公路路基沉降问题

公路路基沉降问题（精选9篇）

公路路基沉降问题 第1篇

1 路基沉降计算

现选取K8+110处进行路基拓宽沉降分析,地质状况和参数如表1所示。

1.1 采用排水法处理的拓宽路基沉降计算

K8+110处的填土高度为4.6 m,土层分布情况和物理力学指标如表1所示,原有塑料排水板长度为15 m,间距为1.0 m,拓宽路基塑料排水板长度15 m,间距1.0 m,平面呈三角形布置。排水板的作用通过增大地基土的竖向渗透系数来模拟,不考虑排水体强度对地基强度的影响。采用二维平面应变Biot固结有限元程序(Sigma/w)进行计算,根据路堤的对称性,取整个路堤宽度的一半进行计算,有限元网格采用四边形八结点等参单元,网格划分见图1。边界条件为:地基左右两侧边界限制水平位移,下边界同时限制水平位移和竖向位移;渗流边界条件为:地基左右两侧和下边界为不透水面,砂垫层为孔压自由面。路面结构层按1 m高等效填土荷载考虑。

图2为旧路拓宽前后地基表面沉降分布曲线,从图2可以看出,不仅在路基拓宽部分会产生较大沉降,也会使旧路路堤产生很大沉降量,以此断面为例,附加沉降量可达58 cm。

图3和图4分布为旧路拓宽后新路基下和路中心线下土体内孔隙水压力分布曲线,从图中可以看出,旧路拓宽后,不仅在拓宽路基下土体产生较大超静孔隙水压力,在旧路中心线下产生的孔隙水压力也不小,这致使整个路基断面内产生附加的固结沉降。

1.2采用复合地基处理的拓宽路基沉降计算

对拓宽部分地基采用复合地基加固,可达到降低地基沉降的效果,复合地基选用CFG桩,现对复合地基沉降进行分析计算。

CFG桩采用直径70 cm,间距2 m,正三角形分布,桩长15 m,有限元计算网格如图5所示。边界条件为:地基左右两侧边界限制水平位移,下边界同时限制水平位移和竖向位移;渗流边界条件为:地基左右两侧和下边界为不透水面,砂垫层为孔压自由面。路面结构层按1 m高等效填土荷载考虑。

图6为用CFG桩处理后旧路拓宽前后地表沉降曲线,从图中可以看出,路基拓宽后新旧路基的差异沉降可迅速减小,最大差异为9.6 cm。

2 结 论

在佛开高速公路路堤两侧直接拼接拓宽时,新拼接的路堤将对原路基产生以下不利影响:

1) 新拼拓宽路堤自重将以偏心荷载形式对老路基产生新的附加应力,并与原路堤产生地基附加应力叠加,产生新的附加不均匀沉降增量,其大小与作用距离有关,近则影响大。若两侧同时对称拓宽,引发的沉降增量对原地基中心而言,呈反盆形分布,在中心最小,两侧拓宽形成的断面形心垂线处为最大,而在形心垂线位置至加宽后的新堤脚间逐渐减小。

在软土地基,路堤拼接后,拼接路堤自重对老路基所产生较大的附加沉降增量,会引起新、老路肩与原路堤中心间产生差异沉降,极易导致对原路基、路面的拉裂。因此必须选择合理的地基处理方案,以消除、减小或间隔附加沉降差的产生,或将其控制在允许的范围内。因此,差异沉降的大小将是判别地基处理是否合理与成功的关键。

2) 对佛开高速而言,在需要加宽基础范围内,常遇到河塘邻近堤脚的情况,为满足分层填筑时能确保形成干地施工的条件,施工时常需要抽水清淤,若原地基塑料排水板处理或地基透水性能较好时,将会造成老路基内地下水位和两侧抽水后的基坑底形成水位差,从而迫使老路基向外形成渗流和一定范围内地下水位局部降低。对老路基而言,由于局部降低了原来的地下水位,使原来处于地下水位以下的地基土变成了水上部分,它的容重则由浮容重变成湿容重,对路基额外增加了由于地下水位的降低而形成的呈三角形或梯形分布作用于地基的垂直向偏心荷载,结果引起反盆形沉降增量和引发路基、路面开裂,同时又会引起堤脚处地基土壤渗透变形的发生。

因此,采取必要的防渗措施、尽量减少原佛开高速公路地基中的地下水位降低或选择隔水的处理对策,是确保老路基施工期安全运行的又一关键所在。

3) 计算条件下,拓宽路堤下软土地基采用复合地基法后,沉降量比不采用措施大为减少,最大沉降量在8～10 cm左右,老路面中心路面产生的附加沉降为1～3 cm,老路肩处产生的附加沉降为4～6 cm,由沉降引起的新老路堤之间的差异沉降可以满足规范要求。

扩建工程软基差异沉降的大小是判别地基处理是否合理的关键。设计宜采用沉降控制的思路进行,即在确定一定的沉降控制标准下,确定软土地基处理的方式。通过路基沉降计算与分析,复合地基处理可以减小新老路基差异沉降,达到路基设计规范要求。

摘要：佛开高速公路路基拓宽采用直接在原路基两侧拼接技术。原有路基软土地基采用塑料排水板处理,大部分路段地基土已完成固结,即沉降已处于稳定状态,路基拓宽后的新老路基存在差异沉降。现用有限元软件对拼接路基的沉降进行模拟计算与分析,为路基拼接工程的设计提供指导和依据。通过路基沉降计算与分析,拓宽路基采用复合地基处理可以减小新老路基差异沉降,达到路基设计要求。

关键词：路基拓宽,固结,差异沉降,有限元,复合地基

参考文献

[1]JTJ030-2004公路路基设计规范[S].北京:人民交通出版社,2004.

[2]JTJ017-96公路软土地基路堤设计与施工技术规范[S].北京:人民交通出版社,1997.

[3]高大钊.土力学与基础工程[M].北京:中国建筑工业出版社,1998.

[4]赵维炳,施建勇.软土固结与流变[M].南京:河海大学出版社,1996.

公路路基沉降问题 第2篇

工程实际中软土路基工后沉降值的确定一般是先根据现场实测的软基沉降-时间变化过程曲线推算出最终沉降量,再减去已发生的`沉降量而得到.实际上,由于地基条件、加固方式及效果的不同,这种仅仅根据路基施工期较短时间的沉降与时间的变化曲线来直接推算时间趋于无穷大时的最终沉降量的计算方法有欠合理,推算出的工后沉降有时与实际相差较大.因此,本文提出了一种沉降预测的新方法,即利用回旋线的曲率变化特性来分析软基沉降变化规律,用回旋线参数方程来直接推算工后沉降量,并详细研究了回旋线参数A值和沉降收敛时间t值的求解方法.结果表明,用回旋线参数方程来推算软土路基工后沉降量快速、简单、直接.

