軟土路基沉降計算方法研究 畢業(yè)論文（含外文翻譯）

1、<p>　　XX學(xué)院畢業(yè)論文開題報告</p><p><b>　　XX學(xué)院</b></p><p>　　本科畢業(yè)論文文獻綜述</p><p>　　系 別： 工程技術(shù)系 </p><p>　　專 　業(yè)： 土木工程 </p><p>　　姓 名：

2、 XX </p><p>　　學(xué) 號： XX </p><p>　　2011 年　4　月　5　日</p><p>　　XX學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計文獻綜述</p><p>　　引言：軟土地基定義是指強度低,壓縮量較高的軟弱土層.多數(shù)含有一定的有機物質(zhì)。日本高等級公路設(shè)計規(guī)范將其定義為：主要由粘土和粉土等細(xì)微顆粒

3、含量多的松軟土、孔隙大的有機質(zhì)土、泥炭以及松散砂等土層構(gòu)成。地下水位高,其上的填方及構(gòu)造物穩(wěn)定性差且發(fā)生沉降的地基。軟土的成因一般認(rèn)為是由于第四紀(jì)后期地表水所形成的沉淀物質(zhì),多分布在海濱,湖濱,河流沿岸等地勢低洼地帶,地表常年潮濕或積水。所以地表往往有大量喜水植物,由于這些植物的生長和死亡,使軟土中含有較多的有機物.軟土地基的處理應(yīng)根據(jù)軟土,淤泥的物理力學(xué)性質(zhì),埋層深度,路堤高度,材料場地情況,公路等級等因素分別采取換土、拋石擠淤、反壓

4、護道、滲水、土工材料、塑料排水板、粉噴樁、碎石樁、超載預(yù)壓等措施進行處理。</p><p>　　軟土地基計算方法的發(fā)展和研究現(xiàn)狀：地基沉降的理論分析方法大致可歸納為兩種類型:理論公式法和數(shù)值分析法。理論公式法建立在太沙基等人創(chuàng)立的經(jīng)典土力學(xué)基礎(chǔ)上，其中引入了許多簡化假定。這些方法具有簡便、直觀、計算參數(shù)少且易取得等優(yōu)點。數(shù)值分析法則是近代土力學(xué)的研究產(chǎn)物。70年代以來，隨著計算機和有限元應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，人們可以將

5、復(fù)雜的土工計算問題編制成有限元程序，從而得到較準(zhǔn)確的計算結(jié)果。利用數(shù)值分析方法，可以全面的考慮土體的變形特性及邊界條件，理論上也較為嚴(yán)密;但這種方法比較復(fù)雜，計算工作量大，計算參數(shù)多而且選取較為困難。因此，目前主要應(yīng)用于理論研究和比較重大的工程項目，在工程實踐中的應(yīng)用并不是很廣泛。而理論公式法因其簡單、直觀、計算參數(shù)少且易獲得等優(yōu)點，常在工程中被普遍采用。</p><p>　　漆寶瑞[1]闡述了近幾年，在我國西南

6、山區(qū)鐵路建設(shè)中，常遇到一種分布在斜坡上的軟弱土，它與海相、湖相等沉積的軟土物理力學(xué)指標(biāo)相似，但在形成原因、分布范圍、物質(zhì)組成及其它特性上又有所區(qū)別，為強調(diào)其分布特征，我們稱其為“斜坡軟土”。目前，國內(nèi)、外對于這種軟弱土的特性研究資料尚屬少見，相應(yīng)采取的工程措施也很少提及，隨著西南山區(qū)鐵路、公路等工程建設(shè)的增加，在這一方面作進一步的研究十分必要。針對這一現(xiàn)狀，本文在廣泛查閱國內(nèi)外有關(guān)軟基處理技術(shù)文獻的基礎(chǔ)上，結(jié)合株州至六盤水鐵路與內(nèi)江至昆

7、明鐵路建設(shè)中的勘探、設(shè)計、施工資料，對“斜坡軟土”的工程特性與整治措施進行了較為全面的研究，取得了如下成果： 1．指出了“斜坡軟土”的形成原因與環(huán)境因素的影響； 2．與海相、湖相等沉積的軟土進行對比分析，對“斜坡軟土”具有的膨脹性、流變性、觸變性等特性進行了研究； 3．研究了流變性對邊坡穩(wěn)定性的影響，對“斜坡軟土”的長期強度進行了試驗分析；； 4．研究了“斜坡軟土”沉降計算與邊坡穩(wěn)定性計算方法</p><p>　

8、　陳仁朋[2]在其發(fā)表的《軟弱地基中樁筏基礎(chǔ)工作性狀及分析設(shè)計方法研究》提出軟弱地基中樁筏基礎(chǔ)的研究一直是巖土工程中的一個重要課題，也是土木工 程設(shè)計的一項關(guān)鍵技術(shù)。本文對軟弱地基樁筏基礎(chǔ)的工作性狀和分析設(shè)計方法進 行了系統(tǒng)和深入的研究。 采用考慮樁土界面可以滑移的單樁和群樁彈塑性模型，分析單樁和群樁的荷 載傳遞特性以及樁土相互作用系數(shù)隨荷載水平的變化。揭示了目前普遍采用的彈 性理論法所得的樁土樁相互作用系數(shù)偏大的不足，并和單樁與群樁實

9、測結(jié)果進行 了比較，兩者相當(dāng)吻合。 群樁應(yīng)力分析是樁筏相互作用分析的基礎(chǔ)，建立了群樁應(yīng)力分析模型。將筏 板基底平均附加荷載乘以樁端荷載傳遞系數(shù)作用在樁端平面上，樁端以下按照 Boussinesq解計算應(yīng)力分布。采用彈性理論法和有限元法分析了大量的實例，在此 基礎(chǔ)上運用回歸分析方法獲得了樁端荷載傳遞系數(shù)的表達式。</p><p>　　劉麗萍[3]在《軟土路基沉降計算方法的應(yīng)用研究》中研究結(jié)合天津地區(qū)軟土路基的沉降觀

10、測資料，對軟土路基沉 降計算方法的工程應(yīng)用進行了研究，其主要內(nèi)容如下： 1．對現(xiàn)有軟土路基的沉降計算方法進行了評價分析，編制了有 關(guān)計算軟件，并探討了沉降計算有關(guān)參數(shù)的選用方法。 2．對軟土路基沉降有限元分析方法進行了探討，并編制了相應(yīng) 的應(yīng)用軟件。 3．針對天津軟土特點，開展了軟基現(xiàn)場沉降觀測試驗工作，對 測試結(jié)果進行了分析評價。 4．結(jié)合天津軟基現(xiàn)場沉降觀測資料，與理論計算結(jié)果進行了比 較分析，并進一步改進了軟基沉降計算軟件。<

11、;/p><p>　　謝喬木[4]在《軟土固結(jié)沉降反分析研究》根據(jù)連鹽高速公路連云港段現(xiàn)場實測數(shù)據(jù),對該軟土地區(qū)進行沉降反分析研究。主要工作如下: (1)在連鹽高速公路連云港段進行現(xiàn)場觀測試驗,并對實驗數(shù)據(jù)進行分析,揭示了連云港海相軟土在加荷和堆載預(yù)壓下的一些變形特性。結(jié)果表明連云港軟土地基不排水剪切沉降Su與路基的最大側(cè)向位移Dmax和固結(jié)沉降Sd均成線性關(guān)系,其中Dmax/Su比值為2～3,Su/Sd比值為0.01

