。关于不一样的填土，依据其一般的力学参数现已提出了许多本构模型和屈从原则。不一样本构模型的核算成果区别很大。总的来说核算机核算与实践情况之间存在对立的当地，比方说当为了得到更精确的核算成果而将模型设置可能是全部反响土的性质，此刻本构联系可能会适当杂乱，这对核算机的功能需求就更高，数值核算就十分繁琐，在实践工程中很难使用。核算模型的不断定性与土粒粒度，成分和土体布局有关，总的来说也和它所受外力的品种和方向，周围环境，地下水的改变等要素有关。

2、效果荷载的不断定性

关于高速公路来说，荷载首要包含施工荷载，土体布局自重和车辆荷载。路基的沉降规则与荷载的施加办法及荷载的情况有很大联系，加载办法不一样，荷载程度不一样，加载速率不一样，路基的沉降规则就不一样。路基的前期沉降首要受加载速率的影响。当路基填筑速率较小时，土体中的孔隙水压力有满足的时刻进行散失和下降，此刻路基的沉降会跟着逐步增大的填土荷载而逐步增大。反之，当施工填筑速率过快，土中孔隙水压力不能彻底散失，土体不能彻底固结，这种情况下后期沉降将会很大。对因为车辆荷载导致的复合地基沉降，一般将其转换为静载。路基在车辆荷载效果下导致的累积变形能够分为两部分：在可变荷载效果下土体中的剩余应变导致的变形和土体中因为可变荷载导致的孔压散失发生的固结变形。正确预算路基构筑物在可变荷载效果下的沉降，对实践工程具有重要的现实意义。

3、路基填料参数的不断定性

不一样的施工地址，不一样的施工环境，不一样的施工办法下路基填料的参数都不一样。数值核算的参数断定只能依托很多的数据核算联系现状土的实验室测验成果。复合地基沉降数值核算的精度很大一部分取决于土体参数核算剖析的精度。这些参数包含容量，弹性模量，泊松比以及强度，内摩擦角等。经过研讨发现，泊松比的改变对数值核算的成果影响不大，且泊松比核算剖析的变异性很小。但弹性模量与强度系数的改变规模较大，对数值核算的影响是显著的。

4、路基几许尺度的不断定性

数值核算不能对整个施工环境进行模仿，只能取关键部位及相应的扩大规模进行核算，这就涉及到模型的尺度问题。当前对这一方面的研讨较少，首要侧重于路基规模内各土层厚度的影响。

5、初始条件和鸿沟条件的不断定性

模型的具体方面约束了对土体鸿沟的正常模仿，只能依据数值核算的需求，成果输出的需求，土体的力学参数进行近似模仿。需求思考的要素首要包含：土体力学参数，数值核算的模型需求等。

四、复合地基沉降计算方法

1、抛物线法

对于有些情况，沉降曲线在初期并不表现双曲线或指数曲线的形式，而在沉降一时间对数坐标系中沉降曲线可由两部分组成，第一部分可由抛物线来拟合，第二部分即次固结部分可由直线拟合；第一部分和第二部分发生的量级和时间取决于土层固结后达到的孔隙比所对应的当量固结应力，只要运营期的有效应力小于预压期末的固结应力，次固结可以忽略不记，否则，就应该考虑次固结的影响。

2、修正指数曲线法与修正双曲线法

修正指数曲线法与修正双曲线法，还可预测后期增加荷载（如对未设预压土地段，对后期增加的轨道及列车荷载）的沉降；对路堤，填土荷载宽度随路堤的升高而变小。荷载增量在地基中应力扩散影响的深度也变小。考虑这已因素，参照分层总和法计算沉降的原理，认为与沉降直接相关的是地基中的附加应力。沉降与附加应力沿深度分布土的面积成正比，而不是与作用在地面的荷载强度成正比，因此对不同荷载宽度，按在地基中相应的附加应力沿深度分布图的面积比，将上部填土荷载打折来计算沉降。

3、泊松曲线法

（一）、不通过原点的机理分析

随着水和气的排出，骨架进一步压缩，水和气的应力逐渐转移到骨架上。这表现到沉降过程线上存在一个瞬时的沉降，且饱和度愈小，初始沉降愈大。对工程上所涉及的土，通常都遭到扰动，在荷载的作用下也会存在瞬时沉降。综上所述，由于初始沉降的存在，故不通过原点。

（二）、“S”形机理分析

成长曲线反映的实际上是事物的发生、发展、成熟并达到一定极限的过程。这一点和荷载逐步增加与测点逐步发生沉降的关系十分相似。加载过程中的沉降也可分为四个阶段:

（1）、发生阶段

在刚加载时，测点的土体尚处于弹性状态。随着荷载的增加，测点的沉降量近乎线性增加。

（2）、发展阶段

随着荷载的不断加大，测点土体所受的荷载也越来越大，并使其逐步进入到弹塑性状态。随着塑性区的不断开展，测点的沉降速率也在不断地增加，直到荷载不再增加为止。

（3）、成熟阶段

当荷载不再增加时，由于固结尚未完成以及土体的流变，测点的沉降将随着时间的推移而继续，但沉降速率递减。

（4）、到达极限

理论上讲，当时间为无穷大时，到达极限状态。事实上，我们取t足够大即可，如对公路t取为15年＋填筑时间；而对于建筑物，t取5年即可。

5、灰色理论

灰色理论属于系统科学理论，它提供了在贫信息情况下求解系统问题的新途径。它将一切随机变量看作是在一定范围内变化的灰色量，将随机过程看作是在一定范围内变化的、与时间有关的灰色过程。对灰色量用数据生成的方法，将杂乱无章的原始数据整理成规律性较强的生成序列，然后建立模型而进行预测。这样，就能在较高的层次上处理问题，从而较全面揭示系统的长期变化规律。

6、人工神经网络

神经网络模型就是采用物理可实现的系统来模仿人脑神经细胞的结构和功能的系统，它是由大量功能简单的神经元相联结而成的高度非线性动力系统，是并行的结构；并有较强的容错能力，少量的神经元和连接发生差错对整体功能影响较小:同时具有很强的自适应性能，可通过自身学习，以适应外部环境的变化。尤其在处理信息复杂、背景不清楚、规则不明确的问题，更求救其独特的优越性。利用神经网络较强的非线性映射能力，根据实测沉降资料，通过神经网络的BP网络进行建模，具有很强的客观性和适应性。

地基沉陷受多种因素的影响和制约，其变化的自然规律很难用一个显式的数学公式予以表示。而人工神经网络是这一领域的一个突破，该方法视传统函数的自变量和因变量为输入和输出，将传统的函数关系转化为高维的非线性映射，

五、结束语

复合地基沉降计算分析在工程项目实施中呈面极其重要的地位，我们不仅要努力做好各项工作，还要与其它方面协调一致、相辅相成。从而使路基施工工作不断得到完善和提高，为工程项目的顺利实施提供可靠的技术保障。

参考文献

[1]吴大志，李夕兵，王桂尧.高速公路复合地基沉降计算方法[j].湖南交通科技，2001

[2]宋彦辉，聂德新.基础沉降预测的Verhulst模型[J].岩土力学，2003

[3]王志亮.软基路堤沉降预测和计算[D].南京:河海大学，2004