常固结硬粘土地基中侧向挤出变形的测算方法技术

本发明专利技术涉及地基侧向挤出变形的测算技术领域，公开了一种常固结硬粘土地基中侧向挤出变形的测算方法，通过原位取样及室内三轴试验确定各个深度处原位土泊松比随围压变化规律，根据路基荷载及上覆土层荷载确定泊松比；通过公式

Calculation Method of Lateral Extrusion Deformation in Constantly Consolidated Hard Clay Foundation

The invention relates to the technical field of measuring and calculating lateral extrusion deformation of foundation, and discloses a measuring and calculating method for lateral extrusion deformation of normally consolidated hard clay foundation. Poisson's ratio of in-situ soil at various depths is determined by in-situ sampling and triaxial test in laboratory, and Poisson's ratio is determined by subgrade load and overlying soil load.

【技术实现步骤摘要】
常固结硬粘土地基中侧向挤出变形的测算方法
本专利技术涉及地基侧向挤出变形的测算
，特别涉及一种路基荷载下中等压缩性常固结土地基侧向挤出变形的测算方法。
技术介绍
中等压缩性土地基承载力较高，地基沉降相对软土而言较小，其分布区域广泛，多属于正常固结土(即基本上按地质年代分层堆积、在现有自重压力下完全固结，即现有自重压力等于先期固结压力的土。)由于路基荷载下地基发生沉降，因此土体同步发生侧向挤出变形，该类变形对坡脚处边桩、建筑物的影响较大，在软土中尤为明显，目前研究资料较多；而在中等压缩性土中，该类变形往往被忽视，易在天然地基情况下为路基工程带来隐患。目前，由于地基非均质、各向异性以及应力-应变的非线性特性，目前的计算手段对侧向挤出变形很难准确预测。在设计过程中，更多采用有限元和有限差分软件进行建模计算，但是即便如此，由于参数准确取值困难、弹塑性模型分析实际土体问题的局限性也存在较大的误差。在分析侧向变形过程中，泊松比ν的取值是至关重要的，对于专利技术所涉及中等压缩性土体，往往按照经验取0.3～0.35，缺乏实践依据，对结果影响较大。而实际上，对于土体而言，在压缩固结的过程中，泊松比并不是定值，应通过三轴试验准确确定其变化规律。
技术实现思路
专利技术目的：针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种常固结硬粘土地基中侧向挤出变形的测算方法，以观测沉降与对应荷载状态泊松比为基础，通过特定公式推算对应观测沉降的侧向挤出变形，测算结果较目前弹性理论计算方法更为精确，公式简便、所需参数少，能适应实际工程需要。本专利技术提供了一种常固结硬粘土地基中侧向挤出变形的测算方法，其特征在于，测算步骤为：(一)通过原位取样及室内三轴试验确定各个深度处原位土泊松比随围压(围压对应地基中原位土体的应力状态，试验中指对试样加载的环向应力，下同。)变化规律，根据路基荷载及上覆土层荷载确定泊松比；(二)通过以下公式确定各层深度处坡脚下地基侧向挤出变形：式中，为第i层最大侧向挤出变形，其中hi为第i层分层厚度，RSi为路中第i层土压缩量相对沉降板观测值(即沉降板实测所得总沉降)的百分率，即第i层土的分层土体压缩百分比，B1/2为路基底边长的1/2，vi为第i层土在当前荷载状态下的泊松比，S为通过步骤(一)确定的沉降板观测所得路基中心处地基面沉降值。优选地，分层厚度由同类土厚度确定，当同类土厚度大于2m时，则分层厚度不超过2m。进一步地，通过分层土体压缩百分比RSi的理论修正系数ΔβR＝+3.12％，来确定式中RSi的取值，进而确定该地区常固结硬黏土地基中侧向挤出变形。有益效果：本专利技术涉及常固结硬粘土地基中，通过沉降板测得的竖向沉降，同步测算路基坡脚下地基侧向挤出变形的方法。针对现有常固结土地基在竖向荷载下侧向挤出计算方法的公式繁琐、误差较大一起观测成本投入较高等诸多不足，采用以观测沉降与对应荷载状态泊松比为基础，通过特定公式测量计算方法，以三轴试验获得的泊松比随围压分布规律，结合经过长期观测所得临沂、曲阜地区的正常固结土地基中分层土体压缩百分比经验修正参数，通过沉降板测得的总沉降，以经验理论相结合的手段较为准确的测算路基坡脚下各个深度处最大侧向变形。