12、~0.08。 (2)用C++語言編寫了比奧固結(jié)有限元反分析程序,并采用了相對于常規(guī)優(yōu)化方法,具有全局尋優(yōu),而且對目標(biāo)函數(shù)的要求較少,適應(yīng)性較強的遺傳算法。 (3)用編制的比奧固結(jié)有限元反分析程序?qū)B云港軟土地區(qū)進行固結(jié)沉降反分析研究。</p><p>　　王新輝[5]在《海相軟土雙層地基一維固結(jié)理論與應(yīng)用研究》里闡述連云港地區(qū)的軟土是海相淤泥和淤泥質(zhì)土。在連云港軟土地區(qū)修筑高速公路時,通常采用水泥土攪拌樁地基處理

13、方法使路基強度和變形滿足工程的要求。該類軟土壓縮沉降量大,排水固結(jié)緩慢,地基穩(wěn)定性差,造成高速公路建設(shè)中及建成后工程問題頻繁出現(xiàn)。為此,本文針對連云港海相軟土經(jīng)水泥土攪拌樁處理后形成的雙層地基進行固結(jié)理論和變形特征的研究,并將研究成果進行推廣應(yīng)用。取得了以下幾方面的研究成果: 1)針對連云港海相軟土進行一維固結(jié)和三軸剪切試驗,深入分析連云港海相軟土的物理力學(xué)特性。 2)模擬水泥土攪拌樁施工,在室內(nèi)制備不同配比、不同齡期的水泥土試樣,并進

14、行無側(cè)限抗壓試驗和三軸剪切試驗,揭示水泥土的受力特性及破壞特性。 3)運用超越方程,以雙層地基一維固結(jié)解析解為基礎(chǔ),推導(dǎo)出二級加荷條件下雙層地基的固結(jié)解析解;同時,通過荷載傳遞法并借助Laplace變換對雙層地基的固結(jié)問題進行了數(shù)值求解;此外,根據(jù)實際的地基結(jié)構(gòu),建立了樁間土和下臥層的固結(jié)模型并分別進行求解分析。</p><p>　　文海家,張永興等[6]在《超軟土的排水固結(jié)機理分析》表明了超軟土地基加固方法的改

15、進 ,首先需要深入研究其排水固結(jié)機理。通過對相關(guān)實驗實測資料的分析 ,作者對超軟土固結(jié)過程中的孔隙性、滲透性、壓縮性、固結(jié)特性的變化規(guī)律及孔隙水壓力消散規(guī)律進行了初步探討 ,并對這些變化規(guī)律中的微觀機制進行了分析。結(jié)果表明 ,孔隙性的變化從根本上決定了滲透性、壓縮性、固結(jié)特性及孔隙水壓力消散的變化規(guī)律。</p><p>　　吳波,汪東林,程樺等[7]在《軟土流變特性試驗研究》里闡述軟土具有較明顯的變形時效性及其在

16、不同應(yīng)力水平下的蠕變特性。通過分析蠕變曲線的規(guī)律,選擇了廣義開爾文五單元理論模型和時間硬化經(jīng)驗蠕變公式來描述軟土的流變特性,</p><p>　　陳新默[8]在《軟土地基勘察技術(shù)研究現(xiàn)狀及若干問題的探討》里指明對近年來軟土地基勘察技術(shù)研究狀況進行了概括和總結(jié),包括勘探和室內(nèi)土工試驗、原位測試和參數(shù)處理,并就其中的一些問題進行探討,認(rèn)為要提高勘察精度,必須處理好土樣擾動、原位儀器的改進、綜合勘察的應(yīng)用和參數(shù)選取等問

17、題。</p><p>　　陳鐵林[9]在《結(jié)構(gòu)性粘土本構(gòu)模型與參數(shù)測定研究》提出“土體結(jié)構(gòu)性數(shù)學(xué)模型——21世紀(jì)土力學(xué)的核心問題”，本文以此為對象進行研 究。 為了建立本構(gòu)模型而進行的微結(jié)構(gòu)研究，目前存在幾種不同的研究途徑，分為 理論派、計算派和實驗派。本文以實驗為基礎(chǔ)，以理論為指導(dǎo)建立符合實際的本構(gòu) 模型，并通過簡單、實用的方法將其推廣應(yīng)用。 從土的微結(jié)構(gòu)出發(fā)，考慮土的真實變形機理，把結(jié)構(gòu)性粘土的變形分為顆粒的

18、 滑移和結(jié)構(gòu)的損傷。以顆粒材料力學(xué)特性和微結(jié)構(gòu)模型進行理論分析，研究了滑移 屈服函數(shù)和結(jié)構(gòu)損傷函數(shù)的特征。引入速率過程理論和聚合物網(wǎng)絡(luò)理論對結(jié)構(gòu)性粘 土的流變特性進行分析。力圖建立微觀與宏觀的聯(lián)系，為建立粘土結(jié)構(gòu)性模型做理 論準(zhǔn)備。 把結(jié)構(gòu)性粘土看成不同大小土塊的集合體，以結(jié)構(gòu)性粘土堆砌體模型為基礎(chǔ)， 充分利用其對損傷的引入和對損傷比概念的突破，把結(jié)構(gòu)性粘土的流變分為滑移流 變和損傷流變。</p><p>　　朱

19、鴻鵠[10] 在《軟土固結(jié)—蠕變耦合效應(yīng)的試驗研究及有限元分析》中提出軟土具有固結(jié)時間長、流變特性顯著等特點,所以軟土地基上的構(gòu)筑物常會出現(xiàn)承載力不足、沉降過大等問題。因此,對于具有時效性變形的軟土來說,傳統(tǒng)的基于經(jīng)典彈塑性力學(xué)的土力學(xué)計算方法是有著明顯缺陷的。為了定量掌握軟土工程的變形性狀和破壞規(guī)律,對可能產(chǎn)生的破壞進行預(yù)測并采取適當(dāng)?shù)墓こ虒Σ?必須真正把握軟土固結(jié)和蠕變相互耦合的內(nèi)在變形機理,并進一步建立能反映這種耦合效應(yīng)的計算模型

20、。 本文通過理論分析、室內(nèi)試驗和數(shù)值模擬等方法,對軟土固結(jié)和蠕變相互耦合的變形特性進行了系統(tǒng)的研究,主要內(nèi)容和結(jié)論如下: 1.在已有研究成果的基礎(chǔ)上,系統(tǒng)闡述了軟土固結(jié)和蠕變的理論,并指出將Biot固結(jié)理論、土的本構(gòu)關(guān)系和元件流變模型相結(jié)合是描述軟土固結(jié)—蠕變耦合效應(yīng)的有效途徑。 2.同時,對珠江三角洲典型軟土進行了一系列室內(nèi)試驗研究,包括常規(guī)三軸試驗、一維固結(jié)試驗、直剪蠕變試驗以及三軸蠕變試驗等,用以揭示軟土固結(jié)—蠕變耦合效應(yīng)的內(nèi)在變

21、形機理,并比較軟土在不同加載方式和排水條件下的變形特性。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 漆寶瑞. “斜坡軟土”特性及工程措施研究[D]西南交通大學(xué), 2003.</p><p>　　[2] 陳仁朋. 軟弱地基中樁筏基礎(chǔ)工作性狀及分析設(shè)計方法研究[D]浙江大學(xué), 2001 </p><

22、;p>　　[3] 劉麗萍. 軟土路基沉降計算方法的應(yīng)用研究[D]長安大學(xué), 2000.</p><p>　　[4] 謝喬木. 軟土固結(jié)沉降反分析研究[D]東南大學(xué), 2006 </p><p>　　[5] 王新輝. 海相軟土雙層地基一維固結(jié)理論與應(yīng)用研究[D]東南大學(xué), 2004</p><p>　　[6] 文海家,張永興. 超軟土的排水固結(jié)機理分析[J]重慶

