一种确定地基预留沉降量的方法技术

本发明专利技术涉及一种地基预留沉降量的计算方法，对于地基处理采用堆载预压法的情况，该方法在填筑路堤、场地或类似构筑物的施工过程中，根据实测的地基沉降和加载信息，可计算出准确的地基总沉降量和地基预留沉降量，以正确指导工程施工；包括：在填筑路堤、场地或类似构筑物的施工过程中，实时观测并记录地基于不同时刻的沉降量，同时记录各时刻施加的荷载数据；以及推导出任意时间段内的地基沉降差与加载过程、地基情况之间的关系的基本表达式（见上式）等步骤。同现有技术相比较，本发明专利技术计算方法在工程填土施工过程中尤其是在填筑预留沉降量土层之前，即可计算出的准确的地基总沉降量和地基预留沉降量，能够及时指导工程施工。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及道路或其它类似构筑物的修建，特别是涉及在软土地基上填筑路堤或场地时，对于地基处理采用堆载预压法的情况，提出预先计算确定地基预留沉降量的方法，用于指导工程施工。
技术介绍
在软土地基上填筑路堤或场地时，若地基处理采用堆载预压法，则软土地基上的填土通常由包括三部分，从下往上依次为第一部分是路基土或场地填土，指地基面以上、设计的路基或场地交工面标高以下的填土；第二部分为预留沉降量，指根据预估的地基后续沉降量而增加的填土；第三部分为预压土。其中，预留沉降量的确定是工程设计、施工中的一个要点和难点。目前，计算地基预留沉降量常用的方法为首先通过地质钻探和室内土工试验等手段获得地基土层的有关资料，包括软土层厚度和软土的压缩曲线等；然后根据分层总和法计算地基的总沉降量；最后根据地基的总沉降量，减去当前已发生的沉降量，以确定需要的预留沉降量。由于地基情况一般比较复杂，地基土参数也难以准确确定，因此采用上述方法计算出来地基的总沉降量与地基实际总沉降量往往偏差很大，导致利用其推算的地基预留沉降量与实际的地基后续沉降量有很大偏差，用于指导工程施工会带来许多问题如果预留沉降量大于实际的后续沉降量，误差为ΔHa，那么不仅增加了不必要的ΔHa土层的填土费用，而且在卸除预压荷载后还要花费工时将多余的ΔHa土层清除，从而造成工程造价增加和工期延长；如果预留沉降量小于实际的后续沉降量，误差为ΔHb，那么设计的填土交工面标高以上的实际预压荷载将比设计值小ΔHb·γ(γ为填土重度)，不增加预压荷载则难以保证工程质量，而增加预压荷载则意味着增加工程造价和延长工期。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于避免上述现有技术的不足之处而提出一种计算地基预留沉降量的方法。该方法根据太沙基一维固结理论，以及分级加载情况下计算地基平均固结度的改进的太沙基法，并忽略次固结沉降，推导出任意时间段内的地基沉降差与加载过程、地基情况之间的关系的基本表达式，利用已施加的部分荷载作用下的地基沉降实测资料和加载信息，在工程填土施工过程中(包括在填筑预留沉降量土层之前)提早预测在总荷载作用下的地基总沉降量，进一步计算得到需要的预留沉降量，用于指导工程施工可节约工程造价，避免不必要的工期延长，同时减轻因土方开挖和运输对自然环境造成的破坏。在此将该计算地基预留沉降量的方法命名为“沉降差法”。本专利技术解决所述技术问题可以通过采用以下技术方案来实现提出，对于地基处理采用堆载预压法的情况，该方法在填筑路堤、场地或类似构筑物的施工过程中，包括在填筑预留沉降量土层之前，根据实测的地基沉降和加载信息，可计算出准确的地基总沉降量和地基预留沉降量，以正确指导工程施工；包括如下步骤A.