软土路基沉降计算方法研究.doc

1、本 科 毕 业 论 文题目 软土路基沉降计算方法研究 系 别 专 业 学生姓名学 号 指导教师 职 称 2011年 月 日学院毕业设计（论文）任务书学生姓名学号班 级指导教师职称单 位毕业设计（论文）题目软土路基沉降计算方法研究毕业设计（论文）主要内容和要求：搜集软土路基工程资料，对现有土层沉降计算方法进行分析研究，选择合理的方法对实际工程进行沉降计算，把计算结果与实测值进行对比分析，得出该计算方法的优势。毕业设计（论文）主要参考资料：1、土力学教材2、建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）3、科技期刊论文资料毕业设计（论文）应完成的主要工作：1、根据搜集科技期刊资料分析总结现有软土

2、路基沉降计算的方法，并对其适用性进行分析。2、根据实际工程资料，分析其工程地质条件及荷载情况，选择合适的方法进行沉降计算。3、完成毕业论文及相关文档。毕业设计（论文）进度安排：序号毕业设计（论文）各阶段内容时间安排备注确定毕业论文的选题，收集资料，整理资料，完成论文的任务书。2010-09至2010-12编写论文提纲，撰写开题报告，进行开题。2010-12至2011-01外文资料阅读并翻译2011.01至2011.02撰写毕业设计雏形2011.02至2011.03填写中期检查表2011.4.1至2011.04.15提交终稿给指导教师2011.04.25至 2011.04.29毕业论文答辩。20

3、11.05至2011.06课题信息：课题性质： 设计 论文 课题来源： 教学 科研 生产 其它发出任务书日期： 指导教师签名： 年 月 日教研室意见：教研室主任签名：年 月 日 学生签名：中国地质大学长城学院毕业论文开题报告学生姓名学号专业班级指导教师职称单 位课题性质设计 论文课题来源科研 教学 生产 其它毕业论文题目软土路基沉降计算方法研究一、目的和意义 我国内陆和沿海地区软土分布广泛，软土的成因一般认为是由于第四纪后期地表水所形成的沉淀物质,多分布在海滨,湖滨,河流沿岸等地势低洼地带,地表常年潮湿或积水。所以地表往往有大量喜水植物,由于这些植物的生长和死亡,使软土中含有较多的有机物，所以

4、软土地基具有承载力低、沉降量大、固结时间长等不良工程特性，在软土上修建高速公路一直是一个技术难题。随着我国建设的发展，在软土地区修建铁路、公路、码头等项目将会日益增多，对软土路基沉降计算的精度要求也在不断增高。因此，改进软土路基沉降的计算方法和观测具有重大的学术价值和社会效益。二、研究现状 目前我国对于路基沉降的计算方法种类有很多。普通铁路路基沉降主要以沉降板、位移监测桩和沉降观测桩为主；客运专线增设高精度智能型单点沉降计、土压力盒、剖面管、智能数码柔性沉降计、电磁式深层沉降仪、柔性位移计。在许多情况下已经能够预估出误差不超过10%20%。但是对于沉降与时间的关系的预估偏差仍相当大。汪江，卢国

5、胜1，简要介绍了常用的软土路基沉降预测方法,对双曲线图解法的使用范围及实测数据点的选取进行了分析,并使用LINEST函数对其进行线性回归,将其用于具体工程实例,取得了理想的效果。梁晨2，软土路基在施工期间若沉降量过大,会造成工程造价的大幅度增加。为避免这种现象发生,该文从理论和实践等几个方面分析沉降差异的原因,并根据工程经验提出解决方法。郑澄锋，王保田3，在软土地区修筑高速公路,最重要的是控制路基沉降。探讨软土路基沉降的计算方法,分析了影响沉降的一些主要因素,并指出软土路基沉降计算存在的困难与问题,最后提出了自己的建议。周红鹰5，文章对公路软土变形和沉降进行了理论上的分析,阐述了公路软土路基沉