23、大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 2002,(09). </p><p>　　[7] 吳波,汪東林,程樺. 軟土流變特性試驗研究[J]安徽建筑工業(yè)學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版), 2008,(05) </p><p>　　[8] 陳新默. 軟土地基勘察技術(shù)研究現(xiàn)狀及若干問題的探討[A]2006年鐵道勘測技術(shù)學(xué)術(shù)會議論文集[C], 2006</p><p>　　[9] 陳鐵林. 結(jié)構(gòu)

24、性粘土本構(gòu)模型與參數(shù)測定研究[D]南京水利科學(xué)研究院, 2001.</p><p>　　[10] 朱鴻鵠. 軟土固結(jié)—蠕變耦合效應(yīng)的試驗研究及有限元分析[D]暨南大學(xué), 2005.</p><p>　　軟土路基沉降計算方法研究</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　地基沉降計算是土力學(xué)中的重要

25、研究課題。至今，地基沉降的理論研究已經(jīng)有了長足的發(fā)展，軟土路基的沉降量計算精度也大幅度提高。但從工程建設(shè)發(fā)展的要求來看，實測沉降量和計算值之間還有較大的差距。如何準(zhǔn)確的估計地基沉降量仍是當(dāng)今巖土工程計算中的一大難題。</p><p>　　本文首先對國內(nèi)外常規(guī)的地基沉降計算方法進行了介紹，簡述了地基計算方法的研究現(xiàn)狀。對軟土路基沉降變形機理進行了分析，分析了e-p曲線法和e-lgp曲線法，并通過工程實例比較了兩種方

26、法。</p><p>　　關(guān)鍵詞: 沉降計算 軟土路基 沉降變形機理 </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Soil mechanics foundation settlement calculation is the important research subject. So far, the the

27、oretical research foundation settlement has tremendous development, and the settlement of soft clay subgrade computational precision greatly improved. But from the requirements of the development of construction engineer

28、ing standpoint, the measured values calculated the settlement is and great gap between also. How to estimate of subgrade settlement amount is still current geotechnical engineering </p><p>　　This paper first

29、ly to domestic and international foundation settlement calculation methods of conventional were introduced, and expounds the research situation of foundation calculation method. The soft soil subgrade settlement and defo

30、rmation mechanism are analyzed, and analyzed the e - p curve method and e - LGP curve method, and through engineering examples, two methods were compared. </p><p>　　Key words：Settlement calculation oft soil

31、 subgrade settlement deformation mechanism </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1緒論1</b></p><p>　　1.1軟土的基本工程特性1</p><p>　　1.2軟土路基沉降計算研究現(xiàn)狀2</p&g

32、t;<p>　　1.3本文的研究內(nèi)容4</p><p>　　2 軟土路基沉降變形機理5</p><p><b>　　2．1瞬時沉降5</b></p><p>　　2．2 固結(jié)沉降5</p><p>　　2．3 次固結(jié)沉降5</p><p>　　3 沉降計算方法分析6<

33、;/p><p>　　3．1固結(jié)沉降計算方法6</p><p>　　3.1.1 e-p曲線法6</p><p>　　3.1.2 e-lgp曲線法7</p><p>　　3.1.3 e-lgp曲線法與e-p曲線法的比較分析8</p><p>　　3．2瞬時沉降計算方法9</p><p>　

34、　3.3次固結(jié)沉降10</p><p>　　3.4工程案例分析10</p><p>　　3.4.1 工程概況10</p><p>　　3.4.2 最終沉降量的計算11</p><p><b>　　4 小結(jié)12</b></p><p><b>　　參考文獻13</b>

35、;</p><p><b>　　1緒論</b></p><p>　　1.1軟土的基本工程特性</p><p>　　土木建筑基礎(chǔ)沉降過大或部分土層承載力不足的地基均可稱為軟弱地基，簡稱軟基。其中承載力不滿足要求、壓縮性高的土層稱為軟土層。軟土主要由細(xì)粒土組成，包括軟粘土、松散細(xì)砂、雜填土、泥灰土等。淤泥和淤泥質(zhì)土是軟土的典型代表。</p&g

36、t;<p>　　軟土在我國分布廣泛，在沿海和河流的中下游及湖泊附近地區(qū)，地表下第四紀(jì)松軟覆蓋層深厚。如天津、大連、溫州、寧波等地的海相沉積軟土，上海、廣州、深圳等地的三角洲相沉積軟土，閩江口平原的溺谷相沉積軟土等，軟土由于本身的一些特性一般都不宜作為天然地基。其主要工程特性有:</p><p><b>　　1.壓縮性很高</b></p><p>　　天然

37、狀態(tài)的軟土層多是正常固結(jié)狀態(tài)的土，一少部分是超固結(jié)土，近代海岸灘涂沉積一般為欠固結(jié)土。軟土層的高壓縮性的形成，首先是由于其存在一定程度的欠壓密性。在軟土形成的初期，因為土顆粒形狀不規(guī)則和粒間的電荷作用，使其形成一定強度的粒間連結(jié)，從而阻礙了土層的進一步壓密。而且，軟土的高壓縮性還與軟土的組成成分和結(jié)構(gòu)所決定的高含水量及低滲透性有關(guān)，土中水不易排出，并且土不易壓密。一般我國正常固結(jié)狀態(tài)軟土的壓縮系數(shù)為，壓縮指數(shù)約為。軟土的高壓縮性使軟土作

38、為地基使用時，在外荷載作用下會產(chǎn)生很大的沉降變形，過大的沉降變形會影響其上的建(構(gòu))筑的使用。</p><p><b>　　2.抗剪強度很低</b></p><p>　　大量土木試驗的測試結(jié)果表明，我國軟土的天然不排水強度一般小于20kPa ,其變化范圍一般為5~25kPa，軟土的直剪快剪內(nèi)摩擦角一般為2~50一般在10一15kPa之間。排水條件下的軟土抗剪強度隨固結(jié)

39、度的增大而增大，固結(jié)快剪的內(nèi)摩擦角一般為8一120，內(nèi)聚力一般在20kPa左右。這說明軟土的抗剪強度與土中孔隙水的排出速率有關(guān)。因此，要提高軟土的強度，必須控制使用時的加載速率，特別在加載初期，加載不能過大過快，以便使增加的每一級荷載與土體在新的荷載條件下強度的提高相適應(yīng)。加載過快、過大，土中水不能及時排出，土體強度不但不能得到提高，還會因為土中孔隙水壓力的急劇增大使有效應(yīng)力減小，從而使土體發(fā)生側(cè)向破壞。</p><

40、p>　　3.含水量高，孔隙比大</p><p>　　大量統(tǒng)計資料顯示，軟土的含水量一般為35%一80%，有的甚至超過100，孔隙比一般為1-2。高含水量和大孔隙比使軟土的承載能力很低，壓縮性很大，并且因為軟土的含水量很高，所以軟土一般處于軟塑、流塑狀態(tài)。</p><p><b>　　4.滲透性差</b></p><p>　　軟土的滲透系數(shù)

41、一般在1x10-6~1 x 10-8 cm/s荷固結(jié)速率很慢。所以軟土地基的沉降往往需要經(jīng)過很長的時間才能穩(wěn)定下來，因此，在荷載作用下軟土地基的強度增長也很慢。大部分淤泥和淤泥質(zhì)土中間一般都夾有數(shù)量不等的細(xì)砂層和粉土層，這使得這類軟土水平方向的滲透系數(shù)遠(yuǎn)比豎直方向的滲透系數(shù)大。軟土的低滲透性、高含水量的特性不但延緩了軟土固結(jié)過程，還會在加載初期產(chǎn)生較高的孔隙水壓力，影響軟土地基的強度。</p><p>　　5.具