在填筑路堤、场地或类似构筑物的施工过程中，实时观测并记录地基于不同时刻的沉降量，同时记录各时刻施加的荷载数据；B.根据太沙基一维固结理论，以及分级加载情况下计算地基平均固结度的改进的太沙基法，并忽略次固结沉降，推导出任意时间段内的地基沉降差与加载过程、地基情况之间的关系的基本表达式 上述式中，t0p1为第一级荷载增量的施加时刻，t1、t2是t0p1之后的任意时刻，且t2＞t1，t1～t2期间无新增荷载，St1、St2分别为t1、t2时刻的地基累计沉降量，(St1-St2)即为t1～t2时间段内的地基沉降差，m为在t1之前已施加的分级荷载的级数，pi为第i级荷载增量，p总为设计的总荷载，Scp总、α、β为与地基情况等因素有关的参数；令 ，则 St2-St1=A·e-β(t1-t0p1)·B,]]>由此得到地基沉降差与加载过程、地基情况之间的线性拟合方程的表达式ln=(St2-St1B)=ln(A)-β(t1-t0p1);]]>C.对步骤A中所得的各时刻的地基沉降、荷载增量等各项数据，按步骤B中的线性拟合方程作线性拟合，求得待定参数A和β；具体方法是首先根据理论或以往的工程实例经验假设一个初始的β0值，然后对不同的时间段t1～t2，根据实测沉降及分级加载信息，求得一系列的散点xi=t1-t0p1,]]>yi=ln;]]>对散点(xi，yi)作线性拟合，可求得参数A和β；比较β和β0，若二者的差值较大，则根据β值调整β0，继续作迭代计算，直到β和β0的差值在允许误差范围之内，得到准确的A和β数值；D.根据步骤C求出的参数A和β，按下式计算总荷载作用下的地基最终沉降量 以上式子中，Sn∞为在总荷载作用下的地基最终沉降，n为加载总级数，k为T0时刻之前已加载的级数(k＜n)，S0为截至T0时刻地基已发生的沉降；对于k＝n的情况，总荷载作用下的地基最终沉降量按下式计算 E.将步骤D中计算出的地基最终沉降量Sn∞减去当前地基已发生的沉降，即得到预留沉降量，以此指导工程施工。本专利技术地基预留沉降量的计算方法还包括步骤F根据步骤C、D和E中计算出的地基最终沉降量和预留沉降量，是按照原设计的总荷载p总计算的，若所得的地基最终沉降量和预留沉降量与原设计的数值不一致，应对预留沉降量进行调整，并根据调整后的预留沉降量对总荷载p总进行修正，用修正后的总荷载p总’重新按步骤C、D和E计算出更准确的参数A和β数值以及地基最终沉降量和预留沉降量；在所有荷载施加完毕之前的任意时刻，均可实时按前述方法进行调整计算。本专利技术为一种新的计算地基预留沉降量的方法，在此将其命名为“沉降差法”，步骤B中所述确定地基的预留沉降量的基本表达式也即所述“沉降差法”的基本表达式，下面对所述“沉降差法”进行详细说明(1)沉降差法的基本假设对于分级加载的情况，地基的平均固结度按改进的太沙基法进行修正，改进的太沙基法中，假设a)每一级荷载增量所引起的固结过程是单独进行的，与上一级荷载增量所引起的固结度完全无关；b)总固结度等于各级荷载增量作用下固结度的叠加；c)加载期为O～Ti的等速加荷的荷载增量，与在Ti/2时一次瞬时施加该荷载增量所引起的固结度是等效的；d)各级荷载作用下的固结度，按荷载的比例进行修正并叠加后，可得到总荷载作用下的平均固结度，即 式中，Uti为第i级荷载作用下的固结度，pi为第i级荷载增量，p总为原工程设计总荷载，n为分级加载的总级数。