作 者：欧湘萍 OU Xiangping  作者单位：武汉理工大学交通学院,湖北,武汉,430063 刊 名：资源环境与工程 英文刊名：RESOURCES ENVIRONMENT & ENGINEERING 年，卷(期)：2009 23(z2) 分类号：U416.1 关键词：软土路基   工后沉降   回旋线  

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公路路基沉降问题 第3篇

关键词公路路基;桥梁沉降;防治措施

中图分类号U4文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)062-0040-01

1概述

由于受施工期的约束,桥梁引道一般在桥梁主体施工结束后再填筑,所以桥头路基的压实度、固结时间与正常路段的路基有时间差。通车后必然造成路基与桥梁等结构物差异沉降,引起车辆跳动。路基与桥梁等结构物差异沉降综合防治措施的合理性不但能减少工程量,更重要的是改善路基与桥梁等结构物差异沉降对车辆行驶舒适性的影响,使道路更平顺、行车更快速,乘客更舒适和安全,具有明显的社会和经济效益。

2路基与桥梁等结构物差异沉降的成因

路基与桥梁等结构物差异沉降主要与下列因素有关:桥头路基与地基的固结度;台背填土的压实度;排水的状态;台背土壤的冲刷状态;桥台基础类型。因此对路基与桥梁等结构物差异沉降处置所采取的主要措施为:用加筋土挡墙作为桥头路基的基本形式,以减少桥头路基的沉降量;接上桥头两侧路肩方向的翼墙,以约束路基的侧向变形;设置桥头搭板,而且认为桥头搭板稍长有利于减少差异沉降对行车舒适性的影响等。

3桥头搭板设计

3.1桥头搭板长度

桥头搭板长度取决于桥头路基填土的工后沉降。假定路基与桥梁等结构物差异沉降的容许值为s,则s是指铺筑路面后至大修年限内所容许的残余沉降量,它的取值直接影响桥头搭板的长度,如果s值定得较大,为了消除s对行车舒适性的影响#则搭板长度就应该比较长;如果s值定得较小,则搭板长度就可以比较短,但相应地基处理的投资可能相对较大。目前我国高速公路桥头搭板的选定一般由设计人员凭经验确定,选用的搭板长度一般为2-8m,但也有大于10m的桥头搭板。

3.2桥头搭板的厚度和宽度

桥头搭板按路缘石的间距布置,并在桥台翼墙的缘石处设置纵缝。搭板宜采用整体现浇法施工,以保证板与基础的密贴,一般建议4m长的桥头搭板可以采用0.25的板厚;6m长的桥头搭板可以采用0.35m的板厚;10m长的桥头搭板可以采用0.40m的板厚。

3.3枕梁设置

从受力和构造观点看,枕梁可以使桥头搭板受力更加均匀,对装配式桥头搭板是合理的。對整体现浇的桥头搭板,若搭板下基层为半刚性材料,则可以不设枕粱。

4桥头填土施工

4.1回填材料

台背、墙背后回填原则上采用3:7,的石灰土、级配(碎)砾石、天然砂砾、同时,如采用天然砂砾,对路堤顶1m范围内砂砾最大粒径应控制在5m以内,以下根据以往回填的实际经验,最大粒径可放宽至30m即允许粒料中掺杂粒径不大于30m的石块;砂砾中泥土含量在施工时原则上不应超过20%,但也不应小于5%。

4.2质量控制回填层厚度控制

1)碎石、砂砾回填分层厚度应根据回填前的相关试验结果控制,一般不宜超过30m,特殊情况可放宽至40m。2)个别施工段如不能与路基同步进行,也可采用人工分层夯实,但分层厚度应根据具体情况另行确定,原则上不应超过20cm。3)台后3:7灰土层厚度,应根据相关试验结果控制,分层厚度不宜超过20cm。4)施工中为便于控制分层回填厚度和保证压实效果,可在施工前用红漆或其他醒目的划线在台墙上分层标出,以利于控制回填质量。

4.3施工工艺控制

1)压实机具。回填压实应通过现场试验确定。实际操作中对大面积的区段完成压实后,再用小平板带振动的手动夯实机具补压紧靠墙背30-40cm范围内路基,要求与路基填筑做到同步进行。个别段路基填成后,台背回填工作面狭小,压路机根据本无法碾压#起不到预期的效果。2)压实方法。①U型桥台。该类桥台因体积大、稳定性好,故一般情况下在台体强度达到设计强度时就可开始回填,压实时压路机顺桥台方向进行,要特别注意的是在墙侧锥坡处压实必须有与锥坡施工相配套的施工措施及压实分层厚度控制措施,一般在侧墙及前墙交合处用比较醒目的标记标出分层填筑厚度,这样可避免和控制压实效果,提高工作效率。②挡墙内侧。挡墙内侧回填要注意的是如何与路基回填相协调问题。一般情况下,挡墙每砌筑不超过1.5m时,就应进行内侧及路基回填,但注意压路机的振动力问题%不得损坏墙体,一般须沿路线方向行走,必要时采用振动平板夯进行。3)注意事项。①材料进场。要求必须采用经事先确定为合格的产品,发现其它材料或材料中含瓦块、杂物和腐殖土的用料,一律清除出场。②设备配套。必须以振动压路机和平板振动夯配合工作,严禁单独使用平板振动夯或蛙式夯夯压,一经发现,立即停止。③工序检验。每层碾压后,必须按既定的频率进行自检,经监理签认后,方可进行上层填筑驻地监理也需按要求的频率进行抽检。自检或抽检的频率或密实度不够,均要求返工重压,直到满足密实度要求为止。

5设计上桥头差异沉降的处理

5.1沉降处理的原则

根据实地测量的结果和现场对车辆通过桥头部位时行车情况的观察,当桥头路堤与桥面相对沉降量超过3cm时,车辆通过时有较明显的跳车现象,对车辆的安全行驶有一定的影响,因此建议把相对沉降量超过3cm作为需要进行处理的标准。

5.2纵断面的设计

1)在设计纵坡时,应尽量满足公路技术标准。2)在桥梁伸缩缝两端,每端拉坡的长度最小为30cm,一般应不小于50cm,以利于机械化施实,从而提高沉降处理的质量。3)设计纵坡时要以沉降相对稳定的桥梁顺缝顶面的标高为控制点。

5.3横断面设计

考虑到运营的时间,路堤沉降已相对稳定,因此。在设计过程中将恢复至原设计横坡。在与处理范围外的原路面及桥梁伸缩缝处接头时,应在10-20cm左右的范围内由设计横坡过渡到原路面和桥梁伸缩缝实测横坡。

6结语

总之,桥头路基的压实度、固结时间与正常路段的路基有时间差,通车后必然造成路基与桥梁等结构物差异沉降,引起车辆跳动。因此,要完善路基与桥梁等结构物差异沉降综合防治措施,这样才能减少工程量,改善路基与桥梁等结构物差异沉降对车辆行驶舒适性的影响,使道路更平顺、行车更快速,乘客更舒适和安全,从而实现社会效益和经济效益的双赢。

参考文献

[1]黄晓明,张晓冰.公路建设质量通病分析与防治[M].北京:人民交通出版社.2003.