42、有明顯的觸變性</p><p>　　一般軟土具有典型的空架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)抗力相對片架結(jié)構(gòu)大，但其結(jié)構(gòu)性和靈敏性也大。軟土的觸變性可由靈敏度來判斷，靈敏度St大，觸變性越明顯。</p><p>　　軟土在其結(jié)構(gòu)未破壞前，一般會呈軟塑狀態(tài)，一經(jīng)擾動，結(jié)構(gòu)就會破壞，土體強度就明顯降低，甚至呈流塑狀態(tài)，但若將擾動后的軟土靜置一段時間后，土的強度會隨時間逐漸增大，這就是軟土的觸變性。</p>

43、<p><b>　　6.具有流變特性</b></p><p>　　軟土的空架結(jié)構(gòu)使得軟土不僅靈敏度高，而且軟土地基變形大，有明顯的流變性。即在荷載作用下，軟土除產(chǎn)生主固結(jié)沉降外還會產(chǎn)生大量的次固結(jié)沉降，這就是軟土的流變性。</p><p>　　土的流變特性導(dǎo)致的土體的蠕變有的可長達數(shù)年甚至數(shù)十年，變形量也會累積增加，軟土地基的蠕變引起的沉降變形會在地基沉

44、降中占具相當(dāng)?shù)谋壤?，對軟土地基的沉降有很大的影響，在計算軟土地基沉降時需要考慮流變的影響，否則很可能給工程帶來許多問題，如橋頭跳車、道路起伏等。</p><p>　　1.2軟土路基沉降計算研究現(xiàn)狀</p><p>　　一般認(rèn)為，地基沉降的理論分析方法大致可歸納為兩種類型:理論公式法和數(shù)值分析法。</p><p>　　理論公式法建立在太沙基等人創(chuàng)立的經(jīng)典土力學(xué)基礎(chǔ)上，

45、其中引入了許多簡化假定。這些方法具有簡便、直觀、計算參數(shù)少且易取得等優(yōu)點。數(shù)值分析法則是近代土力學(xué)的研究產(chǎn)物。70年代以來，隨著計算機和有限元應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，人們可以將復(fù)雜的土工計算問題編制成有限元程序，從而得到較準(zhǔn)確的計算結(jié)果。利用數(shù)值分析方法，可以全面的考慮土體的變形特性及邊界條件，理論上也較為嚴(yán)密;但這種方法比較復(fù)雜，計算工作量大，計算參數(shù)多而且選取較為困難。因此，目前主要應(yīng)用于理論研究和比較重大的工程項目，在工程實踐中的應(yīng)用并不

46、是很廣泛。而理論公式法因其簡單、直觀、計算參數(shù)少且易獲得等優(yōu)點，常在工程中被普遍采用。</p><p>　　國內(nèi)外關(guān)于軟土路基沉降的計算方法很多，常用的幾種計算路基沉降量的方法有:</p><p><b>　　1.分層總和法⑤</b></p><p>　　分層總和法是工程中使用最多的沉降計算方法，其基本原理是先求出路基土的豎向應(yīng)力，然后利用室內(nèi)

47、壓縮試驗測出的壓縮曲線、壓縮指標(biāo)、壓縮系數(shù)或壓縮模量計算分層沉降量然后再對其求和。其中e-lgp曲線法能夠考慮地基土的應(yīng)力歷史，分別計算正常固結(jié)土、超固結(jié)土和欠固結(jié)土情況下路基土的最終固結(jié)沉降量。 </p><p>　　分層總和法計算的沉降值一般與實測值不大一致，主要原因是:一、分層總和法計算所做的幾點假定與土體的實際情況不完全符合;二、土的壓縮性指標(biāo)、試樣的代表性、取原狀土的技術(shù)及試驗手段的精確度都存在一些問

48、題。三、軟土一般都具有明顯的流變特性，分層總和法沒有考慮到由于流變而引起的附加沉降量。這些計算方法所采用的計算參數(shù)都是在完全側(cè)限條件下測到的，沒有考慮土的側(cè)向變形的影響，故而計算結(jié)果會有一定的偏差。</p><p>　　2.三維沉降計算方法⑥</p><p>　　地基土在荷載作用下實際上是處于三向應(yīng)力狀態(tài)，其沉降除包括豎向壓縮變形外，側(cè)向變形引起的沉降也是不可忽視的，尤其在軟土地基中，高含

49、水量和流變特性使側(cè)向變形引起的沉降在地基總沉降中占有相當(dāng)大的比重。所以對于軟土地基一般情況下都是考慮三維條件下的沉降變形。</p><p>　　除近代隨著計算機發(fā)展興起的有限單元法能夠全面的考慮地基土的三維受力狀態(tài)外，現(xiàn)有的三維沉降計算方法大致可分為三類:第一種是在計算沉降時假定地基土體為各向同性彈性體，從彈性理論的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系出發(fā)計算沉降變形量，如黃文熙三維壓縮法;第二種是利用室內(nèi)試驗?zāi)M出三維應(yīng)力的影響，根據(jù)

50、試驗所得參數(shù)計算沉降量，如Lambe的應(yīng)力路徑法，司開普頓一比倫的半經(jīng)驗法;還有一種方法就是將一維沉降計算結(jié)果乘上一個經(jīng)驗修正系數(shù)來反映側(cè)向變形對最終沉降量的影響，如我國《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》推薦沉降計算方法，經(jīng)驗系數(shù)是通過大量實測資料統(tǒng)計分析后得到的一個范圍值。</p><p>　　3.有限單元法計算沉降量</p><p>　　有限單元法是將路基和路堤看作成一個整體來劃分網(wǎng)格，形成離散

51、體系，在荷載作用下算出任意時刻路基和路堤各點的位移和應(yīng)力。其中路基頂面的豎向位移就是所求的路基的最終沉降量。該方法除了可采用非線性彈性、彈塑性、等多種本構(gòu)模型外，目前已能考慮到更復(fù)雜的土體本構(gòu)關(guān)系，如一些考慮流變的粘彈一塑性模型。目前應(yīng)用最廣范的是非線性彈性鄧肯一張雙曲線模型。有限單元法能夠考慮路基的二維甚至三維變形，因此可以較好的反映側(cè)向變形對沉降的影響。同時它還可以考慮到應(yīng)力歷史、路基與路堤相互作用、復(fù)雜的邊界條件、施工中的逐級加載

52、、土層的各向異性等因素對變形的影響。在固結(jié)計算時可以采用比奧固結(jié)理論，可以避免一維固結(jié)計算的許多不足，從理論上說有限單元法是一種較為完善的方法。它的缺點是計算工作量大，模型計算中所需要的計算參數(shù)多且確定困難，隨著計算機的發(fā)展開始受到人們的重視。但目前在我國僅用于理論研究和重要工程、重點地段的計算。</p><p>　　4.反分析法計算沉降量</p><p>　　反分析法是根據(jù)工程現(xiàn)場實測的

53、位移信息反演確定出各類未知參數(shù)，然后利用反演求出的參數(shù)再計算沉降量的方法。通過位移反分析方法進行路基沉降變形預(yù)測國內(nèi)外已進行了廣泛的研究。在本構(gòu)模型方面，反分析法已經(jīng)由彈性模型發(fā)展到了彈塑性和粘彈塑性模型，彈塑性和粘彈塑性位移反分析方法的理論發(fā)展很快，但實寄應(yīng)用上存在許多困難，主要是隱式非線性問題只能用直接法確定最優(yōu)參數(shù)值，效果不佳。進行反分析計算需要可靠和完整的觀測數(shù)據(jù)，反算某些參數(shù)時應(yīng)對其他一些輔助參數(shù)要進行實測或者估計。進行反分析