若按t时刻已发生的固结沉降St与最终固结沉降S∞之比来定义t时刻的固结度Ut，即Ut=StS∞]]>，则可进一步推论某级荷载作用引起的固结沉降Scpi与总荷载作用引起的总固结沉降Scp总之比，等于该级荷载增量pi与总荷载p总之比，即 除上述改进的太沙基法中的基本假设外，在沉降差法的推导过程中，还假设在加载预压初期，次固结沉降远小于主固结沉降，可忽略不计。(2)沉降差法的表达式根据太沙基一维固结理论，在t0pi时刻瞬时施加的第i级荷载增量的作用下，相应于第i级荷载增量的地基固结度在t1、t2(t2>t1>t0pi)]]>时刻分别为Ut1Pi=1-α·e-β(t1-t0pi)---(3)]]>Ut2Pi=1-α·e-&b本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地基预留沉降量的计算方法，对于地基处理采用堆载预压法的情况，该方法在填筑路堤、场地或类似构筑物的施工过程中，包括在填筑预留沉降量土层之前，根据实测的地基沉降和加载信息，可计算出准确的地基总沉降量和地基预留沉降量，以正确指导工程施工；其特征在于，包括如下步骤：Ａ．在填筑路堤、场地或类似构筑物的施工过程中，实时观测并记录地基于不同时刻的沉降量，同时记录各时刻施加的荷载数据；Ｂ．根据太沙基一维固结理论，以及分级加载情况下计算地基平均固结度的改进的太沙基法，并忽略次固结沉降，推导出任意时间段内的地基沉降差与加载过程、地基情况之间的关系的基本表达式：Ｓ↓［ｔ↓［２］］－Ｓ↓［ｔ↓［１］］＝Ｓ↓［ｃｐ↓［总］］.α.ｅ↑［－β（ｔ↓［１］－ｔ↓［０↓［ｐ１］］）］.［１－ｅ↑［－β（ｔ↓［２］－ｔ↓［１］）］.＊［ｐ↓［ｉ］／ｐ↓［总］.ｅ↑［β（ｔ↓［０↓［ｐｉ］］－ｔ↓［０↓［ｐ１］］）］］，上述式中，ｔ↓［０↓［ｐ１］］为第一级荷载增量的施加时刻，ｔ↓［１］、ｔ↓［２］是ｔ↓［０↓［ｐ１］］之后的任意时刻，且ｔ↓［２］＞ｔ↓［１］，ｔ↓［１］～ｔ↓［２］期间无新增荷载，Ｓ↓［ｔ↓［１］］、Ｓ↓［ｔ↓［２］］分别为ｔ↓［１］、ｔ↓［２］时刻的地基累计沉降量，（Ｓ↓［ｔ↓［１］］－Ｓ↓［ｔ↓［２］］）即为ｔ↓［１］～ｔ↓［２］时间段内的地基沉降差，ｍ为在ｔ↓［１］之前已施加的分级荷载的级数，ｐ↓［ｉ］为第ｉ级荷载增量，ｐ↓［总］为设计的总荷载，Ｓ↓［ｃｐ↓［总］］、α、β为与地基情况等因素有关的参数；令Ａ＝Ｓ↓［ｃｐ↓［总］］.α，Ｂ＝［１－ｅ↑［－β（ｔ↓［２］－ｔ↓［１］）］］.＊［ｐ↓［ｉ］／ｐ↓［总］.ｅ↑［β（ｔ↓［０↓［ｐｉ］］－ｔ↓［０↓［ｐ１］］）］］，则Ｓ↓［ｔ↓［２］］－Ｓ↓［ｔ↓［１］］＝Ａ.ｅ↑［－β（ｔ↓［１］－ｔ↓［０↓［ｐ１］］）］.Ｂ，由此得到地基沉降差与加载过程、地基情况之间的线性拟合方程的表达式：ｌｎ（Ｓ↓［ｔ↓［２］］－Ｓ↓［ｔ↓［１］］／Ｂ）＝ｌｎ（Ａ）－β（ｔ↓［１］－ｔ↓［０↓［ｐ１］］）；Ｃ．对步骤Ａ中所得的各时刻的地基沉降、荷载增量等各项数据，按步骤Ｂ中的线性拟合方程作线性拟合，求得待定参数Ａ和β；具体方法是：首先根据理论或以往的工程实例经验假设一个初始的β↓［０］值，然后对不同的时间段ｔ↓［１］～ｔ↓［２］，根据实测沉降及分级加载信息，求得一系列的散点：ｘ↓［ｉ］＝ｔ↓［１］－...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄广军，
申请(专利权)人：黄广军，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]