饱和粘性土地基沉降与固结变量的计算分析

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1、第13卷第3期r东工擘院学报l3No31996年9月Journ~l0fGuangdongInslltlntcofTcchnologySeptember】996饱和粘性土地基沉降与固结变量的计算分析I罗志强了U午(广东工业大学土木工程呆．广州．510090)■要根据地基固结度与地基沉降的关系式．结台实捌分析在饱和粘性土地基况降资辩分析-1r’计算结果与实铡结果不～致性的原因及其关系．探讨地基固结度表达式的差异性．讨论如何利用沉降值表达地基同锗度。提出在况降资料分析中不局于常规方法的计算前提和方法；中囤资料料法分类号TO441．7；U416166垲L一蔓，工．饱L孚I-粘1』山上一，，要、影I

2、／在饱和粘性土采用砂井或塑料板竖向排水法的地基沉降分析中，目前常用沉降过程线推算固结系数、固结度以及最终沉降量等与固结有关的参量，这是地基预压加固工程最主要的资料分析工作之一。然而．对于一定的外部荷载，采用不同的加荷方式．实测得到的地基沉降量相差较大。同时．由于土体为非线性变形体．土的压缩度与固结度不相等，导致在如何表达固结度这一基本问题上，将会与工程实际有较大的出入。本文试图将正常固结饱和牯性土地基的加载变形过程与固结过程统一起来分析．找出软基沉降资料分析中计算结果与实测结果不一致的原因．探索在沉降资料分析中不同于常用方法的计算前提和方法。1地基固结度与沉降的关系式现有文献在表达地基固结

3、度与地基沉降的关系有两种不同的形式：(1)把地基固结度取为地基在任意￡时刻的累计沉降量与地基最终沉降量s之比值．即：=．(1)(2)认为地基沉降包括固结沉降S和瞬时沉降Sot(忽略影响不大的次固结沉降)．计算地基固结度的沉降应减去瞬时沉降s：“==『_二式中：S为时刻地基累计固结沉降；S为时刻地基累计瞬时沉降；为荷载加上后地基瞬时产生的沉降。瞬时沉降S。f是外荷载加上后瞬时产生的，由于地基剪切变形造成的沉降。据一些文献介绍，饱和粘性土的瞬时沉降约占总沉降量的{甚至更多。由此可看出，上述两公式计算出来的结果差异是显而易见的。收稿日期：I9951226第3期罗志强：饱和牯性土地基沉降与同结变量

4、的计算分析972公式(1)的讨论图l表示正常固结的饱和粘性土地基中的应力状态。根据地。m基无侧向变形条件下．按c一1g半对数压缩曲线计算正常固结Id+如一。土的最终沉降时，其计算式为⋯：Zs=fs“+等(3)图1土中应力示童图式中：H为土层厚度；口。为H厚度地基土层层中自重应力；为与口。相对应的孔隙比；为压缩指数；Aa为H厚度地基土层层中的有效附加应力。当计算总附加应力△口下的最终沉降时．Aa'=Aa。用式(3)也可以计算土层固结过程中的固结沉降，此时Aa=Aa，，Aa为任一t时刻的有效固结压力，其计算式为：AaI=△，l三l(4)式中为土中一点的应力固结度。因此可得地基土在任一时间t的固

5、结沉降公式为：st=』lg(12，苦l≥(5)则式(1)又可这样表示：+一+(1+)d。：s一[nlg(1+)dz．’(6)塞若图1所示地基仅为地表透水的均质土层，由于地基上部土层的固结度及固结变形量一般都大于下部土层，在土的初始孔骧比e。沿地基深度变化较小时，式(6)还存在如下不等式：(7)式中：为H厚度地基土层的平均附加应力；为H厚度地基土层的平均自重应力；为平均固结度。令=l一，并将式(7)代入．得一∈Ig(1+单)#≥1一——三(8)柏(1+)30式中#为式(5)与式(1)的相对误差。图2给出了随平均固结20度变化的曲线。10从图2可以看出。≥0，且随应力比的增大．值有较0大的变化

6、幅度。结合图2与式(6)可以看出，采用式(1)估计地图2值随变化曲线基土的沉降速率偏低．并且当<60％时，式(1)的误差更大。广东工学院学报第13卷3表达固结度的沉降取值图3为饱和粘性土地基加固工程有代表性的一个沉降盘的沉降过程线与堆载过程线．_—ti示意图。图中实线为实测沉降过程线；曲线上有“o”表示的点为式(13)得到的计算沉降过程线；线①为按式(1)计算得到的沉降过程线；线②为按式(2)表达的计算沉降过程线．其中t时刻沉降s按下式计算t：s【(一式中m=，S=S一sd。于是式(9)变f图3地基沉降一时问一荷载曲线成：s=(S一sd)+sd_=，(10)厶△式中P和∑△P分别为￡时刻的

7、累计堆载和总堆载；sd为堆载时的地基瞬时沉降。堆载过程示意图3中，第一级堆载为砂垫层以下的荷载，假定是在施打塑料排水板之后开始固结，所以按瞬时加载处理。在沉降一时间一荷载曲线中，在最大恒荷载时段内，取三点sl、s2和s3，且t3一t2=2一t。，则可用下式推算最终沉降量s：s=—暑=．‘c【IIJ在图3的沉降过程线上取停载后的三个时间tI=203d，￡2=280d，￡3=357d，按式(11)算得最终沉降s为3351mm