54、首先要對整個反分析數(shù)學(xué)模型做某種假定，這些假定的合理與否將直接影響反分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，在模型選擇、介質(zhì)特性假定等方面，經(jīng)驗的工程判斷將會起到重要作用。這樣以來就會在無形中給反分析法計算路基沉降量帶來一些人為因素引起的誤差。</p><p>　　1.3本文的研究內(nèi)容</p><p>　　本文圍繞軟土路基沉降計算，主要進行了一下幾點研究:</p><p>　　(1)分析

55、了軟土路基沉降變形的機理，并介紹了各沉降組成部分的計算方法。</p><p>　　(2)對基于e-p曲線和。-lgp曲線的單向分層總和法做了詳細(xì)介紹并對兩種方法在軟土路基沉降計算中的應(yīng)用做了比較分析。</p><p>　　2 軟土路基沉降變形機理</p><p>　　軟土路基的沉降按其發(fā)生的機理可以分為瞬時沉降、固結(jié)沉降和次固結(jié)沉降三部分</p>&l

56、t;p><b>　　2．1瞬時沉降</b></p><p>　　瞬時沉降是在外荷載作用的瞬間，飽和軟土中的孔隙水尚來不及排出時所發(fā)生的地基或路基沉降，其實質(zhì)是加載后土體在不排水條件下剪切變形引起的豎向位移，此時土體發(fā)生形變而沒有體變。瞬時沉降不引起孔隙水的排出，但不等于可以將軟土看成線彈性體而認(rèn)為其是瞬時完成的。瞬時沉降量的影響因素很多，其中主要的是加載方式和加載速率，這是由于不同的增

57、量加載時刻，土中有效應(yīng)力隨著土體的固結(jié)而增大，土體的變形模量也相應(yīng)增大。如采用一次瞬時加載，路基瞬時沉降量比分級均勻加載要大很多。</p><p><b>　　2．2 固結(jié)沉降</b></p><p>　　固結(jié)沉降是在加載完成后，隨著時間延續(xù)，孔隙水逐漸排出的過程中土體所發(fā)生的沉降。它是外荷載引起的超孔隙水壓力的水力梯度使水從土體中排出，而應(yīng)力增量轉(zhuǎn)移到土骨架上而引起

58、的地基或路基沉降。固結(jié)沉降是時間的函數(shù)，此時土體主要發(fā)生體積的變化。固結(jié)沉降量的計算目前國內(nèi)外已提出了很多計算方法，有只考慮豎向變形的一維計算方法還有考慮側(cè)向變形的二維及三維計算方法。一維的計算方法因為不符合軟土變形實際情況計算結(jié)果偏差較大。二維和三維計算方法相而言則比較符合軟土實際變形情況，計算結(jié)果也比較理想。</p><p><b>　　2．3 次固結(jié)沉降</b></p>

59、<p>　　路基土中的超孔隙水壓力在穩(wěn)定荷載作用下會完全消散后，主固結(jié)變形完成。但土體仍會出現(xiàn)沉降變形，這是由于路基土中土顆粒骨架在持續(xù)荷載作用下蠕變引起的，稱為次固結(jié)沉降，也被稱為排水蠕變。</p><p>　　3 沉降計算方法分析</p><p>　　3．1固結(jié)沉降計算方法</p><p>　　在實際工程中，固結(jié)沉降計算一般采用單向分層總和法。單向分層

60、總和法是將地基分成若干層，求出每層的壓縮量，然后將各分層的壓縮量疊加起來。分層總和法的基本假定是⑩</p><p>　　(1)地基土的壓縮變形發(fā)生在有限的深度范圍內(nèi);</p><p>　　(2)在自重應(yīng)力下地基土的固結(jié)己經(jīng)完成，地基土變形是由附加應(yīng)力引起的;</p><p>　　(3)基底附加壓力是作用于地表的局部柔性荷載;</p><p>

61、　　(4)地基任意深度的附加應(yīng)力相等，且等于基礎(chǔ)中心點下該深度處的附加應(yīng)力值(即地基變形是在側(cè)限條件下發(fā)生的)。</p><p>　　計算中壓縮試驗資料可用e-p曲線、壓縮模量Es或e-lgp曲線。</p><p>　　3.1.1 e-p曲線法</p><p>　　如圖3.1所示，初始應(yīng)力Poi為自重應(yīng)力，加載后的總應(yīng)力為P1i在e-p壓縮曲線上找出和Poi 、

62、P1i對應(yīng)的孔隙比eoi和e1i，按分層總和法最終沉降量的計算公式為: </p><p>　　式中: n——地基土分層數(shù);</p><p>　　——第i分層土的厚度;</p><p>　　——第i分層的中點處在自重應(yīng)力作用下穩(wěn)定時的孔隙比;</p><p>　　——第i分層中點在自重應(yīng)力和附加應(yīng)力共同作用下穩(wěn)定時的孔隙比。</p>

63、;<p>　　國內(nèi)外實測資料表明:對于粘性土來說，用分層總和法計算的理論沉降值與實測值的比值一般介于0.7^-1.5之間。引起誤差的主要原因是這種計算方法假定土體為線彈性體，并未考慮土體的剪切變形、土的非線性特性及土層間的相互作用。</p><p>　　為了改善計算結(jié)果，根據(jù)大量觀測資料統(tǒng)計分析，采用經(jīng)驗系數(shù)對分層總和法進行修正。修正系數(shù)的變化在一定程度上反映了土體的非線性特性、應(yīng)力歷史和側(cè)向變形對

64、沉降的影響。此種方法的特點是簡單實用，公式中各層土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)在試驗室內(nèi)就可獲得，因此應(yīng)用較廣。</p><p>　　圖3.1 土的壓縮曲線</p><p>　　3.1.2 e-lgp曲線法</p><p>　　早在1936年，卡薩格蘭德(Casagrande)在室內(nèi)固結(jié)試驗e-lgp曲線上，求得前期固結(jié)壓力。采用e-lgp曲線時，固結(jié)沉降根據(jù)地質(zhì)歷史條件

65、的不同分為正常固結(jié)、欠固結(jié)以及超固結(jié)三種情況計算:</p><p>　　(1)正常固結(jié)、欠固結(jié)條件下</p><p>　　式中: n—地基土分層層數(shù);</p><p>　　—第i土層的壓縮指數(shù);</p><p>　　—地基中第i層中點的自重應(yīng)力;</p><p>　　—第i層土的前期固結(jié)壓力，正常固結(jié)時，</

66、p><p>　　太沙基曾根據(jù)試驗資料發(fā)現(xiàn)，靈敏度較低的正常固結(jié)土的現(xiàn)場壓縮指數(shù)與液限之間滿足以下關(guān)系: </p><p><b>　　(2)超固結(jié)條件下</b></p><p>　　式中：——第i層土的回彈指數(shù)。</p><p>　　此種計算方法考慮了土的應(yīng)力歷史，實際應(yīng)用中能得到比單純分層總和法更切合實際的結(jié)果。但這方法依

67、然沒有考慮地基土的剪切變形、土的非線性特性及土層間的相互作用等因素。</p><p>　　上述中固結(jié)沉降計算方法都是以室內(nèi)側(cè)限壓縮試驗為依據(jù)的，在公路路基沉降觀測中，其受力狀態(tài)接近于路基中心位置下地基土及深層土的受力情況。此外，路基往往有明顯的側(cè)向變形，這使得計算結(jié)果比實際沉降值偏小。試樣的擾動也會影響室內(nèi)試驗得出的壓縮曲線，從而影響計算結(jié)果的準(zhǔn)確性。</p><p>　　3.1.3 e-