[2]中华人民共和国行业标准.公路路基路面现场测试规程[M].北京:人民交通出版社,2005.

沉降杯在公路路基沉降观测中的应用 第4篇

高速公路路基填筑时会发生沉降, 沉降包括路基压缩沉降和地基沉降。由于路基压实度较高, 自身压缩产生的沉降较小;而路基荷载作用在地基土会产生附加应力, 使地基土层孔隙发生压缩变形, 产生竖向、侧向剪切变形, 引起路基竖直方向位移, 是路基沉降的主要部分。

对于路基沉降观测一般采用埋设沉降板或沉降桩的方法, 但是这种方法不精确, 测量结果误差大且影响施工。张红春[1]等采用PVC管沉降观测仪对路基沉降进行观测, 薛晓辉[2]等采用滑动式沉降仪对路堤全断面沉降进行了观测, 庄培芝[3]等研发出新型数字式沉降仪, 对路基沉降进行了有效观测, 王晓谋[4]等介绍了水杯式沉降仪的工作原理, 并对水杯式沉降仪进行了改进, 说明了水管式沉降仪用于路基沉降观测的可行性及应用中需注意的问题, 叙述了水管式沉降仪用于路基沉降观测的步骤。

为提高我国高速公路的建设质量、保证交通安全、节约建设资金等, 本文基于已有观测设备, 以性能可靠、经济高效为基本理念, 改进了新型沉降杯, 用于观测高速公路路基填筑及后期运营期地基的沉降。该设备克服了现有沉降观测设备的不足, 符合我国工程建设高速发展的现有国情, 具有重要的社会价值和经济意义。

2 沉降杯工作机理简介

2.1 沉降杯的基本构造

沉降杯主要由沉降杯主体、水管、气管、预制方桩和刻度尺五部分构成, 如图1所示, 沉降杯主体如图2所示。

各主要部件的构造如下:

(1) 沉降杯主体:由沉降板、溢流杯、气管接头和水管接头组成, 溢流杯底部开有溢流孔;

(2) 水管和气管:采用Φ20mm的钢丝橡胶管, 能够承受一定的外部压力不变形, 且密水性好不渗漏;

(3) 预制方桩:规格为15cm×15cm×150cm, 方桩一面留有与气管和水管等直径的凹槽, 并固定刻度尺, 凹槽用于固定水管和气管, 刻度尺用于量测水管内水位变化。

2.2 沉降杯工作机理

沉降杯是充分运用了液体在U型管两端液面保持一致原理制成的, 通过观测一端液面的前后变化, 便知另一端液面的变化, 即沉降值变化。

沉降杯用于路基沉降观测时, 沉降杯埋设于路基内部, 预制方桩埋设于远离路基坡脚处。埋设后的沉降杯, 预制方桩水管的水位与沉降杯沉降板保持同一水平面, 预制方桩处水位面为沉降观测初始值。路基填筑及高速公路后期运营, 路基发生沉降造成沉降杯下沉, 水管内多余水从沉降杯溢流口溢出, 沉降杯水位面仍保持在沉降板位置。由于预制方桩水管内水位面始终与沉降板保持一致, 表现为预制方桩水位管水位面随之下降, 则观测到的预制方桩水管前后两次水位面差值即为路基被测点的沉降值。

沉降杯用于沉降观测的优点在于, 该装置主要安装地表, 对路堤上部施工没有影响, 既可以在路基施工中观测, 也可以在运营期观测。

3 沉降杯在路基沉降观测中的应用

沉降杯用于路基沉降观测性能可靠, 经济高效。现结合具体工程, 设计观测方案, 对沉降杯的应用进行相应阐述。

3.1 工程依托及观测方案

此次沉降观测主要以黄泛区粉土地基路基沉降为例, 依托在建济南至东营高速公路工程, 选取K45+300~K45+400标段埋设沉降杯进行路基沉降观测, 观测路段路基填筑高度为4.6m。

为有效观测路基沉降, 根据观测要求制定了两种方案, 各方案具体如下:

(1) 全幅沉降观测

每个断面需埋设3个沉降杯, 即分别在左路肩、路中心、右路肩各埋设一个, 适用于路基两侧均容易开挖沟槽、埋设预制方桩的情况。全幅沉降观测横断面如图3所示。

(2) 半幅沉降观测

每个断面埋设3个沉降杯, 即分别在路肩、1/4路面总宽处、路中心各埋设一个, 适用于路基一侧因施工便道等不易开挖沟槽、埋设预制方桩的情况。半幅沉降观测横断面如图4所示。

沉降观测断面的间距一般为50m左右, 特殊路段可根据实际情况加密布设。

3.2 埋设工艺及观测方法

(1) 管线沟槽开挖

路堤填筑高度约0.5m后, 开挖宽约30cm、深约30cm的沟槽用于埋设沉降杯、气管和水管, 开挖时由路中心向路肩方向逐渐加深20~30cm。

(2) 预制方桩埋设

在已开挖沟槽末端埋设预制方桩, 方桩应距坡脚一定距离, 且露出地表0.5~0.6m, 在预制方桩上固定刻度尺。

(3) 布置测点

根据观测方案布置测点水平位置, 用水准仪固定各测点高程, 使各测点高程处于同一水平面, 高程较低的测点底部可垫设砖块等刚性材料。

(4) 管线连接

根据布置的测点, 量测各气管、水管的长度, 将各水管通过环卡固定到不同测点的沉降杯水管管嘴上, 将气管通过三通管固定到沉降杯气管管嘴上, 各沉降杯共用一根气管。截取管线时应保证足够的盈余长度, 避免管线受到张拉, 管线连接如图5所示。