6、降预测的基本方法,并从荷载变化的角度对几种方法进行了比较。三、研究内容结合工程实测资料，对软土路基沉降计算方法进行研究。具体内容如下：1、研读大量有关软土地基的专业书籍、规范和期刊论文及硕士论文， 对软土地基沉降的基本理论及计算方法有全面的掌握，为后续工作奠定基础。2、根据现有的研究成果，对软土路基沉降计算方法进行深入分析，得出有益于工程实际的结论，为指导工程实践提供依据。3、根据实际例子和现已积累的工程实践，分析比较软土路基沉降计算的各种计算方法的优劣和实用情况，从而得出最佳计算方法。四、研究方案 先对软土路基进行理论学习，对软土路基沉降计算方法进行学习研究，搞清基本计算方法，然后根据实际工

7、程资料进行比较分析，最后得出各种软土路基沉降计算方法的不同与优劣。五、进度安排12月17日之前阅读资料，撰写开题报告。12月18-1月20日，对期刊资料进行深入研究，并完成文献综述和外文资料的翻译工作。1月21日-3月6日，撰写论文提纲，构建论文构架，形成总体写作思路。3月7日-3月31日，撰写论文。4月1日-4月17日，修改论文，形成论文终稿。4月18日-4月30日，完成相关表格的填写，准备答辩。六、预期结果 通过研读各种有关路基沉降计算方法尤其是软土的沉降计算的资料，对各种不同的路基计算机理，计算方法，适用范围，准确性有全面的认识。对科技论文的写作要求、写作要点、写作技巧、所包含内容等方面

8、有全面的理解，并能够在以后的工作中独立完成科技论文的写作。七、参考文献1东南大学，湖南大学。土力学，北京：中国建筑工业出版社，20052建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）3王春生，王明江。高速公路软土地基沉降观测的程序和方法，新疆北新路桥建设股份有限公司。4石家庄铁道学院。路基工程，中国铁道出版社，2006指导教师意见：、指导教师签名：年 月 日教研室意见：审查结果： 同 意 不 同 意教研室主任签名：年 月 日中国地质大学长城学院本科毕业论文文献综述系 别： 专 业： 姓 名： 学 号： 2011 年4月5日word文档 可自由复制编辑中国地质大学长城学院本科毕业设计文献综述引

9、言：软土地基定义是指强度低,压缩量较高的软弱土层.多数含有一定的有机物质。日本高等级公路设计规范将其定义为：主要由粘土和粉土等细微颗粒含量多的松软土、孔隙大的有机质土、泥炭以及松散砂等土层构成。地下水位高,其上的填方及构造物稳定性差且发生沉降的地基。软土的成因一般认为是由于第四纪后期地表水所形成的沉淀物质,多分布在海滨,湖滨,河流沿岸等地势低洼地带,地表常年潮湿或积水。所以地表往往有大量喜水植物,由于这些植物的生长和死亡,使软土中含有较多的有机物.软土地基的处理应根据软土,淤泥的物理力学性质,埋层深度,路堤高度,材料场地情况,公路等级等因素分别采取换土、抛石挤淤、反压护道、渗水、土工材料、塑料

10、排水板、粉喷桩、碎石桩、超载预压等措施进行处理。软土地基计算方法的发展和研究现状：地基沉降的理论分析方法大致可归纳为两种类型:理论公式法和数值分析法。理论公式法建立在太沙基等人创立的经典土力学基础上，其中引入了许多简化假定。这些方法具有简便、直观、计算参数少且易取得等优点。数值分析法则是近代土力学的研究产物。70年代以来，随着计算机和有限元应用技术的发展，人们可以将复杂的土工计算问题编制成有限元程序，从而得到较准确的计算结果。利用数值分析方法，可以全面的考虑土体的变形特性及边界条件，理论上也较为严密;但这种方法比较复杂，计算工作量大，计算参数多而且选取较为困难。因此，目前主要应用于理论研究和比

11、较重大的工程项目，在工程实践中的应用并不是很广泛。而理论公式法因其简单、直观、计算参数少且易获得等优点，常在工程中被普遍采用。漆宝瑞1阐述了近几年，在我国西南山区铁路建设中，常遇到一种分布在斜坡上的软弱土，它与海相、湖相等沉积的软土物理力学指标相似，但在形成原因、分布范围、物质组成及其它特性上又有所区别，为强调其分布特征，我们称其为“斜坡软土”。目前，国内、外对于这种软弱土的特性研究资料尚属少见，相应采取的工程措施也很少提及，随着西南山区铁路、公路等工程建设的增加，在这一方面作进一步的研究十分必要。针对这一现状，本文在广泛查阅国内外有关软基处理技术文献的基础上，结合株州至六盘水铁路与内江至昆明