测算结果较目前弹性理论计算方法更为精确，计算简便、所需参数少，能适应实际工程需要。本专利技术通过一整套完善测算方法，在实际施工观测中，通过沉降观测结果推算出坡脚下地基侧向挤出幅度；一方面在具备观测经验的地区合理确定侧向挤出变形以指导设计，另一方面在施工中通过沉降观测，实时推算监控常固结地基土侧向挤出幅度。附图说明图1为路基-地基结构及侧向变形分层求解示意图；图2为路基下地基面沉降版观测示意图；图3为地基土随泊松比变化规律示例图；图4为地基土随泊松比变化沿深度分布试验结果；图5为分层压缩百分比计算及修正结果；图6为本专利技术测算方法与测斜仪实测值对比(DK182+750断面)；图7为本专利技术测算方法与测斜仪实测值对比(DK183+210断面)。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行详细的介绍。实施方式1：1.案例工程概况本案例位于鲁南高铁临沂至曲阜LQTJ-2标段内，LQTJ-2标段施工里程范围为：DK170+061～DK195+438，案例计算断面选取DK182+750、DK183+210断面，地区主要土层为：表层多为黏土、粉质黏土，硬塑～坚硬状，厚2～8m，局部为卵砾石土。表层以下为冲击土层：黏性土及砂、砾、卵石土为主，冲积厚度一般为5～30m，局部厚度超过50m。路基填料采用A、B组填料填筑，路基设计填高6.4m，路基底宽B＝46m，坡度1:1.5，地下水位线4.0m，地基为正常固结土。路基结构示意如图1。2.泊松比室内试验测定为结合沉降观测结果测算两侧坡脚下地基土体挤出情况，首先通过对原位取得的原状土试样(水位线以下饱和试样)进行室内三轴试验(依据《中华人民共和国行业标准:土工试验规程(SL237-1999)》)。此处取样深度宜按地基土层性质采取代表试样，对于同类性质土层每4m深度可取1组代表试样。根据室内连续加载三轴固结试验结果，在本工况荷载状态下，可得DK182+750、DK183+210两试验断面地基土体泊松比沿深度分布如图4。3.侧向挤出变形计算取计算分层厚度为2m，代入以下公式求解：由路基填筑前埋设于地基面的沉降板(如图3)可测得路基中心截止铺轨前总沉降S＝122mm，路基底边长的1/2为B1/2＝23m，根据按现行《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011中规范法分层沉降计算，并采用分层土体压缩百分比的理论修正系数ΔβR＝+3.12％做代数修正参数计算。以DK182+750断面为例，该断面各个分层的压缩百分比Rsi随深度的分布及计算修正如图5所示。代入公式后可得各层坡脚处侧向挤出变形最大值结算结果，将上述方法计算得到的结果与测斜仪实测侧向变形进行对比，DK182+750、DK183+210两断面结果分别如图6、图7。由图6、图7可知，由于本方法分层计算侧向挤出变形的特点，保证了侧向变形测算的深度、大小均十分接近测斜仪所观测得到的路基坡脚下地基侧向挤出变形，采用理论计算与经验参数相结合的办法，有效避免了在弹性计算、弹塑性模拟计算中侧向变形理论值与实测值在深度、大小等方面的严重误差。上述实施方式只为说明本专利技术的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本专利技术的内容并据以实施，并不能以此限制本专利技术的保护范围。凡根据本专利技术精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种常固结硬粘土地基中侧向挤出变形的测算方法，其特征在于，测算步骤为：(一)通过原位取样及室内三轴试验确定各个深度处原位土泊松比随围压变化规律，根据路基荷载及上覆土层荷载确定泊松比；(二)通过以下公式确定各层深度处坡脚下地基侧向挤出变形：

【技术特征摘要】
1.一种常固结硬粘土地基中侧向挤出变形的测算方法，其特征在于，测算步骤为：(一)通过原位取样及室内三轴试验确定各个深度处原位土泊松比随围压变化规律，根据路基荷载及上覆土层荷载确定泊松比；(二)通过以下公式确定各层深度处坡脚下地基侧向挤出变形：式中，为第i层最大侧向挤出变形，其中hi为第i层分层厚度，RSi为路中第i层土压缩量相对沉降板观测值的百分率，即第i层土的分层土体压缩百分比，B1/2为路基底边长的...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯研，高焱，
申请(专利权)人：淮阴工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32