(5) 水管注水及固定

检查连接管线的密封性及通畅性, 合格后由预制桩一端向水管内注水, 注水时应避免出现气泡, 直到水从沉降杯溢流孔流出。

水管内水位面稳定后, 固定沉降杯并将另一端水管固定于预制桩上, 其中沉降杯周边铺设细砂做反滤层, 保证注水时水管内水流及时排除。

(6) 管线编号及埋设

严格按照既定顺序 (如按离方桩由远及近顺序将水管编号为1、2、3) 将水管固定在方桩一侧, 水管编好号码后, 先进行人工方式掩埋管线, 以避免机械扰动已固定的沉降杯, 掩埋表层后采用机械掩埋并进行压实。水管编号后固定在预制方桩一侧, 如图6所示。

(7) 初始高程测定

初始高程测定前, 首先通过水准点测定预制方桩高程, 然后用注射器对水管进行补水, 补水时严禁在水管内产生气泡 (可缓慢补水, 使水沿管壁流入;或可采用液面下补水法) , 补水至液面不再变化时, 读取液面凹液面最低处的高度值, 即为沉降杯的初始高程。

(8) 后续沉降观测

后续沉降观测方法按照步骤 (6) 进行, 两次高度值的差值即为该段时间内路基的沉降值。

3.3 路基填筑期间沉降观测

利用沉降杯观测路基填筑期间的沉降, 普通路段与浆喷桩路段不同测点地面沉降与时间关系分别如图7和图8所示, 其中1号为路基中心, 2号1/4路面总宽处, 3号为路肩处。

路基填筑施工在第三个月完成, 由图7和图8可以看出, 在填土初期地面沉降速率最大, 填土完成以后, 沉降明显放缓;对比图7和图8还可以看出, 浆喷桩路段的地面沉降量明显小于普通路段, 表明浆喷桩处理地基能够起到减小沉降量的作用。

4 结语

沉降杯埋设、观测较为方便, 能够满足沉降的精度要求, 能够观测路基填筑期间沉降, 并且对路基上部施工无影响。实践证明, 按照本文的要求及方法进行沉降观测, 能够取得较好的观测效果, 利用沉降杯观测路基沉降具有较好的推广应用价值。

参考文献

[1]张红春, 侯建军.PVC管剖面沉降仪在高速公路路基沉降观测中的应用[J].公路, 2007 (08) :184-186.

[2]薛晓辉, 周乔勇, 梁伟.滑动式沉降仪观测路堤沉降试验研究[J].铁道建筑, 2007 (11) :52-53.

[3]庄培芝, 宋修广, 高信杰, 等.一种新型沉降仪的研究[J].铁道建筑, 2012 (2) :69-71.

[4]王晓谋, 高江平, 袁怀宇.水杯式沉降仪的使用与改进[J].内蒙古公路与运输, 2003 (02) :13-15.

[5]李之中, 李杰, 郑水华, 等.水管式沉降仪的几点改进措施[J].水电自动化与大坝监测, 2010 (06) :31-33.

[6]贡保臣, 陆声鸿, 闵俊武, 等.水管式沉降仪改进设想[Z].中国江苏苏州:20083.

高速公路路基沉降数值模拟分析 第5篇

在经济快速发展的当今, 高速公路建设显得尤为重要。然而在修建高速公路的同时, 路基问题也相应的出现, 如路基裂缝、路基边坡滑塌、冲刷严重等路基灾害现象。影响高速公路使用质量的重要因素主要有路基稳定性和沉降, 而路基沉降处理措施的合理性直接影响到施工的进度和质量。因此, 对路基沉降的研究有一定的现实意义。

1 路基沉降计算方法

目前, 路基沉降计算方法主要有:有限元分析法、分层总和法、沉降预估法和应力路径法等。本文主要介绍有限元分析法和分层总和法。

1.1 有限元分析法

有限元分析法的原理是指将整个固体分为有限个离散单元, 并对其施加荷载, 经过选取对应的实际参数计算出路基各点的应力和位移, 而所求最终路基的沉降量便是由竖向位移引起的沉降量。这种方法不仅考虑到了路基的二维甚至是三维变形, 而且还顾及到与实际情况相符的边界条件、路基与路堤之间的力学特性、土体应力应变特性等, 从而使得计算的最终沉降量更接近实测结果。

1.2 分层总和法

分层总和法一般取基底中心下地基附加应力来计算各层土的竖向压缩量, 认为基础的平均沉降量s为各土层竖向压缩量si之和, 即:

式中:n为沉降计算深度范围内的层数。而计算△si时, 假设地基土只在竖向发生压缩变形, 没有侧向变形, 故可利用室内侧限压缩试验成果进行计算。对地基土分层时, 分层厚度不宜小于0.4b (b为基底宽度) ;确定地基沉降计算深度时, 一般取地基附加应力等于自重应力的20%深度处作为沉降计算深度的限值;若在该深度以下为高压缩性土, 则应取地基附加应力等于自重应力的10%深度处作为沉降计算深度的限值。

由于有限元法的不断成熟, 在进行数值模拟分析计算时, 不仅考虑到了土体应力应变特征, 而且还考虑横轴向位移与水平渗流对土体固结的影响, 因此本文以路基沉降试验为基础, 利用数值模拟分析有限元Marc软件进行数值模拟, 研究路基沉降变化规律, 并确定路基最终沉降量。

2现场试验

以某高速公路建设为依托, 在此工程中选取三个标段进行路基沉降试验, 这三个标段分别是:K12+220~K12+620段填方路基, K18+460~K18+760段填方路基, K22+340~K22+840段半填半挖路基。在每个试验段的路基上埋设五个沉降观测桩, 每隔45m布设一个, 观测桩按从小到大的里程进行序列编号, 沉降观测桩的截面尺寸为35cm35cm, 长1.5cm, 露出基础表面65cm, 在桩顶露出5cm长的钢筋头。

第一个观测时间段是从2011年6~12月, 沉降观测桩的观测时间以两个星期为周期进行定期观测, 目前已经积累了150组数据, 每个沉降桩的观测数据14组。总沉降量都没有超过31mm, 基本上都在18~28mm内, 其中, K12+220~K12+620段填方路基沉降量最大值为26mm;平均沉降量22mm;K18+460~K18+760段填方路基沉降量最大值为25mm, 平均沉降量23mm;K22+340~K22+840段半填半挖路基沉降量最大值为32mm, 平均沉降量16.5mm。

K12+220~K12+620段填方路基沉降经过80d的观测, 已逐渐趋于稳定, 沉降量的增长率也随之减小, 经过降雨记录与沉降记录发现, 降雨对沉降量有很大的影响。根据五根观测桩的沉降量平均值绘制曲线, 横坐标表示日期, 纵坐标表示累积沉降量, 从此曲线上可以得出三个阶段:快速沉降阶段、均匀沉降阶段、沉降速率减小阶段, 如图1所示。