12、铁路建设中的勘探、设计、施工资料，对“斜坡软土”的工程特性与整治措施进行了较为全面的研究，取得了如下成果： 1指出了“斜坡软土”的形成原因与环境因素的影响； 2与海相、湖相等沉积的软土进行对比分析，对“斜坡软土”具有的膨胀性、流变性、触变性等特性进行了研究； 3研究了流变性对边坡稳定性的影响，对“斜坡软土”的长期强度进行了试验分析； 4研究了“斜坡软土”沉降计算与边坡稳定性计算方法陈仁朋2在其发表的软弱地基中桩筏基础工作性状及分析设计方法研究提出软弱地基中桩筏基础的研究一直是岩土工程中的一个重要课题，也是土木工 程设计的一项关键技术。本文对软弱地基桩筏基础的工作性状和分析设计方法进 行了系统和

13、深入的研究。 采用考虑桩土界面可以滑移的单桩和群桩弹塑性模型，分析单桩和群桩的荷 载传递特性以及桩土相互作用系数随荷载水平的变化。揭示了目前普遍采用的弹 性理论法所得的桩土桩相互作用系数偏大的不足，并和单桩与群桩实测结果进行 了比较，两者相当吻合。 群桩应力分析是桩筏相互作用分析的基础，建立了群桩应力分析模型。将筏 板基底平均附加荷载乘以桩端荷载传递系数作用在桩端平面上，桩端以下按照 Boussinesq解计算应力分布。采用弹性理论法和有限元法分析了大量的实例，在此 基础上运用回归分析方法获得了桩端荷载传递系数的表达式。刘丽萍3在软土路基沉降计算方法的应用研究中研究结合天津地区软土路基的沉降观

14、测资料，对软土路基沉 降计算方法的工程应用进行了研究，其主要内容如下： 1对现有软土路基的沉降计算方法进行了评价分析，编制了有 关计算软件，并探讨了沉降计算有关参数的选用方法。 2对软土路基沉降有限元分析方法进行了探讨，并编制了相应 的应用软件。 3针对天津软土特点，开展了软基现场沉降观测试验工作，对 测试结果进行了分析评价。 4结合天津软基现场沉降观测资料，与理论计算结果进行了比 较分析，并进一步改进了软基沉降计算软件。谢乔木4在软土固结沉降反分析研究根据连盐高速公路连云港段现场实测数据,对该软土地区进行沉降反分析研究。主要工作如下: (1)在连盐高速公路连云港段进行现场观测试验,并对实验数

15、据进行分析,揭示了连云港海相软土在加荷和堆载预压下的一些变形特性。结果表明连云港软土地基不排水剪切沉降Su与路基的最大侧向位移Dmax和固结沉降Sd均成线性关系,其中Dmax/Su比值为23,Su/Sd比值为0.010.08。 (2)用C+语言编写了比奥固结有限元反分析程序,并采用了相对于常规优化方法,具有全局寻优,而且对目标函数的要求较少,适应性较强的遗传算法。 (3)用编制的比奥固结有限元反分析程序对连云港软土地区进行固结沉降反分析研究。王新辉5在海相软土双层地基一维固结理论与应用研究里阐述连云港地区的软土是海相淤泥和淤泥质土。在连云港软土地区修筑高速公路时,通常采用水泥土搅拌桩地基处理方

16、法使路基强度和变形满足工程的要求。该类软土压缩沉降量大,排水固结缓慢,地基稳定性差,造成高速公路建设中及建成后工程问题频繁出现。为此,本文针对连云港海相软土经水泥土搅拌桩处理后形成的双层地基进行固结理论和变形特征的研究,并将研究成果进行推广应用。取得了以下几方面的研究成果: 1)针对连云港海相软土进行一维固结和三轴剪切试验,深入分析连云港海相软土的物理力学特性。 2)模拟水泥土搅拌桩施工,在室内制备不同配比、不同龄期的水泥土试样,并进行无侧限抗压试验和三轴剪切试验,揭示水泥土的受力特性及破坏特性。 3)运用超越方程,以双层地基一维固结解析解为基础,推导出二级加荷条件下双层地基的固结解析解;同时

