公路软土地基沉降变形研究

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1、公路软土地基沉降变形研究摘要：针对于公路建设过程屮经常会遇到大量的软土地基，介绍了公路地基沉降的变形机理、变形组成、变形特点以及变形规律。关键词：软土地基沉降机理规律abstract:basedonhighwayconstructionprocessweoftenencounteralotofsoftsoilfoundation,thispaperintroducesthefoundationsettlementofhighwaydeformationmechanism,deformationcomposition,deformationcharacteristicsan

2、ddeformationlaw.keywords:softsoilfoundationsettlementmechanismrule1概述公路建设中常常会遇到大量的不良地基问题。软土地基的承载力低，压缩性强，外荷载作用下会产生较大的变形。填石地基或者土石混填地基自重大，容易引起较人沉降。而过大的沉降或沉降差会影响路面的平整度、公路线性上的平流顺畅及路面结构的稳定性。2公路软土地基沉降变形机理在软土地基上兴建高等级公路通常需要填筑一定高度的路堤，在路堤荷载作用下，在地基内部将产生应力和固结变形，这种由于土的斥缩性构成了地基沉降的主要原因。土体受力后引起的变形可分为体积变形和

3、形状变形。体积变形主要由正应力引起，它只会使土的体积缩小压密，不会导致土体破坏。而形状变形主要由剪应力引起，当剪应力超过一定限度时，土体将产生剪切破坏，此时的变形将不断发展。通常在地基屮是不允许发生大范围剪切破坏的。所谓有效，是指对引起压缩和产生强度有效，有效应力是粒间传递的总荷载与土体总截面积之比。孔隙水压力可分为两部分：一是静水压力，在荷载施加之前就存在于地基中，另一是超孔隙水压力,是外荷载引起的孔隙水压力的增量。3公路软土地基沉降变形组成软土地基沉降包括堤身及地基两部分，经典土力学认为地基沉降包括瞬时沉降si、主固结沉降sc、次固结沉降ss三部分。则软土地基的最终沉

4、降量为s二si+sc+ss。如图1所示。图1地基沉降的三个组成部分(1)瞬时沉降瞬时沉降是外部荷载加上的瞬间，饱和土中孔隙水尚来不及排出时所发生的沉降。此时土体只发生形变而没有体变。瞬时沉降与加载方式和加载速率有很大的关系。这是由于不同加载吋刻，土中有效应力随着土体的结而增大，土体的变形模量相应增大的缘故。(2)固结沉降荷载置于地基土上后，随着时间的延续。荷载不变而地基上中的孔隙水逐渐排出过程中所发生的沉降。它是由于外荷载引起超孔隙水压力的水力梯度促使水从土体内排出，而应力增量转移到土体骨架上而发生沉降，它与吋间有关，且主要发生体积的变化。(1)瞬时沉降对于瞬时沉降而言，

5、瞬时固结不导致孔隙水的排出，但不等于可以将软土看成弹性体而认为其导致的变形是瞬时完成的。瞬时沉降与加载方式和加载速率有很大的关系，如采用瞬时一次加载方式时，地基的瞬吋沉降量比均匀加载的情况要大的多。这主要是由于增量加载的时刻，土中有效应力随土体的固结而增大，土体的变形模量也相应增大。因此，瞬时沉降实质并非“瞬时”，而是不排水的侧向挤出而产生的位移变形沉降，而且，侧向挤出产牛的沉降也并非瞬时能完成，也能延续相当长的时间。4公路软土地基沉降变形特点基础沉降量的大小，首先与土的压缩性有关，易于压缩的土，基础的沉降大。其次，与作用在基础上的荷载性质和大小有关。一般而言，荷载愈大，

6、相应的基础沉降也愈大；而偏心或倾斜荷载所产生的沉降差要比中心荷载产生的大。图2软基的沉降和侧向位移由图2可见，随着填土荷载的加大，地基各个部位都有不同的沉降量，路中心沉降量最大，路肩次之，坡角处沉降量最小。其沉降曲线形状类似于盆底状，在接近路肩处至坡脚处，由于荷载应力减少，苴沉降量也呈衰减趋势，其发展趋势并没有在坡脚处终止，但并不会很大，而且基本上没有很大的变化。由于软土具有抗剪强度低、压缩性高、渗透性小等特点，软土地基在荷载作用下，引起的地基沉降，一般具有以下变形特征：①沉降量大，由于软土主要由粘粒和粉粒组成，其小粘粒含量很高，其天然含水量大，孔隙比大于1.5,抗剪强度

7、低，承载力低，所以受荷后压缩量大，沉降量超过一般路堤。②侧向变形大，饱和软土受荷初期，土中水来不及排出，土体易于发生侧向挤出，并随着水的逐步排出，土体体积收缩，竖向沉降进一步发展。③变形时间长，由于软土本身的性质以及较大的软土厚度，孔隙水消散缓慢，并且下部软土排水较困难，使得固结时间长，因此竖向沉降和侧向变形延续的时间都很长。5公路软土地基沉降变形规律根据软土地基沉降变形的机理和特点分析及公路软土地棊的大量沉降观测资料，总结出软土地基沉降变化基本上经历4个过程：发心阶段：在对软土地基刚加载时，土体处于弹性状态，土中的孔隙水来不