沿河谷地区修建公路时,常遇到河岸、河滩等软弱土,需要填土修筑。多年的河床冲刷,使河谷地区存在大量的泥沙等淤泥质土体,具有含水率高、压缩性大等特 点;而软弱地基土的沉降量是影响工程设计、施工及后期运营管理的重要参数,在工程前期对其进行有效的预测和确定,对公路工程具有菱要的意义,由于土体的多 变性,不同的工程特性对地基土沉降会产生不同的影响。不少专家学者采用曲线拟合法、灰色系统法、人工神经网络走法和遗传算法等,对软土地区沉降量的预测进 行研究。
本文对沉降系数及影响取值的多种因素进行研究,通过沉降系数来预测地基土的较终沉降量,选取典型断面进行长时间沉降观测,验证用沉降系数法预测沉降量的实用性及可靠性。
沉降系数实际上是沉降计算的修正系数,是为了使沉降计算结果更加符合实际而采用的经验系数。在沉降计算中,有两个问题与实际情况不符:其一,室内固 结试验的对象是环))内的土样,存在侧限压力,而实际路堤荷载下的地基是无侧限压力的,所以实际沉降应大于试验值;其二,实际沉降的过程包括瞬时沉降、主 固结沉降和次固结沉降三个阶段,而限于室内试验的条件限制,固结试验的较终读数只包括了瞬时沉降、主固结沉降和一部分次固结沉降,尚剩余大部分次固结沉降 没有测出。鉴于以上原因,沉降计算需要采用沉降系数进行修正。
《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》(JTJ 017-96)中认为:“沉降系数为一经验系数,应根据现场沉降观测资料确定。它的大小与地质条 件、荷载强度、加荷速度等因素有关,在不同条件下大小不同,一般为1.1—1.7,具体应用时要根据现场情况取值计算。规范中的地基沉降系数是一个范围, 并没有一个确定的值,很难确定并衡量其精度,具有很大的随意性。
沉降系数的影响因素分析
在软土地区路基工程中,沉降系数的影响因素包括填土的高度H、容重y、工程施工速率V、采用的地基处理类型方法N、软土层的厚度丸,、硬壳层厚度 九、和强度及渗透固结性质Y等。这些影响因素可以概括为荷载和地基两类。其中路堤高度、填土密度、填土施工速率属于荷载方面:而软土的强度、渗透固结性 质、地基处理类型、软土层厚度及位置、硬壳层的应力扩散作用等则归属于地基方面。
在荷载的作用下,地基中的附加应力随深度的增大逐渐减小,瞬时沉降大多只出现在软弱层。因此,对于同样厚度的软土层而言,只有考虑硬壳层的作用,才 能对分析表层的软土与深层软土不同的瞬时沉降进行研究。在实际工程中,硬壳层是措旨强度稍高的覆盖在软土层之上的表层,它在没有破坏的情况下可表现出一定 的应力扩散。同时,随着硬壳层厚度的增大,其应力扩散作用越明显。除此之外,硬壳层的存在还会降低地基土承受的附加应力以及沉降系数,进一步减小地基的沉 降。根据工程经验,较厚硬壳层低路基的沉降系数有可能小于1,其厚度还可以用于判断软土层的位置,对软土层进行分类。
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