17、,通过荷载传递法并借助Laplace变换对双层地基的固结问题进行了数值求解;此外,根据实际的地基结构,建立了桩间土和下卧层的固结模型并分别进行求解分析。文海家,张永兴等6在超软土的排水固结机理分析表明了超软土地基加固方法的改进 ,首先需要深入研究其排水固结机理。通过对相关实验实测资料的分析 ,作者对超软土固结过程中的孔隙性、渗透性、压缩性、固结特性的变化规律及孔隙水压力消散规律进行了初步探讨 ,并对这些变化规律中的微观机制进行了分析。结果表明 ,孔隙性的变化从根本上决定了渗透性、压缩性、固结特性及孔隙水压力消散的变化规律。吴波,汪东林,程桦等7在软土流变特性试验研究里阐述软土具有较明显的变形时

18、效性及其在不同应力水平下的蠕变特性。通过分析蠕变曲线的规律,选择了广义开尔文五单元理论模型和时间硬化经验蠕变公式来描述软土的流变特性,陈新默8在软土地基勘察技术研究现状及若干问题的探讨里指明对近年来软土地基勘察技术研究状况进行了概括和总结,包括勘探和室内土工试验、原位测试和参数处理,并就其中的一些问题进行探讨,认为要提高勘察精度,必须处理好土样扰动、原位仪器的改进、综合勘察的应用和参数选取等问题。陈铁林9在结构性粘土本构模型与参数测定研究提出“土体结构性数学模型21世纪土力学的核心问题”，本文以此为对象进行研 究。 为了建立本构模型而进行的微结构研究，目前存在几种不同的研究途径，分为 理论派、

19、计算派和实验派。本文以实验为基础，以理论为指导建立符合实际的本构 模型，并通过简单、实用的方法将其推广应用。 从土的微结构出发，考虑土的真实变形机理，把结构性粘土的变形分为颗粒的 滑移和结构的损伤。以颗粒材料力学特性和微结构模型进行理论分析，研究了滑移 屈服函数和结构损伤函数的特征。引入速率过程理论和聚合物网络理论对结构性粘 土的流变特性进行分析。力图建立微观与宏观的联系，为建立粘土结构性模型做理 论准备。 把结构性粘土看成不同大小土块的集合体，以结构性粘土堆砌体模型为基础， 充分利用其对损伤的引入和对损伤比概念的突破，把结构性粘土的流变分为滑移流 变和损伤流变。朱鸿鹄10 在软土固结蠕变耦合

20、效应的试验研究及有限元分析中提出软土具有固结时间长、流变特性显著等特点,所以软土地基上的构筑物常会出现承载力不足、沉降过大等问题。因此,对于具有时效性变形的软土来说,传统的基于经典弹塑性力学的土力学计算方法是有着明显缺陷的。为了定量掌握软土工程的变形性状和破坏规律,对可能产生的破坏进行预测并采取适当的工程对策,必须真正把握软土固结和蠕变相互耦合的内在变形机理,并进一步建立能反映这种耦合效应的计算模型。 本文通过理论分析、室内试验和数值模拟等方法,对软土固结和蠕变相互耦合的变形特性进行了系统的研究,主要内容和结论如下: 1.在已有研究成果的基础上,系统阐述了软土固结和蠕变的理论,并指出将Biot

21、固结理论、土的本构关系和元件流变模型相结合是描述软土固结蠕变耦合效应的有效途径。 2.同时,对珠江三角洲典型软土进行了一系列室内试验研究,包括常规三轴试验、一维固结试验、直剪蠕变试验以及三轴蠕变试验等,用以揭示软土固结蠕变耦合效应的内在变形机理,并比较软土在不同加载方式和排水条件下的变形特性。word文档 可自由复制编辑参考文献1 漆宝瑞. “斜坡软土”特性及工程措施研究D西南交通大学, 2003.2 陈仁朋. 软弱地基中桩筏基础工作性状及分析设计方法研究D浙江大学, 2001 3 刘丽萍. 软土路基沉降计算方法的应用研究D长安大学, 2000.4 谢乔木. 软土固结沉降反分析研究D东南大学,