3 路基沉降数值模拟分析

3.1 模型的建立

本文采用Marc非线性有限元程序建立有限元模型来模拟此高速公路K14+260段填方路段路基沉降。根据高速公路自身的条形带状特征, 因此采用平面应变问题进行模拟分析, 路基填土部分采用邓肯张非线弹性材料, 持力层、硬壳层和填土均采用线弹性材料, 填方路基垫层采用理想弹塑性材料。考虑路基会受到影响, 因此取整个截面进行研究分析。

在建立本模型时, 土体均采用六面体八节点实体单元, 并且进行单元网格划分, 在将实体离散成有限单元时, 对于土体单元尽可能的遵循由近到远, 由密集到稀疏为原则来进行加密, 这样不但可以保证计算的精度, 而且能提高计算效率。由于原路基固结变形和自身的压缩变形基本完成, 所以荷载主要由地基上和路堤上的自重形成。几何模型如下图2所示。

3.2 模型材料参数的选取

本模型主要由路面、路基、地基土组成, 主要参数取值如下表所示。

有限元分析模型材料参数

3.3 模型计算结果

由模型的竖向位移云图3可以看出, 填方路基的沉降量比较均匀, 沉降区域向路基两侧延伸, 而且范围轮廓趋缓, 路基沉降量仍处于路基中间。

4 结论

经过对同一截面相同条件下的路基沉降现场试验和数值模拟对比分析, 总结得出以下结论:

(1) 填方路基沉降主要由三部分组成:填土在压实期间产生的初始沉降;在荷载作用下因土中孔隙水被逐渐挤出, 孔隙体积减小而土体压密产生体积变形引起的固结沉降;土颗粒骨架产生徐变而引起的次固结沉降。根据观测桩的数据显示, 次固结沉降所占的比例很小, 仅仅为总沉降量的10.8%。

(2) 有限元法能很好的对路基的填筑过程进行仿真模拟, 从而得到路基沉降规律、沉降量值, 能精确地计算出路基在填土荷载作用下的初始沉降、固结沉降和次固结沉降。从沉降曲线可以看出, 随着时间的推移沉降量单调递增, 当时间无限增大时, 沉降量逐渐趋于一个定值。

摘要：目前, 随着高速公路的快速发展, 路基沉降问题已成为高速公路施工技术部分的重要难题, 一旦路基出现不均匀沉降, 甚至超过规范要求, 都会造成巨大的损失。本文以某高速公路填方路段进行现场路基沉降试验观测, 运用Marc软件进行数值模拟分析路基沉降规律, 从而确定高填方路基沉降主要由初始沉降、固结沉降和次固结沉降组成, 随时间的推移, 路基最终沉降量趋于一个定值。

关键词：路基沉降,现场试验,沉降组成,数值模拟

参考文献

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[2]杨奎清, 宋淑启, 张淑坤.某高速公路软基沉降的数值模拟[J].辽宁工程技术大学学报, 2007, 26 (4) :553-554.

公路高填方路基沉降变形研究 第6篇

1 高填方路基沉降

1.1 高填方路基

所谓高填方路基是指在常年积水或者水稻田等地区, 利用细料填筑将路基填筑到6m以上, 或者利用填石、填土的方式将路基填到20m以上。高填方路堤通常有分层施压、分层填筑两种施工方式, 这类施工方式对于路基的稳固非常有利。但是在填筑路基时每层厚度都应结合填筑的材料决定, 不同性质材料不能利用分段法进行填筑。这里需要注意的是, 选择高填方路基填料时, 最好可以选择渗水性较好、用水稳定性较高的材料。

1.2 沉降表现方式

高填方路基建设的主要目的在于保证公路的安全性, 但是因为一些客观因素的影响, 不可避免的会出现路基沉降问题。从沉降造成的伤害来看, 主要可以分成整体下沉、局部沉降及边坡坍塌三种类型, 不管这三种伤害形式中出现哪一种, 都会对公路造成非常重大的损失。这三种路基沉降伤害通常会在工程地质变化位置、水文影响或者地形变化位置、桥涵结合物台背回填段以及路基结合位置中表现出来。

2 计算模型与土体本构模型

2.1 计算模型

计算模型设计过程中应与山区的实际情况相结合, 仔细分析公路路堤情况以后找到具体的计算方式。本次研究主要将斜坡地基路堤、平坦地基路堤及折线性地基路堤3种路堤结构作为基本圆形, 在此基础上针对不同地基条件下的路堤工后沉降变化规律展开分析。纵观地基土体特点和山区路堤填料情况, 在构建数值分析模型的过程中可以将地基土体分成两层, 按照统一压实度对相同的土性指标进行选择, 最后展开计算与分析。

2.2 土体本构模型

在高填方路基建设过程中, 土体本构模型与路基沉降直接相关, 因此通常会选用通用的弹塑性本构模型。利用当前使用较为广泛的Mohr-Coulomb破坏准则展开计算机分析, Mohr-Coulomb平面状态下主应力可以利用下式表示:

式中:σ1、σ3表示土体大小主应力, c表示土体粘聚力, 准表示土体摩擦角。

应力空间中σ1、σ3利用I1、J2、θσ替换, Mohr-Coulomb屈服准则就可以利用下式表示:

式中:I1、J2、θσ分别表示应力张量第一不变量、应力偏量第二不变量、Lode角。

3 不同地基条件下的路基变形

在高等级公路建设过程中, 大量高填方路堤是不可避免的, 从当前投入运营的高速公路来看, 路堤沉降普遍存在, 尤其是存在较为严重的工后不均匀沉降, 与稳定问题相比高填方路基的沉降问题更加突出, 成为路基的一种主要病害。下面针对平坦路基、斜坡路基、折线路基三种不同地形条件下的路基沉降变形展开深入分析。

3.1 平坦路基的路基沉降变形

以地基厚度10cm、上层厚度3m为条件展开计算, 地基土体参数[1]下层厚度为7m, 采用地基土体参数[2]展开计算, 路堤的高度为15m, 按照3个阶段进行逐级填筑, 每级的厚度均为5m, 按照0.2m/d的填筑速率进行填筑, 待填筑完成第Ⅰ阶段以后进行30d的固结, 填筑完成第Ⅱ阶段以后进行50d固结, 然后进行第Ⅲ阶段路基的填筑, 待完成第Ⅲ阶段的填筑以后进行650d的固结。

