里下河古泻湖相软土路基沉降预测方法与应用.研究

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1、第一章绪论1。1研究背景及问题的提出随着我国经济的发展和交通事业的现代化需要，我国交通基础设施建设得到加强，公路建设有了突飞猛进的发展，特别是高速公路的建设已经进入一个崭新的时期，高速公路的里程不断增加，覆盖区域逐渐扩大，其中在建的很大一部分位于我国经济发达的沿海，沿江地区，沉降与稳定是修建于这些地区高等级公路的突出问题，沉降与稳定处理不好，施工期间造成路堤滑塌，在公路运营期间，由于不均匀沉降造成路面沉陷、桥头跳车现象，轻者影响正常使用或美观，重则就会发生安全事故【11。所以，路基的沉降控制问题已成为高速公路建设施工和既有线运营的技术难题，一旦发生不均匀沉降或沉降过大

2、，都会给施工及运营带来巨大损失。因此，研究软土地区高速公路路基的沉降有着十分重要的意义。软土地基沉降分析是土力学的重要研究课题之一。自从Tc：rza曲i(1924)的一维固结理论和有效应力原理问世以来，土体的固结沉降理论在研究上取得了长足的发展，并在工程建设中发挥了巨大的指导作用，但是软土路基的沉降问题依然困扰着许多工程技术人员【2卅。目前，计算沉降量与时问关系的方法有三类【2’5，6J：第一类为经典的分层总合法，也是在沉降计算中规范所推荐使用的方法；第二类为数值计算方法，即依据固结理论，结合土的各种本构模型，考虑计算沉降过程和最终沉降量的数值方法。这两种方法在理论上

3、都是合理可行的，但是这两类方法所涉及到计算参数必须通过试验获得，主要是室内单向固结实验和三轴试验，由于在取样过程中不可避免的扰动，特别是对于灵敏度较高的软土来说，扰动将导致试验得出的参数与实际相差甚远，按照前面两种理论所计算出来的变形量与地基土体的实际变形量常常不符。在这种情况下，第三种方法就显示出它独有的优势，即通过现场实测的沉降资料来推算沉降量与时间的关系【7】；目前这类方法很多，如各类曲线拟合法、灰色理论预测法、图解法(Asaoka)、神经网络法等。这类方法既有它的理论基础，得出的结论往往较符合实际且能为工程接受。所以，基于实测沉降资料的沉降预测一直是软土沉降研

4、究的一个热点方向。由于软土地区高速公路建设过程的特殊性和差异性，沉降变形观测环境比一般河海大学硕士学位论文建筑物复杂，影响的因素多，所以沉降数据就不可避免存在“噪声"；另外，软土路基的沉降变形过程也较为复杂。在监测资料的分析过程中，不可靠的监测数据使得分析结果出现较大的偏差和矛盾，所以必须保证沉降分析所用到数据准确性，就要对数据进行预处理分析，去除沉降变形时序中的“噪声"，提取沉降变形趋势，使得沉降分析建立在数据可靠的基础之上。要进行较为准确的预测并很好的指导施工，笔者认为要依据预测目的解决好下面几个问题。首先是利用前期的沉降资料在施工的全过程进行短期的沉降预测，即利

5、用前期的沉降资料，对下面一期或几期的沉降进行预测，为下一阶段的施工提供参考和指导，以便安排下一阶段是否加载，加载量，何时加载等问题；其次，利用实测的沉降数据，对施工期的可能沉降趋势和沉降稳定时间进行预测，即中长期预测；第三是最终沉降量的预测，深厚超软土的工后沉降，次固结往往占很大的比例，预测最终沉降量的目的是检测工程质量是否达到要求，路基的沉降是否符合工后沉降标准，所以，要准确的预测最终沉降，必须有目的性、针对性的方法，以保证预测结果可信与可靠。1．2国内外研究现状1．2．1传统的沉降预测方法及研究现状基于实测资料的沉降预测方法，如经验公式，曲线拟合法，图解法等，这些

6、方法形式简单，分析结果较为合理，且容易被普通工程技术人员掌握，在很多工程的应用中积累了不少经验。经验公式【2，6，8】中的很多方法依然引起科研和工程技术人员的兴趣；李国维等19，Io】对双曲线法进行进一步的研究，对影响预测结果的因素进行了分析，并且提出了在分级加载情况下路基沉降预测的方法。王志亮【11】通过对指数曲线的研究，提出了多级荷载作用下耦合流变项的指数曲线模型，考虑土体的流变特性，预测精度高，能较合理地反映出土体骨架的蠕变过程，给出不同时刻的次压缩量，且能把整个沉降过程中的流变沉降量提取出来，直接计算出流变项在整个沉降过程中所占的比例。宰金珉、梅国雄【12’1

7、3·14】首次将生物和人类学中的增长曲线模型其引入到沉降预测中，并且分别从土体的一维固结理论角度和本构关系角度对沉降一时间曲线呈“S”型予2第一章绪论以证明：王志爿15】在此基础上还提出了多级荷载作用下的增长曲线模型和耦合流变项的增长曲线模型，使得对该模型的研究更进了一步。图解法又称Asaoka法，是由日本学者Asaoka【16】于1978年提出的，该方法是一种推算路基最终沉降的简便方法，其突出优点是在利用较短期限内的沉降资料就可以获得较为可靠的最终沉降量【17】，王志亮【18J对Asaol【a的应用进行了研究，提出采用抛物线插值实现数据的等间距处理