22、 2006 5 王新辉. 海相软土双层地基一维固结理论与应用研究D东南大学, 20046 文海家,张永兴. 超软土的排水固结机理分析J重庆大学学报(自然科学版), 2002,(09). 7 吴波,汪东林,程桦. 软土流变特性试验研究J安徽建筑工业学院学报(自然科学版), 2008,(05) 8 陈新默. 软土地基勘察技术研究现状及若干问题的探讨A2006年铁道勘测技术学术会议论文集C, 20069 陈铁林. 结构性粘土本构模型与参数测定研究D南京水利科学研究院, 2001.10 朱鸿鹄. 软土固结蠕变耦合效应的试验研究及有限元分析D暨南大学, 2005.软土路基沉降计算方法研究摘 要地基沉降计

23、算是土力学中的重要研究课题。至今，地基沉降的理论研究已经有了长足的发展，软土路基的沉降量计算精度也大幅度提高。但从工程建设发展的要求来看，实测沉降量和计算值之间还有较大的差距。如何准确的估计地基沉降量仍是当今岩土工程计算中的一大难题。本文首先对国内外常规的地基沉降计算方法进行了介绍，简述了地基计算方法的研究现状。对软土路基沉降变形机理进行了分析，分析了e-p曲线法和e-lgp曲线法，并通过工程实例比较了两种方法。关键词: 沉降计算 软土路基 沉降变形机理 AbstractSoil mechanics foundation settlement calculation is the import

24、ant research subject. So far, the theoretical research foundation settlement has tremendous development, and the settlement of soft clay subgrade computational precision greatly improved. But from the requirements of the development of construction engineering standpoint, the measured values calcula

25、ted the settlement is and great gap between also. How to estimate of subgrade settlement amount is still current geotechnical engineering calculation of a difficult problem. This paper firstly to domestic and international foundation settlement calculation methods of conventional were introduced, an

26、d expounds the research situation of foundation calculation method. The soft soil subgrade settlement and deformation mechanism are analyzed, and analyzed the e - p curve method and e - LGP curve method, and through engineering examples, two methods were compared. Key words：Settlement calculation of

27、t soil subgrade settlement deformation mechanism 目录1绪论11.1软土的基本工程特性11.2软土路基沉降计算研究现状21.3本文的研究内容42 软土路基沉降变形机理521瞬时沉降522 固结沉降523 次固结沉降53 沉降计算方法分析631固结沉降计算方法63.1.1 e-p曲线法63.1.2 e-lgp曲线法73.1.3 e-lgp曲线法与e-p曲线法的比较分析832瞬时沉降计算方法93.3次固结沉降103.4工程案例分析103.4.1 工程概况103.4.2 最终沉降量的计算114 小结12参考文献13word文档 可自由复制编辑1绪论1.

28、1软土的基本工程特性 土木建筑基础沉降过大或部分土层承载力不足的地基均可称为软弱地基，简称软基。其中承载力不满足要求、压缩性高的土层称为软土层。软土主要由细粒土组成，包括软粘土、松散细砂、杂填土、泥灰土等。淤泥和淤泥质土是软土的典型代表。 软土在我国分布广泛，在沿海和河流的中下游及湖泊附近地区，地表下第四纪松软覆盖层深厚。如天津、大连、温州、宁波等地的海相沉积软土，上海、广州、深圳等地的三角洲相沉积软土，闽江口平原的溺谷相沉积软土等，软土由于本身的一些特性一般都不宜作为天然地基。其主要工程特性有: 1.压缩性很高 天然状态的软土层多是正常固结状态的土，一少部分是超固结土，近代海岸滩涂沉积一般为

29、欠固结土。软土层的高压缩性的形成，首先是由于其存在一定程度的欠压密性。在软土形成的初期，因为土颗粒形状不规则和粒间的电荷作用，使其形成一定强度的粒间连结，从而阻碍了土层的进一步压密。而且，软土的高压缩性还与软土的组成成分和结构所决定的高含水量及低渗透性有关，土中水不易排出，并且土不易压密。一般我国正常固结状态软土的压缩系数为，压缩指数约为。软土的高压缩性使软土作为地基使用时，在外荷载作用下会产生很大的沉降变形，过大的沉降变形会影响其上的建(构)筑的使用。 2.抗剪强度很低 大量土木试验的测试结果表明，我国软土的天然不排水强度一般小于20kPa ,其变化范围一般为525kPa，软土的直剪快剪内摩