随着时间的变化, 路堤底部中心点位置沉降变形关系如图1。每级加载过程中中心底部都会出现较大瞬时沉降, 完成路基填筑以后便进入到工后固结沉降期, 竣工初始阶段固结沉降速度非常快, 经过半年的时间以后, 沉降发展速度明显降低, 最终趋于稳定状态。从图2中可以看出各级路堤填筑瞬时, 坡角点会向外挤出, 主要体现为竖向沉降瞬时为正, 各级路堤完成填筑以后在固结的时间范围内, 由于受到固结作用的影响, 坡角点位置正位将会减小, 甚至出现负位移, 随着路堤填筑高度的增加这种变化增加会逐渐减小。同样的, 完成路基填筑工作以后, 初期沉降变形的发展会非常快, 竣工以后250d以后逐渐稳定。

3.2 斜坡路基的路基沉降变形

按照高路堤20m, 路堤宽度24m展开计算, 地基斜坡坡度为1:3, 斜坡挖台阶、不挖台阶的沉降变形状态展开分类计算, 挖台阶路基其台阶的宽度按照1m计算, 宽度按照3m计算。

从最后的数据中可以看出, 平坦地基中出现异常的情况比较集中, 路堤与斜坡相靠近的位置为沉降变形最大值, 从路堤内侧边缘逐渐到外侧沉降变形, 顺着非线性的方式越来越大。对斜坡路基沉降变形计算研究时, 需要对路基在水平方向上的变形进行充分关注, 经过仔细的计算以后得到路基在水平位移及路基沉降量之间存在的关系。

中部的地基路堤水平位移值是最大的, 可能会受到很多不同因素的影响, 因此位移值会逐渐发生变化, 同样的, 地基土体也存在水平位移方向上的变化, 最大位移值发生在路堤的中部, 按照实际测量获得的数据可以看出, 挖台阶、不挖台阶路基之间存在着很多相同之处, 由于未挖台阶地基抗滑力比较小, 因此不同位置上的水平位移是比较大的。

3.3 折线路基的沉降变形

按照本工况来看, 采用高20m的路基展开计算, 路堤的整体宽度是24m, 折线地基上部坡度的比值为1:2, 高度为14m, 下部斜坡的坡度比值为1:5, 地基土体与斜坡地基的工况相同。按照现有路基设计规范来看, 只针对坡度在1:5以上的地基斜坡进行挖台阶处理, 因此仅需要在上部斜坡进行挖台阶操作, 其台阶的宽度和高度分别为2m和1m。比较变形结果可以看出, 折线地基沉降变形和斜坡地基相比存在很多相同之处。

本路堤的最大沉降量是47.2cm, 工后沉降是19.2cm, 与高度相同的斜坡路堤相比, 最大沉降量明显增加了26.2%, 同时工后沉降增加了51.2%。纵观沉降变形等值分布情况, 路堤沉降变形在路堤上部集中, 折线型地基大大增加了路堤填筑的高度, 这是造成工后沉降增大、总沉降量增大的主要原因所在。路堤顶部沉降变形沉降量从路堤内侧逐渐向外增大, 最大值在于内侧路堤边沿19.2m出现, 最大值为47.2cm, 然后逐渐减小, 减小至路堤边沿的45.5cm, 与斜坡地基路堤最大沉降相比, 与路堤中心更靠近一些, 路堤顶部差异沉降为13.0cm, 与斜坡地基路堤差异沉降相比降低了2.99%。

水平位移最显著的位置在路堤中部, 与斜坡地基相比外侧边沿水平位移相对较小一些, 与斜坡地基相比水平位移最为显著地区的中心有一定程度的降低, 路堤顶部水平位移也比较明显, 与斜坡地基相比路堤最大的水平位移降低1.1%, 不能造成较大的影响。

4 结语

综上所述, 当前公路建设已经成为加强我国区域经济联系的重要经济增长点, 为了将区域经济联系的更加紧密, 我们必须加快对公路建设的步伐, 不仅要提升建设效率, 同时还要保证公路的整体质量, 所以, 利用高填方路基可以有效克服公路建设过程中由于土质等相关问题而出现的问题, 当前已经成为高等级公路建设过程中普遍采用的一种建设方法。针对不同地基条件下的高填方路基沉降变形展开深入分析, 可以更加及时的掌握造成路基变形的相关因素, 这不仅可以为施工作业提供有效依据, 同时也可以充分保证公路工程结构的科学性与合理性。

参考文献

[1]宋连亮, 陈昌彦.北京某高填方高速公路路基沉降变形规律研究[J].岩土工程技术, 2013, 02:78~82+86.

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[3]李立, 马秉务, 薛祥.北京某高速公路软土段高填方路基沉降计算及地基处理方法分析[J].工程勘察, 2010, S1:242~247.

[4]覃俊, 刘升传, 吴立坚.静荷载下新建高速公路强风化填料高填方路基稳定性研究[J].公路, 2011, 04:118~122.

高速公路软土路基沉降分析研究 第7篇

关键词：高速公路,软土地基,沉降计算,地基处理

0 引言

我国幅员辽阔, 地质地貌条件多样, 大量的高等级公路要经过软土区, 由于软土路基的含水量、孔隙比大, 同时其压缩性高, 渗透性、承载力差, 软土路基的沉降及其侧向变形尤为显著, 且延续时间长。因此, 在软土地基上修筑高速公路, 往往会导致路基失稳或过量沉降。根据以往高等级公路的经验, 很多问题都集中在软土路基的地段[1]。软土路基沉降分析与研究对高速公路建设有非常重要的意义。

国内外现有沉降计算理论及存在的问题:已有的沉降理论计算公式方法很多[2], 包括分层总和法、e-lgp曲线法、司开普顿-比伦法、以及拉姆等人提出的应力路径法等, 都是根据太沙基一维固结理论, 引入不同的简化假定来计算地基的主固结沉降量, 而未包括次固结沉降和瞬时沉降。瞬时沉降占地基总沉降量的比例相当大, 其理论计算方法主要有:1) 根据土体不排水变形模量按照线弹性理论计算, 也包括阿波洛尼娅等人经有限元分析提出的修正方法;2) 拉姆等人提出的应力路径法;3) 徐少曼提出的根据二轴不排水试验的归一化曲线进行计算。其中, 唯有拉姆等人提出的应力路径法考虑了加载方式及速率的影响, 但其主要为室内试验, 且试验的工作量大, 还要有很高的试验技术, 因此很难应用到实际工程中。

1 软土的工程性质及沉降机理

软土是指滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土。

1.1 软土的工程性质

软粘土的性质与一般粘性土不同, 通过对软土的物理力学性质指标进行统计并根据大量的工程实践, 总结出软土主要的物理力学性质有:

1) 天然含水量高;2) 压缩性大;3) 渗透性小;4) 抗剪强度低;5) 流变性十分显著;6) 显著的结构性;7) 构造较复杂;8) 粘粒含量较高, 且常含有有机质;9) 一般具有较大的吸力或吸附力[3]。