68、lgp曲線法與e-p曲線法的比較分析</p><p>　　e-lgp曲線法與e-p曲線法本質(zhì)區(qū)別在于前者能夠推求現(xiàn)場壓縮曲線，其壓縮曲線或壓縮指數(shù)能較真實的反映路基土層的實際受力壓縮狀況。在e-lgp曲線法中假定試樣初始孔隙比即為它的原位孔隙比。e-p曲線法中假定試樣在自重應(yīng)力下再壓縮后的孔隙比為它的原位孔隙比。e-lgp曲線法的優(yōu)點是可以考慮到應(yīng)力歷史的影響，而應(yīng)力歷史的影響只有通過現(xiàn)場壓縮曲線的推求才能反映，

69、e-p曲線法卻無法做到這一點。下面將會對此加以簡要分析。</p><p>　　e-lgp曲線法考慮到了應(yīng)力歷史對沉降的影響，在一維沉降計算中這是一個很大的改進。試樣從地基中取出后，應(yīng)力被釋放，且取樣和試驗過程中土樣受到了擾動，因此試驗所得e-lgp曲線或e-p曲線是回彈再壓縮曲線。圖2.3為正常固結(jié)土的壓縮曲線，圖中實線為試驗曲線，初始壓力P1 = PC，對應(yīng)的孔隙比為e1，即圖中A點。但是在地基土中，P1實際上

70、對應(yīng)的孔隙比為e`1如圖3.2. (a) A'點所示。e1與e`1之差是由于土樣擾動引起的。土樣擾動的越厲害，其差值就越大。在施加附加應(yīng)力后，應(yīng)力達到P2，孔隙比變?yōu)閑2，即為圖2.3中B點。用e-p曲線法計算沉降時，用的是圖2. 3 (a)中AB的斜率即壓縮系數(shù)av，豎向壓縮變形所對應(yīng)的孔隙比變化為e1—e2; e-lgp曲線法計算時，用的原壓縮曲線A'B D的斜率，即壓縮指數(shù)Cc，此時豎向壓縮變形對應(yīng)的孔隙比的變化是

71、e`1—e2。正常固結(jié)土用e—p曲線法計算所得沉降量偏小。</p><p>　　圖3.2 正常固結(jié)土的壓縮曲線</p><p>　　對于超固結(jié)土，其固結(jié)壓縮曲線見圖3.3，實線為試驗曲線。對超固結(jié)土e-lgp曲線法可推求出地基土層應(yīng)力應(yīng)變的實際變化曲線(圖中虛線所示)，在p <pc時沿A'D，斜率為Cc，DB'斜率為cc，當(dāng)應(yīng)力從p1變化到p2時在e-p曲線上對應(yīng)的孔

72、隙比變化為e1一e2，在e-lgp曲線上對應(yīng)的孔隙比變化為e`1一e`2。一般來說，對超固結(jié)土按e-p曲線法計算的沉降量要比按e-lgp曲線法計算的結(jié)果大，且固結(jié)度越大，兩者的差值也越大。</p><p>　　圖3.3 超固結(jié)土的壓縮曲線</p><p>　　3．2瞬時沉降計算方法</p><p>　　在外荷載作用下，地基內(nèi)會產(chǎn)生剪應(yīng)力，并因而產(chǎn)生剪切變形和側(cè)向擠出

73、，引起附加沉降。此附加沉降量一般隨路堤填土高度的增大而增大，地基一旦受到顯著的擾動，此附加沉降增加的更大。通常都是根據(jù)固結(jié)沉降的計算結(jié)果進行修正來體現(xiàn)此附加沉降在最終沉降中的影響，沒有特別合適的方法來計算此項沉降。日本和我國都曾提出了一些經(jīng)驗的計算關(guān)系式，但從表達式看來涉及的影響因素并不全面，一般情況下，計算瞬時沉降的公式為:</p><p>　　式中: P—路堤底面中點的最大豎向荷載;</p>

74、<p>　　E—由無側(cè)限抗壓試驗得到的彈性模量的平均值(分層厚度的加權(quán)平均值);</p><p><b>　　F—中線沉降系數(shù);</b></p><p>　　B—荷載面積的直徑或?qū)挾取?lt;/p><p><b>　　3.3次固結(jié)沉降</b></p><p>　　在次固結(jié)沉降過程中，地基土中實

75、際上還存在微小的超孔隙水壓力，驅(qū)使水在土粒之間流動。但由于次固結(jié)進行的極為緩慢，水的流動速度非常小，微小的超孔隙水壓力可以忽略。所以，次固結(jié)引起的體積變化速率和孔隙水從土中流出的速率無關(guān)，與土層的厚度也無關(guān)。因此，軟土層在現(xiàn)場的次固結(jié)速率可以從室內(nèi)試驗來估計。</p><p>　　許多室內(nèi)試驗和現(xiàn)場量測結(jié)果表明，次固結(jié)引起的沉降大小與時間的關(guān)系在半對數(shù)坐標(biāo)系上接近于直線。次固結(jié)引起的孔隙比的變化可以表示為:<

76、;/p><p>　　按分層總和法，時間t2時的次固結(jié)引起的沉降計算公式為:</p><p>　　式中： ——孔隙比變化時各土層的次固結(jié)系數(shù)，</p><p>　　——比與時間(對數(shù))曲線尾端直線上兩點的孔隙比;</p><p>　　——分別為相應(yīng)于孔隙比的時間;</p><p><b>　　—各土層厚度。<

77、;/b></p><p><b>　　3.4工程案例分析</b></p><p>　　本文選取珠海海洋溫泉度假村軟基處理試驗區(qū)的相關(guān)數(shù)據(jù)進行分析，比較e-p曲線法和e-Igp曲線法。</p><p>　　3.4.1 工程概況</p><p>　　該試驗區(qū)面積為80mX 120m，采用真空預(yù)壓處理法，真空度為一80k

78、pa，根據(jù)試驗前的勘察可知，試驗區(qū)軟土層厚度為19.0-20.Om，屬淤泥和淤泥質(zhì)粘土。抽真空時間100天，要求收工時地表10天內(nèi)的平均日沉降量小于2mm。實際收工時間為115天。主要土層</p><p>　　的各向物理力學(xué)指標(biāo)見表4-1</p><p>　　3.4.2 最終沉降量的計算</p><p>　　計算時，真空度等效為基底荷載。本例真空度為-80 kPa等

79、效為基底荷載80 kPa。此外，用e-p曲線法、e-Igp曲線法進行了計算，把幾種方法的計算結(jié)果與實測結(jié)果進行了對比，各種方法的計算結(jié)果見表4一2</p><p>　　從表中的計算結(jié)果可以看出，使用不同的計算方法，計算結(jié)果有一定的差距。e-p曲線法結(jié)果偏小，e-Igp曲線結(jié)果與e-p曲線法接近但也偏小，基本符合工程精度要求。結(jié)果顯示e-Igp曲線沉降計算方法在對軟土地基所進行的沉降計算上較e-p曲線法在計算沉降結(jié)

80、果上更接近實際沉降量，但差距并不太大，但由于e-p曲線法比e-Igp曲線沉降計算方法更簡單實用，在實際工程中應(yīng)看情況選擇使用。</p><p>　　表4-1 土層主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)</p><p>　　表4-2 集中沉降計算方法的結(jié)果和實測值對比</p><p><b>　　4 小結(jié)</b></p><p>　　本文