30、擦角一般为250一般在10一15kPa之间。排水条件下的软土抗剪强度随固结度的增大而增大，固结快剪的内摩擦角一般为8一120，内聚力一般在20kPa左右。这说明软土的抗剪强度与土中孔隙水的排出速率有关。因此，要提高软土的强度，必须控制使用时的加载速率，特别在加载初期，加载不能过大过快，以便使增加的每一级荷载与土体在新的荷载条件下强度的提高相适应。加载过快、过大，土中水不能及时排出，土体强度不但不能得到提高，还会因为土中孔隙水压力的急剧增大使有效应力减小，从而使土体发生侧向破坏。3.含水量高，孔隙比大大量统计资料显示，软土的含水量一般为35%一80%，有的甚至超过100，孔隙比一般为1-2。高含

31、水量和大孔隙比使软土的承载能力很低，压缩性很大，并且因为软土的含水量很高，所以软土一般处于软塑、流塑状态。 4.渗透性差 软土的渗透系数一般在1x10-61 x 10-8 cm/s荷固结速率很慢。所以软土地基的沉降往往需要经过很长的时间才能稳定下来，因此，在荷载作用下软土地基的强度增长也很慢。大部分淤泥和淤泥质土中间一般都夹有数量不等的细砂层和粉土层，这使得这类软土水平方向的渗透系数远比竖直方向的渗透系数大。软土的低渗透性、高含水量的特性不但延缓了软土固结过程，还会在加载初期产生较高的孔隙水压力，影响软土地基的强度。 5.具有明显的触变性 一般软土具有典型的空架结构，结构抗力相对片架结构大，但

32、其结构性和灵敏性也大。软土的触变性可由灵敏度来判断，灵敏度St大，触变性越明显。 软土在其结构未破坏前，一般会呈软塑状态，一经扰动，结构就会破坏，土体强度就明显降低，甚至呈流塑状态，但若将扰动后的软土静置一段时间后，土的强度会随时间逐渐增大，这就是软土的触变性。 6.具有流变特性 软土的空架结构使得软土不仅灵敏度高，而且软土地基变形大，有明显的流变性。即在荷载作用下，软土除产生主固结沉降外还会产生大量的次固结沉降，这就是软土的流变性。 土的流变特性导致的土体的蠕变有的可长达数年甚至数十年，变形量也会累积增加，软土地基的蠕变引起的沉降变形会在地基沉降中占具相当的比例，对软土地基的沉降有很大的影响

33、，在计算软土地基沉降时需要考虑流变的影响，否则很可能给工程带来许多问题，如桥头跳车、道路起伏等。1.2软土路基沉降计算研究现状 一般认为，地基沉降的理论分析方法大致可归纳为两种类型:理论公式法和数值分析法。 理论公式法建立在太沙基等人创立的经典土力学基础上，其中引入了许多简化假定。这些方法具有简便、直观、计算参数少且易取得等优点。数值分析法则是近代土力学的研究产物。70年代以来，随着计算机和有限元应用技术的发展，人们可以将复杂的土工计算问题编制成有限元程序，从而得到较准确的计算结果。利用数值分析方法，可以全面的考虑土体的变形特性及边界条件，理论上也较为严密;但这种方法比较复杂，计算工作量大，计

34、算参数多而且选取较为困难。因此，目前主要应用于理论研究和比较重大的工程项目，在工程实践中的应用并不是很广泛。而理论公式法因其简单、直观、计算参数少且易获得等优点，常在工程中被普遍采用。 国内外关于软土路基沉降的计算方法很多，常用的几种计算路基沉降量的方法有: 1.分层总和法分层总和法是工程中使用最多的沉降计算方法，其基本原理是先求出路基土的竖向应力，然后利用室内压缩试验测出的压缩曲线、压缩指标、压缩系数或压缩模量计算分层沉降量然后再对其求和。其中e-lgp曲线法能够考虑地基土的应力历史，分别计算正常固结土、超固结土和欠固结土情况下路基土的最终固结沉降量。 分层总和法计算的沉降值一般与实测值不大