1.2 软土的沉降机理

当土工建筑物通过路基底面将荷载传给地基, 使地基内部产生了应力和变形, 从而导致基础下沉, 工程上将通过向下传递荷载引起基础下沉称为基础的沉降。地基受力所引起的变形包括形状变形和体积变形。本文研究的沉降主要是指由正应力作用引起的体积变形。基础的沉降量及沉降差, 首先与土体的压缩性有关, 其次与作用在基础上的荷载大小和性质有关。

分析地基的沉降包括两部分内容:1) 地基压缩变形的绝对大小, 即沉降量的大小;2) 地基压缩变形随时间的变化, 即沉降速度。通常认为土体的变形是孔隙内水和气体体积变化引起的。水和气体的移动速度决定土体变形速度。

在外力作用下土体的沉降变形可分为3个阶段:首先是土体承受荷载的瞬间产生的瞬时沉降变形;其次是在外力作用下孔隙水从土体中排出, 土体逐渐产生体积压缩变形。当施加在土体上的全部应力都由土颗粒承受时, 达到不变的有效应力状态, 土体的排水固结完成。

2 软土地基处理

2.1 影响沉降的因素

地基沉降变形的影响因素主要归结为人为因素和自然因素两大类。人为因素主要包括地加载方式、加载速率及基处理方法等;自然因素主要包括地基土参数的不确定性、应力路径与作用过程对变形的影响、土体的本构特性、地下水位变化及温度变化等。多种因素共同作用导致地基沉降变形, 包括:

1) 软基土材料参数的不确定性;2) 土体的本构特性;3) 应力路径与应力历史对变形的影响;4) 地下水位变化对路基沉降的影响;5) 温度对软土路基沉降的影响;6) 路堤填筑速率对软土路基沉降的影响;7) 路堤填土高度对软土路基沉降的影响;8) 路基侧向位移对沉降的影响。

此外, 地表水的冲刷、植被、土体中水分迁移对沉降变形亦有影响。

2.2 常用地基处理方法

地基处理的方法很多, 可以从不同角度来分类, 一般是根据地基处理的原理来进行分类, 高速公路软基处理有其自身的特点[4]。

1) 换土垫层, 此种方法可以分为:机械换土法、爆破挤淤法、抛石挤淤法、砂垫层法;2) 强夯法;3) 侧向约束法;4) 土工织物加固法;5) 排水固结法, 此法可分为:堆载法、路堤荷载压重法、降水预压法、真空预压法;6) 水泥土搅拌法;7) 高压喷射注浆法;8) 灌浆法;9) 综合处理方法, 常用的方式有[5]:砂垫层与固结排水法并用、反压护道法与竖向排水法并用、填土预压法与反压护道法、填土预压法与砂子加实桩法并用、填土预压法与竖向排水井法并用、缓冲填土加载法与竖向排水井法并用、袋装砂井和塑料排水板并用已在软基加固工程中得到广泛应用。

3 结论

通过对软土路基沉降分析与研究, 简述了软土路基的工程性质, 以及沉降机理, 介绍了工程中常用的沉降计算与固结理论, 分析软土路基沉降因素, 介绍工程中软土地基处理的常用方法。由于软土路基的特殊工程性质, 在工程中就必须掌握各种软基处理方法的使用条件, 因地制宜, 采取切实可行的处理办法。

参考文献

[1]福建省高速建设总指挥部编.泉厦高速公路论文集[M].北京:人民交通出版社, 1998.

[2]杨涛.柔性基础下复合地基下卧层沉降特性的数值分析[M].北京:岩土力学出版社, 2003.

[3]张诚厚, 袁文明, 戴济群.高速公路软基处理[M].北京:建筑工业出版社, 1997.

[4]高大钊, 孙钧, 叶观宝.地基加固新技术[M].北京:机械工业出版社, 1999.

高速公路路基沉降及控制措施分析 第8篇

路基沉降按产生沉降的部位可分为地基沉降和路堤本体沉降。按其产生的原因和次序又可分为:

1)瞬时沉降,是指加荷后瞬时发生的沉降。

2)固结沉降,是指加荷后由于地基土的结构骨架受力压缩,使孔隙中水排出体积压缩引起的部分沉降,也称主固结沉降。

3)次固结沉降,是指超静孔隙水压力基本消散后,主要由土粒表面结合水膜发生蠕变等引起的沉降。次固结沉降通常较小,且历时较长,在总沉降中所占比例小于10% 。因此,在路基设计中,次固结沉降通常不予考虑,只计算瞬时沉降和主固结沉降。

路堤本体沉降产生因素主要有:

1)路堤填料压实;

2)路堤边坡侧向变形;

3)路堤受汽车动荷载作用范围内的填料,因受荷载重复作用而产生累积残余变形。

本文对沉降计算进行分析并探讨其控制措施。

1 地基沉降的估算和推算

1.1 地基沉降的估算

1)施工前,根据地质条件、土层物理力学指标、地基加固措施等计算总沉降量。对于未经加固处理的地基,其沉降主要是下卧层的沉降量S2;对于经过加固处理的地基,其沉降包括加固区沉降量S1和加固区下卧层沉降量S2,即总沉降量S=S1+S2,S1的计算方法采用复合模量法;S2的计算方法采用分层总和法,它是目前工程中采用最普遍的方法。

2)分层总和法:分层总和法是以无侧向变形条件下的压缩量公式为基础。基本假设是:

a.土的压缩完全是由于孔隙体积减少导致骨架变形的结果,而土粒本身的压缩可不计;

b.土体仅产生竖向压缩,而无侧向变形;

c.在土层高度范围内,压力是均匀分布的。具体计算有e—p曲线和e—lgp曲线为已知条件的总和法。

3)规范法:规范法仍是基于分层总和法的思想,运用平均附加应力面积的概念,结合工程实际中沉降量观测的统计分析,以经验系数进行修正,求得地基的最终变形量。

1.2 地基沉降的推算

根据施工期间沉降观测资料,推算地基总沉降量及工后沉降量,从而确定路面铺设时间。常用的推算方法有双曲线法、三点法、指数曲线法、星野法等。不同的地基加固方法、计算时间的长短以及初始时间的选择,都会对推算精度产生影响。

2 路基沉降控制措施

2.1 加强地质勘测,全面系统了解地基条件

地基沉降是路基沉降的主要部分,一定程度上,控制了地基沉降就控制了路基沉降。地基沉降是地基土固结压缩产生的变形,除与路堤填高和路基断面形式有关外,地基条件是影响地基沉降的最主要因素。因此,全面系统研究地基条件是控制地基沉降的前提。为此,在原设计地质勘测的基础上,全面分析地基条件,对其中地质条件资料不全或较特殊的地段,采取加密勘测和扩大勘测范围。