81、研究了路基沉降變形機理，分析了各種變形機理下沉降的計算方法，并通過實際案例分析比較了e-p曲線法和e-lgp曲線法，得出了以下結(jié)論：</p><p>　?、潘矔r沉降、固結(jié)沉降和次固結(jié)沉降不是完全獨立分開的三個過程，它們都是在加載瞬間就開始發(fā)生的，只是在不同階段以一種沉降變形為主而已，且不同性狀的土三個組成部分的相對大小和發(fā)生時間是不同的。通常在地基處理的設(shè)計中所計算的都是主固結(jié)沉降量。上述的三部分沉降變形，只考慮

82、了在法向力作用下的變形，忽略了剪應(yīng)力引起的變形。</p><p>　?、芿-p曲線法主要特點是簡單實用，在公式中各層土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)在實驗室內(nèi)就可獲得，應(yīng)用較廣泛。但這種方法的理論沉降值與實測值的比值一般在0.7~1.5之間，誤差較大，主要的原因是這種計算方法假定土體為線彈性體，未考慮土體的剪切變形、非線性特性和土層間的作用。</p><p>　　⑶e-lgp曲線法在實際應(yīng)用中能得到更

83、切實際的結(jié)果，考慮了應(yīng)力歷史對沉降的影響，在一維的沉降計算中這是一個很大的改進。但路基往往有明顯的側(cè)向變形，使得計算結(jié)果較實際沉降值偏小。試樣的擾動也會影響室內(nèi)試驗得出的壓縮曲線，從而影響計算結(jié)果的準(zhǔn)確性。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1].土力學(xué).中國建筑工業(yè)出版社，2005年12月第二版</p><p&g

84、t;　　[2]張留俊等.高速公路軟土地基處理技術(shù).人民交通出版社，2002年9月</p><p>　　[3] J. K.米切爾，巖土工程性質(zhì)分析原理.南京工學(xué)院出版社，1988年1月</p><p>　　[4」黃文熙等.土的工程性質(zhì).水利水電出版社，1983年</p><p>　　[5]孫更生，鄭大同.軟土地基與地下工程.中國建筑工業(yè)出版社，1984年9月[4]錢&

85、lt;/p><p>　　[6] 魏汝龍.軟粘土的強度和變形.人民交通出版社，1987年9月</p><p>　　[7]高大釗.軟土地基理論與實踐.中國建筑工業(yè)出版社，1992年8月</p><p>　　[8]楊樹才，鄧學(xué)均.軟土地基沉降機理與計算方法分析.東南大學(xué)學(xué)報，V01.28.1998</p><p>　　[9]哲學(xué)森.軟土地基沉降計算.人

86、民交通出版社，1998年5月</p><p>　　[10] 韓曉雷.土力學(xué)地基基礎(chǔ).冶金工業(yè)出版社，2004年6月</p><p>　　[11]李峻利，姚代祿.路基設(shè)計原理與計算.人民交通出版社，2001年12月</p><p>　　[13] 王曉謀，袁懷宇.高等級公路軟土地基路堤設(shè)計與施工技術(shù).人民交通出版社，2001年9月</p><p>

87、;　　[14]陳希哲.土力學(xué)地基基礎(chǔ)(第四版).清華大學(xué)出版社，2004年4月</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　在論文完成之際，我要特別感謝我的指導(dǎo)老師XX老師的熱情關(guān)懷和悉心指導(dǎo)。在我撰寫論文的過程中，朱老師傾注了大量的心血和汗水，無論是在論文的選題、構(gòu)思和資料的收集方面，還是在論文的研究方法以及成文定稿方面，我都得到了朱老師悉心細(xì)

88、致的教誨和無私的幫助，特別是他廣博的學(xué)識、深厚的學(xué)術(shù)素養(yǎng)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和一絲不茍的工作作風(fēng)使我終生受益，在此表示真誠地感謝和深深的謝意。</p><p>　　在論文的寫作過程中，也得到了許多同學(xué)的寶貴建議，同時還到許多在工作過程中許多同事的支持和幫助，在此一并致以誠摯的謝意。</p><p>　　感謝所有關(guān)心、支持、幫助過我的良師益友。</p><p>　　最后，

89、向在百忙中抽出時間對本文進行評審并提出寶貴意見的各位專家表示衷心地感謝！</p><p><b>　　XX學(xué)院</b></p><p>　　本科畢業(yè)論文外文資料翻譯</p><p>　　系 別： 工程技術(shù)系 </p><p>　　專 業(yè)： 土木工程 </p><p>

90、;　　姓 名： XX </p><p>　　學(xué) 號： XX </p><p>　　2011年 4 月 10 日</p><p><b>　　外文資料翻譯譯文</b></p><p>　　軟土路基沉降計算問題探討</p><p>　　摘要:在軟土地區(qū)修

91、筑高速公路，最重要的是控制路基沉降。探討軟土路基沉降的計算方法，分析了影響沉降的一些主要因素，并指出軟土路基沉降計算存在的困難與問題，最后提出了自己的建議。</p><p>　　關(guān)鍵詞 軟土路基 沉降計算</p><p><b>　　1引言</b></p><p>　　隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，為滿足交通現(xiàn)代化的要求，我國迫切需要建設(shè)高速公路網(wǎng)。路基

92、的不均勻沉降會破壞或降低高速公路的質(zhì)量，影響行車的舒適性和安全性。在軟土地區(qū)修筑高速公路，最關(guān)鍵的問題就是控制路基的沉降。因此，高速公路路基沉降的分析與計算已經(jīng)引起廣泛的關(guān)注。本文就軟土路基的沉降計算問題做一些探討。</p><p>　　2軟土路基的沉降計算</p><p><b>　　2.1沉降的組成</b></p><p>　　在軟土地區(qū)修

93、筑高速公路，必然導(dǎo)致路基的下沉。通常認(rèn)為沉降是由瞬時沉降、主固結(jié)沉降與次固結(jié)沉降三部分組成。即</p><p>　　S=Sa+Sd+Se</p><p>　　式中:Sd—瞬時沉降，由于土體的側(cè)向變形引起的附加沉降;</p><p>　　Se—主固結(jié)沉降，是加荷后土體的體積壓縮變形引起的沉降;</p><p>　　Sa—次固結(jié)沉降，由于土體蠕變

94、而發(fā)生的沉降;</p><p>　　由于土體側(cè)向變形引起的那部分沉降，其實并不是瞬時發(fā)生的，它在沉降的整個過程顯示出其影響，對此作了詳細(xì)的論證。因此將瞬時沉降分量稱為不排水沉降更為合適。</p><p>　　2.2路基沉降計算方法</p><p>　　目前計算沉降及沉降速率的方法可歸納為以下幾類。</p><p>　　2.2.1常規(guī)計算方法&

95、lt;/p><p>　　這是工程中最為常用的計算方法，按分層總和法計算最終沉降，采用一維固結(jié)理論計算沉降速率。計算分層沉降時考慮不排水沉降Sa、主固結(jié)沉降S,和次固結(jié)沉降S，三部分沉降。不排水沉降Sa用彈性理論或一些經(jīng)驗公式計算，較好經(jīng)驗公式的有:主固結(jié)沉降S,的計算可用一維的e-p曲線法或考慮土體應(yīng)力歷史的e - lgp曲線法，或Skempton和Bjerrum法(1957年);次固結(jié)沉降S。采用次固結(jié)系數(shù)計算。工

96、程實際中經(jīng)常采用主固結(jié)沉降乘以一個修正系數(shù)m.，的辦法來計算總沉降量。沉降速率則根據(jù)Terzaghi (1923年)一維固結(jié)理論或Gibson (1967年)一維有限非線性應(yīng)變固結(jié)理論，有限非線性應(yīng)變固結(jié)理論考慮了土體壓縮性和滲透性與孔隙比的非線性變化，以及土體自重應(yīng)力等方面的因素，較Terzaghi一維固結(jié)理論合理。</p><p>　　2.2.2應(yīng)力路徑法</p><p>　　Lamb