35、一致，主要原因是:一、分层总和法计算所做的几点假定与土体的实际情况不完全符合;二、土的压缩性指标、试样的代表性、取原状土的技术及试验手段的精确度都存在一些问题。三、软土一般都具有明显的流变特性，分层总和法没有考虑到由于流变而引起的附加沉降量。这些计算方法所采用的计算参数都是在完全侧限条件下测到的，没有考虑土的侧向变形的影响，故而计算结果会有一定的偏差。 2.三维沉降计算方法 地基土在荷载作用下实际上是处于三向应力状态，其沉降除包括竖向压缩变形外，侧向变形引起的沉降也是不可忽视的，尤其在软土地基中，高含水量和流变特性使侧向变形引起的沉降在地基总沉降中占有相当大的比重。所以对于软土地基一般情况下都

36、是考虑三维条件下的沉降变形。 除近代随着计算机发展兴起的有限单元法能够全面的考虑地基土的三维受力状态外，现有的三维沉降计算方法大致可分为三类:第一种是在计算沉降时假定地基土体为各向同性弹性体，从弹性理论的应力应变关系出发计算沉降变形量，如黄文熙三维压缩法;第二种是利用室内试验模拟出三维应力的影响，根据试验所得参数计算沉降量，如Lambe的应力路径法，司开普顿一比伦的半经验法;还有一种方法就是将一维沉降计算结果乘上一个经验修正系数来反映侧向变形对最终沉降量的影响，如我国建筑地基基础设计规范推荐沉降计算方法，经验系数是通过大量实测资料统计分析后得到的一个范围值。 3.有限单元法计算沉降量 有限单元

37、法是将路基和路堤看作成一个整体来划分网格，形成离散体系，在荷载作用下算出任意时刻路基和路堤各点的位移和应力。其中路基顶面的竖向位移就是所求的路基的最终沉降量。该方法除了可采用非线性弹性、弹塑性、等多种本构模型外，目前已能考虑到更复杂的土体本构关系，如一些考虑流变的粘弹一塑性模型。目前应用最广范的是非线性弹性邓肯一张双曲线模型。有限单元法能够考虑路基的二维甚至三维变形，因此可以较好的反映侧向变形对沉降的影响。同时它还可以考虑到应力历史、路基与路堤相互作用、复杂的边界条件、施工中的逐级加载、土层的各向异性等因素对变形的影响。在固结计算时可以采用比奥固结理论，可以避免一维固结计算的许多不足，从理论上

38、说有限单元法是一种较为完善的方法。它的缺点是计算工作量大，模型计算中所需要的计算参数多且确定困难，随着计算机的发展开始受到人们的重视。但目前在我国仅用于理论研究和重要工程、重点地段的计算。4.反分析法计算沉降量 反分析法是根据工程现场实测的位移信息反演确定出各类未知参数，然后利用反演求出的参数再计算沉降量的方法。通过位移反分析方法进行路基沉降变形预测国内外已进行了广泛的研究。在本构模型方面，反分析法已经由弹性模型发展到了弹塑性和粘弹塑性模型，弹塑性和粘弹塑性位移反分析方法的理论发展很快，但实寄应用上存在许多困难，主要是隐式非线性问题只能用直接法确定最优参数值，效果不佳。进行反分析计算需要可靠和

39、完整的观测数据，反算某些参数时应对其他一些辅助参数要进行实测或者估计。进行反分析首先要对整个反分析数学模型做某种假定，这些假定的合理与否将直接影响反分析结果的准确性，在模型选择、介质特性假定等方面，经验的工程判断将会起到重要作用。这样以来就会在无形中给反分析法计算路基沉降量带来一些人为因素引起的误差。1.3本文的研究内容本文围绕软土路基沉降计算，主要进行了一下几点研究: (1)分析了软土路基沉降变形的机理，并介绍了各沉降组成部分的计算方法。 (2)对基于e-p曲线和。-lgp曲线的单向分层总和法做了详细介绍并对两种方法在软土路基沉降计算中的应用做了比较分析。2 软土路基沉降变形机理软土路基的沉

