深层沉降拟合法计算砂井地基的固结度

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1、趟2012年4月第4期城市道桥与防洪科技研究O2219468mM深层沉降拟合法计算砂井地基的固结度邓彬，顾小芳(1．深圳市市政工程总公司，广东深圳5180~；2．深圳市水务规划设计院，广东深圳518~0)摘要：该文采用单向压缩理论，结合当前的砂井地基固结理论，找出加固土体深层沉降与地基附加应力之间的关系。并根据这一规律提出了计算砂井地基固结的深层沉降拟合法。该方法舍弃了繁琐的求解地基附加应力的过程，将已加固完成的、土层性质相类似的地基的深层沉降分布函数代替地基附加应力的分布规律，代入一般的砂井地基的固结方程，就可以求出加固地基固结发展规律，指导工程的进行。关键词：砂井地基；附加应力；

2、深层沉降；固结度中图分类号：TU470．．3文献标识码：A文章编号：1o09—7716(2012)04—0219—03加应力系数沿深度的分布函数；h为土层的计算0前言厚度。假设计算加固土层的最底部不产生压缩变砂井地基表面不均匀沉降分布规律可以通过形，即(0)=0。加固区不均匀地基附加应力系数来反映『lJ，但是加固区的深层沉降与地基附加应力是否存在联lIIl，，IlII地面／／／／／／／／／f／／／／／系?笔者在参与砂井地基加固的现场监测过程中，发现加固土体各个深度的沉降与同一时段内总沉降的比值沿深度的变化规律随着加固的进g(Z)行，不断趋于稳定，如图1所示。这种深层沉降比重趋于稳定的

3、规律是否与地基附加应力沿深度的r●分布规律有关?如果有关，是否可以用关系式表图2单向压缩计算模型示，本文将对这个问题进行研究。加固土体某深度的沉降量可以用下式计算：各土层沉降占同一时段内总沉降的比重S(z，t)=(t)S()(1)o．oo．2O．40．6O．81．0其中：Uz(t)为计算位置以下土体的整体平均固结度；s(z)为计算位置以下土体的最终沉降量。则地表下深度h至处的最终沉降量为：s*()：J。dz=)(2)加固地基整体平均固结度为f2】：击e_8()(3)图1某加固区土体深层沉降占同一时段内总沉降的比重其中：I_}f：)；Qm=』：g)sinwgdz；随时间变化规律曲线图，

4、’fhJ。)sinwgdz。1理论推导由上式可得恒定均布荷载下土体的固结与上假定土体均质，上部荷载恒定，采用单向压缩部荷载的大小没有关系，只与荷载形成的地基附理论，如图2所示。其中：qo为上部荷载；g)为加应力的分布形式有关。将上式推广，可以得到地位置处的地基附加应力，q(z)=qd(z)；0)为地基附表下h深度至z深度土体的整体平均固结度为：：㈠一e_8()收稿日期：2011-12—07作者简介：邓彬(1981一)，男，江苏南通人，硕士，工程师，副()=(4)主任，从事岩土及地下工程施工技术工作。220科技研究城市道桥与防洪2012年4月第4期到J(z，+∞)。但在实际工程中，当加

5、固时间达到其中：(z)=}zs0(z)出；()=z』s0一)sinwg出。设计值时，加固区的固结基本完成，固结度都接近于100％，因此该处J(z，+o。)用J(z，)代替，为即：()一∑e-8()：()((5)m：1加载设计时间即加固完成所用的时间。则式(9)将式(2)及式(5)代入式(1)，可得：可以转化为：S(z，)=1一：Im(Z)e-8(r~／v．)．，(，)：z)出(6()i(h)^)其中：(t)／(t)一1，代人上式可得：儿：：i(h)Jiz)dz㈩两边对Z求偏导，并进一步化简，可得：i(z)=MJz，T)将式(3)代入式(5)可得到加固土体任意深度的平均固结度：，)：(

6、8)1oJ'(z,T)sintogdze≈(———————()=1一—。对比式(3)和式(11)可以发现，用式(3)计算砂井地基的固结，除去需要加固区的基本物理力学指标外，还需要加固区的地基附加应力的分布。地基附加应力的计算一般基于弹性理论⋯，而且计算过程繁琐，计算结果复杂。实际工程中一般将地基附加应力沿深度的分布简化为均匀分布或线性分布【71I8111，显然计算结果是存在误差的。式(11)的求解则舍弃了地基附加应力繁琐的计算，而直接利用现场的深层沉降资料，将加固完毕时加固区各深度沉降占同一时段内总沉降比重的分布情况代替地基附加应力的分布，代人现有的砂井地基固结解析解，就可以求出加固

7、地基的固结沉降规律。J(z+∞'l=±(9)式(11)的计算需要将加固区加固完毕时的深层沉降分布规律J(z，)代替地基附加应力的分布i(z)进行计算，此时加固区已经加固完成，再代入固结解析解求出该加固区的固结规律已经没有工地+卟：程意义，但是对于相同地基条件而且还未开始加固或还未加固完毕的加固区，J(z，T)同样具有指导价值。根据弹性理论，地基附加应力系数i(z)与上部荷载的分布情况有关，砂井地基的加固上部荷载无论是瞬时加载还是线性加载，一般都是均匀分布的