軟土地基處理的固結度與沉降分析

王敏，吳超

（1.桃江縣建設工程質量安全監(jiān)督站，湖南益陽 413400；2.湖南中為建設有限公司，長沙 410000）

軟土地基處理的固結度與沉降分析

王敏1，吳超2

（1.桃江縣建設工程質量安全監(jiān)督站，湖南益陽 413400；2.湖南中為建設有限公司，長沙 410000）

通過結合軟土地基處理工程實例，采用太沙基三維固結理論進行固結度計算，與實測孔隙水壓力計算固結度進行對比，并按照固結度代表實時壓縮量與最終壓縮量比值的定義對沉降進行推算，與實測沉降進行對比分析。分析結果對研究軟土地基處理工后沉降計算有一定的意義。

軟土地基；固結度；沉降量

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.06.014

1 概述

軟弱性黏土普遍存在于我國沿海地區(qū)和內陸，該土層在大部分情況下埋藏深，且具有含水量大、透水性差，強度低、壓縮性高的特點，在軟土地基上建大型工程，在荷載作用下很容易產生相當大的沉降和沉降差，而且由于其埋深大，滲透性差的特點，沉降往往延續(xù)的時間很長，所以，軟土的沉降的計算與變形分析是一個不可忽視的問題，本文通過應用三維固結理論與實測孔隙水壓力推算分別對該軟土地基的固結度進行了計算，再通過固結度反推沉降量，與實測沉降數(shù)據(jù)進行對比的方法來分析不同的固結度計算方式合理性選取。

2 固結度計算理論

在土體均質、固相和液相在固結過程中體積不可壓縮、滲流系數(shù)、壓縮系數(shù)為常數(shù)等基本假定下，Terzaghi-Rendulic三維固結方式可表示為：

土層總的平均固結度是由徑向平均固結度和豎向平均固結度共同作用引起的，平均總固結度Urz的表達式為：

徑向固結度采用Barron的計算方式，豎向固結度沿用Terzaghi一維固結豎向固結度計算方法，代入式（2）可得：

3 實測固結度計算與沉降量推算

固結度是表征土的固結程度，是指土層或土樣在某一級荷載下的固結過程中某一時刻孔隙水壓力平均消散值或壓縮量與初始孔隙水壓力增量或最終壓縮量的比值，對于彈性土體，反應孔隙水壓力消散程度的固結度U等于變形比[2,3]。

式中,u0為初始孔隙水壓力;u1為t時刻平均孔隙水壓力。取實測孔隙水壓力消散-時間曲線上任意兩點，可求出β，代入式中即可求解固結度。

按照固結度代表在固結過程中某一時刻的壓縮量與最終壓縮量的比值，在沉降點的現(xiàn)場觀測沉降曲線中，取任意點（t1，s1），則有

式中，s1為t時刻路基的沉降量，s∞為路基的最終沉降量。

4 工程實例計算分析

某工程經地質勘測地下存在大量軟弱地基，軟土厚度為5～10m，軟土層含水量25%～35%，表現(xiàn)為夾層形式，軟土底面一般都有砂、礫、碎石或強風化片麻巖層，由于該軟弱層埋藏深，厚度大，工期允許的特點，采用堆荷載預壓沙井排水的方式進行地基處理，并進行跟蹤觀測沉降量與孔隙水壓力。該軟土層物理力學參數(shù)如表1所示。

表1 軟土層物理力學參數(shù)表

按照該工程370d的工程實測沉降量與空隙水壓力值，該試驗點填土高度H=6.35m，可求得（3）式中的β=0.0036，相關參數(shù)代入式（3），計算軟土370d的土層固結度為，Urz=93.3%。

按照實測的孔隙水壓力結果代入式（4）可得計算固結度，計算結果如圖1所示。

取沉降-時間曲線上任意一點進行反推計算，其最終沉降量為0.456m，根據(jù)不同方法計算的軟土固結度分別推求路基的最終沉降量[3]，結果如表2。

圖1 孔隙水壓力推算固結度時程圖

表2 固結度與最終沉降量計算對比表

5 結語

1）太沙基三維固結理論計算軟粘土固結度是比較有效迅速的計算方法，計算結果與實測相近。

2）孔隙水壓力由于受施工現(xiàn)場氣候、工況等影響，計算固結度結果偏小，偏于保守，在實際工程中，孔隙水壓力數(shù)據(jù)應該及時監(jiān)控分析，以保證工程的穩(wěn)定性得到合理的控制。

3）固結度反算沉降量與實測數(shù)據(jù)相似，固結理論計算值與實測值相近，孔壓計算值偏大，說明固結理論計算更貼近工程實況，在誤差允許范圍內，兩種方法都具有很大的可行性，可用于工后沉降的控制與計算。

4）由于研究條件有限，沒有良好的室內試驗成果以支持工程數(shù)值模擬，沒能更好的提供對比研究，對于一些復雜的工程問題，應選擇更合理的軟土本構模型對工程進行數(shù)值模擬對比分析，以減小計算誤差。

【1】JGJ79—2012建筑地基處理技術規(guī)范[S]．

【2】趙輝，李糧綱.堆載預壓排水固結法加固軟土地基固結度分析[J]．探礦工程，2005（3）:9-11．

【3】孟慶新.軟土路基變形分析與沉降預測[D].天津：河北工業(yè)大學, 2006.

【4】王敏.堆載預壓處理軟土路基沉降規(guī)律研究[D].長沙：中南林業(yè)科技大學，2009.

The Consolidation Degree and Settlement Analysis of Soft Clay Foundation

WANG Min1，WU Chao2
（1.TaojiangConstructionQualityandSafetySupervisionStation,Yiyang 413400，China曰2.HunanZhongweiConstructionCompanyLimited,Changsha 410000，China）

With the example of soft clay operation project,we calculate the consolidation degree by the theory of Terzaghi three-dimensional consolidation,compared the result with the consolidation degree calculated by measured pore pressure,and analyzed settlement basedonthedefinition ofconsolidationdegreerepresent theratioofreal-timecompressandfinal compress，withthe compare of measuredsettlement.Thustheanalysisresultcouldofferthesupporttotheresearchofthesettlementafterconstruction.

softclay曰consolidationdegree曰settlement

TU471+.8

A

1007-9467（2016）06-0067-02

2016-02-17

王敏（1984～），男，湖南益陽人，工程師，從事建筑工程研究，（電子信箱）154665873@qq.xom。