40、降按其发生的机理可以分为瞬时沉降、固结沉降和次固结沉降三部分21瞬时沉降 瞬时沉降是在外荷载作用的瞬间，饱和软土中的孔隙水尚来不及排出时所发生的地基或路基沉降，其实质是加载后土体在不排水条件下剪切变形引起的竖向位移，此时土体发生形变而没有体变。瞬时沉降不引起孔隙水的排出，但不等于可以将软土看成线弹性体而认为其是瞬时完成的。瞬时沉降量的影响因素很多，其中主要的是加载方式和加载速率，这是由于不同的增量加载时刻，土中有效应力随着土体的固结而增大，土体的变形模量也相应增大。如采用一次瞬时加载，路基瞬时沉降量比分级均匀加载要大很多。22 固结沉降 固结沉降是在加载完成后，随着时间延续，孔隙水逐渐排出的过

41、程中土体所发生的沉降。它是外荷载引起的超孔隙水压力的水力梯度使水从土体中排出，而应力增量转移到土骨架上而引起的地基或路基沉降。固结沉降是时间的函数，此时土体主要发生体积的变化。固结沉降量的计算目前国内外已提出了很多计算方法，有只考虑竖向变形的一维计算方法还有考虑侧向变形的二维及三维计算方法。一维的计算方法因为不符合软土变形实际情况计算结果偏差较大。二维和三维计算方法相而言则比较符合软土实际变形情况，计算结果也比较理想。23 次固结沉降路基土中的超孔隙水压力在稳定荷载作用下会完全消散后，主固结变形完成。但土体仍会出现沉降变形，这是由于路基土中土颗粒骨架在持续荷载作用下蠕变引起的，称为次固结沉降，

42、也被称为排水蠕变。3 沉降计算方法分析31固结沉降计算方法在实际工程中，固结沉降计算一般采用单向分层总和法。单向分层总和法是将地基分成若干层，求出每层的压缩量，然后将各分层的压缩量叠加起来。分层总和法的基本假定是 (1)地基土的压缩变形发生在有限的深度范围内;(2)在自重应力下地基土的固结己经完成，地基土变形是由附加应力引起的;(3)基底附加压力是作用于地表的局部柔性荷载; (4)地基任意深度的附加应力相等，且等于基础中心点下该深度处的附加应力值(即地基变形是在侧限条件下发生的)。计算中压缩试验资料可用e-p曲线、压缩模量Es或e-lgp曲线。3.1.1 e-p曲线法 如图3.1所示，初始应力

43、Poi为自重应力，加载后的总应力为P1i在e-p压缩曲线上找出和Poi 、 P1i对应的孔隙比eoi和e1i，按分层总和法最终沉降量的计算公式为: 式中: n地基土分层数; 第i分层土的厚度; 第i分层的中点处在自重应力作用下稳定时的孔隙比; 第i分层中点在自重应力和附加应力共同作用下稳定时的孔隙比。 国内外实测资料表明:对于粘性土来说，用分层总和法计算的理论沉降值与实测值的比值一般介于0.7-1.5之间。引起误差的主要原因是这种计算方法假定土体为线弹性体，并未考虑土体的剪切变形、土的非线性特性及土层间的相互作用。 为了改善计算结果，根据大量观测资料统计分析，采用经验系数对分层总和法进行修正。

44、修正系数的变化在一定程度上反映了土体的非线性特性、应力历史和侧向变形对沉降的影响。此种方法的特点是简单实用，公式中各层土的物理力学性质指标在试验室内就可获得，因此应用较广。ep曲线ep0 p0i plie0ieli 图3.1 土的压缩曲线3.1.2 e-lgp曲线法 早在1936年，卡萨格兰德(Casagrande)在室内固结试验e-lgp曲线上，求得前期固结压力。采用e-lgp曲线时，固结沉降根据地质历史条件的不同分为正常固结、欠固结以及超固结三种情况计算:(1)正常固结、欠固结条件下式中: n地基土分层层数; 第i土层的压缩指数; 地基中第i层中点的自重应力; 第i层土的前期固结压力，正常固结时， 太沙基曾根据试验资料发现，灵敏度较低的正常固结土的现场压缩指数与液限之间满足以下关系: (2)超固结条件下 式中：第i层土的回弹指数。此种计算方法考虑了土的应力历史，实际应用中能得到比单纯分层总和法更切合实际的结果。但这方法依