97、e (1967年)提出用應(yīng)力路徑法來計算沉降川。軟豁土受荷載作用后，往往有兩個過程:首先是形變，然后是體變。加荷初始，孔隙水一時來不及排出，孔隙水壓力上升，這就相當(dāng)于固結(jié)不排水過程，體積不變。隨著孔隙水壓力的消散，體積</p><p>　　壓縮，有效法向應(yīng)力增加，而偏應(yīng)力不變，這相當(dāng)于固結(jié)排水過程。因此，沉降就可分成兩部分計算，通過模擬現(xiàn)場實際加荷條件，進行室內(nèi)固結(jié)不排水和固結(jié)排水試驗，分別量測不排水應(yīng)變和排水應(yīng)

98、變，由此求得不排水沉降與固結(jié)排水沉降。應(yīng)力路徑法對于認(rèn)識沉降機理，分析常規(guī)計算中可能產(chǎn)生的誤差趨勢，都是很有益的。但該法使用較為麻煩，試驗技術(shù)要求過高，目前尚未被工程界采用。</p><p>　　2.2.3有限單元法</p><p>　　有限單元法可以考慮復(fù)雜的邊界條件、土體應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的非線性特性、土體的應(yīng)力歷史、水與骨架上應(yīng)力的禍合效應(yīng)，可以模擬現(xiàn)場逐級加荷和處理超填土問題，能考慮側(cè)向

99、變形、三維滲流對沉降的影響，并能求得任一時刻的沉降、水平位移、孔隙應(yīng)力和有效應(yīng)力的變化，使得計算所得總沉降量及沉降速率等結(jié)果越來越接近實測結(jié)果川。有限元分析時，將路堤和地基作為整體劃分網(wǎng)格，取孔隙應(yīng)力、豎向位移和水平向位移為基本未知量，采用理論上較嚴(yán)密的比奧固結(jié)理論，在路堤荷載作用下，根據(jù)土體的勁度和滲透性建立方程組，從而解得孔壓與位移。有限元確實是一種較為完善的方法，但是由于其計算參數(shù)多，且需通過三軸試驗確定，程序復(fù)雜難以為一般工程設(shè)

100、計人員接受，在實際工程中沒有得到普遍應(yīng)用，只能用于重要工程、重要地段的路基沉降的計算。此外，有限元目前很難考慮大變形固結(jié)問題即幾何非線性，往往使計算結(jié)果偏離較大。</p><p>　　2.2.4曲線擬合法</p><p>　　根據(jù)現(xiàn)場前期實測沉降資料，用曲線擬合法，可以預(yù)測沉降發(fā)展規(guī)律，推算最終沉降量，由此確定路面鋪筑時間。曲線擬合法有指數(shù)曲線法、雙曲線法、高木俊介法或曾國熙1975年提出

101、的高木俊介改進法等。高速公路軟土路基沉降隨時間的關(guān)系一般較符合雙曲線形式圖。但也有人認(rèn)為雙曲線方程本身沒有反映出地基土的固結(jié)速度，與沉降速率缺乏內(nèi)在的聯(lián)系，用指數(shù)曲線法擬合更恰當(dāng)。宰金氓認(rèn)為這些方法均難以反映全過程的沉降與時間的關(guān)系，建議用泊松曲線預(yù)測沉降，但也只適用一級線性加載情況。</p><p>　　2.2.5反演分析法</p><p>　　反演分析法是近十幾年發(fā)展起來的一項新技術(shù)，

102、它通過已有的沉降觀測資料，反演得到正分析中的某些輸人參數(shù)，使正分析得到的結(jié)果與實測沉降充分接近。如可以通過反演分析確定原位固結(jié)系數(shù)，再根據(jù)'Terzaghi的一維固結(jié)理論推算最終沉降量及沉降發(fā)展過程;s7。黃少杰等(2000年)i9J用Merchant一維赫彈性固結(jié)模型進行了一維反演分析，在不考慮側(cè)向變形的條件下，建立了沉降與沉降速率的計算式，該式包含四個計算參數(shù)，分別反映主固結(jié)與次固結(jié)的沉降大小和發(fā)展快慢，用實測沉降進行反演分

103、析，求得這些參數(shù)，即可計算總沉</p><p>　　降量和沉降速率。由于采用豁彈性模型，次固結(jié)的影響可以得到考慮。</p><p>　　2.2.6人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法</p><p>　　人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法自20世紀(jì)80年代中后期以來，迅速發(fā)展為一個前沿研究領(lǐng)域，并廣泛應(yīng)用于各個學(xué)科。目前，已有人將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)運用于路基沉降計算。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有集體運算和自適應(yīng)能力，善于聯(lián)想、綜

104、合與推斷，能夠?qū)β坊捌诔两蒂Y料進行分析，記憶存儲路基填土的基本性質(zhì)，通過模擬填土性質(zhì)、加載與變形之間的復(fù)雜的函數(shù)關(guān)系，就可以進行路基沉降的預(yù)測。在用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析路基沉降問題時，只要取三層網(wǎng)絡(luò)(輸人層、中間層、輸出層)。考慮到土的非線性，輸出層取為荷載增量下的沉降增量;輸入層則為反映路基沉</p><p>　　降的主要因素(如施工加載方式、施工加載速率、施工間歇期、前期沉降值等);中間層為反映土的力學(xué)性質(zhì)和變形特

105、征(如土的重度、強度指標(biāo)、壓縮系數(shù)、滲透系數(shù)、固結(jié)系數(shù)等)。建立起反映路基沉降影響因素與路基沉量之間的映射關(guān)系的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)后，就可以用已有的沉降觀測資料對網(wǎng)絡(luò)進行學(xué)習(xí)訓(xùn)練，待到網(wǎng)絡(luò)誤差小于預(yù)先設(shè)定值時，網(wǎng)絡(luò)就能夠抽取并記憶填土的力學(xué)性質(zhì)和變形特性，再輸人要進行預(yù)測的加載情況，就可以通過網(wǎng)絡(luò)預(yù)測出將要發(fā)生的沉降變形情況。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法預(yù)測沉降尤其適合于只有一些沉降觀測資料而無土性參數(shù)的J清況，與實測沉降誤差較小，有一定的發(fā)展前景。</p&

106、gt;<p>　　2.3沉降計算方法的討論</p><p>　　以上介紹的六類方法中，前三類為沉降及沉降速率的預(yù)估，用于施工前的設(shè)計，而后三類根據(jù)前期沉降實測資料進行后期沉降的推算，‘指導(dǎo)后續(xù)施工，確定路面的最佳鋪筑時間，減少工后沉降量。目前，工程中最為常用的沉降預(yù)估還是采用常規(guī)討-算方法，沉降推算采用曲線擬合法，這是由于這兩類方法較其它方法來得簡單，工程技術(shù)人員便于應(yīng)用。雖然其它方法可能精度更高，

107、但由于過于復(fù)雜，對試驗技術(shù)和參數(shù)選取的要求過高或需要高深的數(shù)學(xué)理論，因此即使在將來，也不會在工程中完全替代常規(guī)分析法。</p><p>　　3影響軟土路基沉降計算的一些主要因素</p><p>　　影響軟土路基沉降計算的因素很多，本文著重鄭澄鋒，等:軟土路基沉降計算問題探討討論以下幾個方面:</p><p>　　3.1土體自重應(yīng)力的計算</p><