2.2 开展全方位科学研究,优化和细化设计

在施工前期,对所施工的路基沉降展开研究,全面系统地进行评估,并根据研究成果,对设计方案进行优化。

2.2.1 地基沉降控制

地基处理是控制地基工后沉降最直接有效的方法。加固处理方法,除最基本的地基重型碾压外,根据地基的情况,可采用深层搅拌桩、CFG桩、强夯处理和堆载预压等方案来减少地基总沉降,加快地基的沉降速度,以满足路面铺设所要求路基沉降及不均匀沉降的要求。

1)CFG桩或深层搅拌桩。

在施工开始前,选择合适的场地进行试桩,研究不同设计方案(如桩强度、桩径、间距等)和施工工艺对地基效果的影响,通过现场荷载试验及沉降观测,验证地基处理方案的可靠性,评价处理后地基工后沉降,并总结出系统的施工工艺指南。

2)强夯处理。

强夯处理利用落锤冲击压密地基土体,达到提高地基土的承载力,降低地基压缩性的目的。强夯法加固深度因土种类而异,按照设计锤重、单击夯击能计算加固影响深度。由于影响加固深度因素很多,强夯加固地基土的效果因土种类、强夯处理方式等而异。对处理后的地基应进行实时的观测和测试,根据测试的变形模量计算路基沉降量,由此来确定路基工后沉降是否能够满足要求,是否需要加密夯点或增加夯击次数。

3)堆载预压。

堆载预压目的是为了保证上部荷载作用下路基的沉降达到路面变形要求。施工中,可以根据路面类型及交通调查,对地基进行沉降总分析,确定堆载预压高度、时间,堆载预压时间以路堤表面沉降稳定作为卸载的前提,堆载预压期将对路堤面进行沉降观测。

2.2.2 路堤本体沉降

路堤本体沉降是指路堤本体在填筑完成以后,路堤在自身重力和交通荷载作用下产生的压密和侧向变形引起的沉降,这部分沉降因路堤填料、路堤断面结构形式以及地基条件而不同。

3 施工管理

为确保路基沉降达到设计规范要求,均应进行施工工艺试验,并在施工过程中遵循相关施工规范和工艺标准,综合考虑路基填高、地基土成因类型、地层结构的复杂性、沉降控制标准等影响因素,对全段路堤沉降应进行系统的观测与分析评估,保证路基填筑完成后有12个月以上的观测期和调整期。路基沉降观测方案及内容如下:

1)观测断面设置。观测断面纵向间距一般为20 m～50 m,地形地质条件变化较大时和过渡段适当加密至10 m。

2)观测测试项目。以路堤中心沉降观测为重点:

a.一般土质地基地段,每个观测断面在地面设剖面沉降仪,在路基面中心及左右两侧路肩处设路基观测桩,观测桩采用钢钎或混凝土桩。

b.软土及松软土路基,除按一般地基地段设置外,根据地基厚度和填土高度,在边坡坡脚外设置边桩进行水平位移观测,分别在距坡脚2 m,6 m～10 m处设置位移边桩。

3)测量的精度及频度。测量精度一般应达到二级水准测量标准(特别是在路堤基床底层填筑完成后)。测量频度:在路堤填筑期间,应每天观测一次,各种原因暂时停工期间,每2 d测试一次。施工完成后,前15天内每2 d观测一次,以后每周观测一次。

4)动态分析与沉降预测。施工期间,对沉降观测资料及时整理分析,根据沉降和侧向变形的速率指导路堤填筑施工,若变形的速率过大,则调整路堤填土速率。

4 结语

从高速公路路基沉降的原因及分类出发,对地基沉降的估算和推算进行了比较,提出的路基沉降的工程措施和信息化施工为以后的高速公路路基沉降设计和施工提供了参考。

参考文献

[1]JTG D30-2004,公路路基设计规范[S].

[2]JTJ 041-97,公路沥青路面设计规范[S].

[3]JTJ 033-95,公路路基施工技术规范[S].

高速公路路基沉降的组合预测研究 第9篇

1 指数曲线法

指数曲线法是一种曲线拟合方法, 假定沉降平均速率以指数曲线形式减少, 其经验公式为:

式中:t0为某一观测时刻;S0为对应于t0的沉降量;S∞为最终沉降量, 为待定值;η为参数。

2 Asaoka法

Asaoka法是一种根据前期一定时间过程中所得到的沉降变形观测资料预计最终沉降量和沉降速率的推求计算方法。Asaoka法的突出优点在于它可利用较短时间内的现场观测资料, 就可以得到较为可靠的最终沉降预测结果。其经验公式为:

其中S∞=β0/ (1-β) , β为参数;S0和S∞为土层的初始与最终沉降量;S (t) 为t时刻的沉降量。

3 等权组合预测模型

等权组合预测法也称为算术平均方法, 它的特点是把各个单项预测模型同等看待, 每种单项预测方法的加权系数完全相等。等权组合预测法一般使用在对各个单项预测模型的预测精度缺乏了解的情形。由于此方法的计算简单且加权系数也满足非负性, 所以它在预测领域中的应用比较广泛。

4 实例分析

某高速公路试验断面 (K38+850) , 路堤填土高为6.8m, 路堤顶宽为28m, 边坡坡度1∶1.5, 填土容重19.7k N/m3, 地基采用粉喷桩处理。地基加载方式为逐级加载, 填土高度乘以填土容重即为荷载大小。场地地质情况及主要的物理力学指标如表1。

观测断面沉降数据如表2所示。

根据现场实测数据经过计算处理, 分别得到指数曲线模型和双曲线模型的表达式

(1) 指数曲线模型

(2) Asaoka模型

由此可以得到基于指数曲线法和双曲线法法的等权重组合预测模型

其中:S1 (t) 为双曲线法时刻的预测值S2 (t) 为灰色模型法时刻的预测值。

利用以上3种预测方法分别对试验观测断面 (K38+850) 的路基沉降趋势进行对比, 计算和分析结果如图1所示。从图中可看出, 等权组合预测有较好的一致性。

5 结语

等权重组合预测模型本身具有计算精度高、较短期的观测资料就能推到较为可靠的最终沉降推算值的优点。通过实测数据建立的路基沉降预测模型, 预测值与实测值非常接近, 是一种很好的建模方法, 能够满足高速铁公路建设的需要。

参考文献

[1]唐纪, 王景.组合预测方法评述[J].预测, 1999, 18 (2) :42～43.

[2]JTJ017-96, 公路软基路堤设计与施工技术规范[S].

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