地基沉降计算分析论文（精选10篇）
地基沉降计算分析论文 第1篇
2) 地基沉降的大小与基底压力的大小有直接关系, 一般情况下, 随着上部荷载的变化基底压力的大小及其在基底面积内的分布形态也将发生变化, 精确的确定基底压力的大小及分布形态是一个比较复杂的问题, 因为基础与地基不是同一种材料、不是一个整体, 且两者的刚度相差较大, 变形很难协调。当基础为柔性基础时, 基底压力在中心荷载作用下均匀分布;当基础为刚性基础时, 一般在中心荷载较小时, 基底压力呈马鞍形分布, 中间小而边缘大, 当荷载增大时, 基础边缘由于应力较大, 使土体产生塑性变形, 边缘应力不再增大, 导致中央部分的应力继续增大, 基底压力重新分布呈抛物线形, 当作用于基础上的荷载继续增大而接近于地基的破坏荷载时, 应力图形变为中部凸出的钟形。除了基础的刚度外, 基础的平面形状、尺寸大小、埋深等因素均会影响到基底压力的分布。
3) 分层总和法一般取基底中心点下地基附加应力来计算各分层土的竖向压缩量, 认为基础的平均沉降量s为各分层上竖向压缩量ΔSi之和, 在计算出ΔSi时, 假设地基土只在竖向发生压缩变形, 没有侧向变形, 故可利用室内侧限压缩试验成果进行计算, 分层总和法只计算有限厚度内的变形, 将分层的变形量线性叠加, 作为地基最终的沉降量。由此可见, 分层总和法是基于以下一系列假设基础上的计算方法, 首先土层压缩时没有侧限, 其次剪应力忽略不计, 只计算附加应力, 再次把地基视为均匀地基。该方法为了解决地基的成层性和非均匀性带来的计算上的困难, 因此在计算沉降量时假设整个地基是具有与该分层相同的变形参数的均质线性变形空间, 也就是说, 分层总和法认为荷载作用下的非均质地基中的附加应力分布用均质弹性半空间的理论解答来代替是可以接受的, 这样就可以根据沉降计算的目的和要求, 灵活地选择考虑一维或三维应力状态的计算方法, 可以采用比较符合土的工程特性的线性或非线性的应力应变关系, 可以按现有的测试条件选用适当的土变形参数进行计算。因为分层总和法可在变形之前预先求得应力, 这样就能考虑地基中的初始应力和应力增量对土变形参数的影响, 并通过划分薄层的办法把非线性问题线性化, 从而提高了计算精度。分层总和法以均质弹性半空间来计算非均质地基变形的做法, 在理论上显然不协调, 其所引起的计算误差也没有得到理论和实验的充分验证, 不过实践表明, 地基沉降计算的正确与否, 更直接的取决于方法本身能否反映地基的成层性和非均匀性、能否考虑到土的应力—应变关系的非线性, 而应力计算精确度的影响毕竟还居其次。这就是分层总和法虽然不尽合理, 却仍然在工程实践中得到广泛应用的原因。
4) 《建筑地基基础设计规范》提出的地基沉降计算方法是在分层总和法的基础上, 引入了平均附加应力系数的概念, 根据大量的实践经验, 重新规定了地基沉降计算深度的标准及地基沉降计算经验系数。
5) 弹性力学方法假定地基为半无限直线变形体, 应用布辛奈斯克的竖向位移解答, 在荷载作用面积范围内积分得到地基最终沉降量的计算式, 弹性理论方法计算结果的正确性主要取决于土的变形模量E0的选取正确与否, 一般计算时都假定E0在整个地基土层中不变, 这只有当地基土层比较均匀时才是近似的, 实际上地基土的变形模量是随着深度变化的, 弹性理论方法与其他方法最大的不同是压缩层厚度理论上是无限大的, 这与实际显然不符, 但由于它的计算过程简单, 所以常用做一般的沉降估算。
综上所述, 对土木工程师而言, 在学习地基沉降计算时, 不仅要学习一些计算方法, 更重要的是要掌握地基产生沉降的原理, 各种计算方法的适用范围以及计算参数的正确测定和选用。
摘要：简述了地基沉降量的含义, 分析了地基沉降计算的三种方法, 即分层总和法、弹性力学公式、建筑地基基础设计规范推荐的方法, 指出在学习地基沉降计算时, 重要的是要掌握地基产生沉降的原理、各种计算方法的适用范围及计算参数的测定和选用。
关键词：地基,沉降,计算,方法
参考文献
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试论软粘土地基的沉降计算 第2篇
【关键词】软粘土;地基;沉降计算
1.软粘土地基的工程特性分析
目前我国展开大规模建设的沿海地区，分布着大面积的软粘土地基。所谓软粘土地基，即是由淤泥、淤泥质土和部分冲填土、杂填土以及其它高压缩性土组成的地基。这类土一般具有以下的一些工程特性:
1.1土的抗剪强度很低
抗剪强度与加荷速度及排水固结条件密切相关。根据大量土工试验的数据结果，我国软粘土的天然不排水抗剪强度一般小于20KPa，其变化范围一般为5-25KPa，与其它非软粘土的不排水抗剪强度相比，其差距还是比较明显的。软粘土的直剪快剪内摩擦角一般为20-50，内聚力一般在10-15KPa之间。排水条件下的抗剪强度随固结程度的增加而增大，固结快剪的内摩擦角一般为80-120，内聚力为20KPa左右。这表明随着土体超孔隙水的排除，土体得到压密，强度得以增强。因此，要提高软粘土的地基强度，必须控制施工和使用时的加荷速度，特别是在开始阶段加荷不能过大，以便使增加的每一级荷重与土体在新的受荷条件下强度的提高相适应。反之，土体中的水分将来不及排出，土体强度不但来不及得到提高，反而会由于上中孔隙水压力的急劇增大，有效应力降低，而产生土体的挤出破坏。
1.2土的压缩性较高
天然状态的软粘土层大多数属于正常固结状态，但也有部分属于超固结状态，近代海岸滩涂沉积为欠固结状态。由此产生的总沉降是很显著的。该类上高压缩性的形成，首先在于其一定程度的欠压密性。在软粘土沉积的初期，土粒间由于形状不规则和粒间电荷，使其形成一定强度的粒间联结，从而阻碍它已进一步压密。其次，与其组成成分和结构所决定的高容水性以及低渗透性有关，土中的水不易排除，不易压密。
1.3土的含水量较高，孔隙比较大
根据统计资料显示，软粘土的一般含水量为35%-80%，孔隙比约为1-2。这一特征不但反映土中的矿物成分和介质相互作用的性质，同时也反映了软粘土的抗灯强度越小，压缩性越大;反之，抗剪强度越大，压缩性越小。
2.软粘土地基沉降变形机理分析
天然土体一般是由矿物颗粒构成骨架体，再由孔隙水和气填充骨架体孔隙而组成的三相体系。七颗粒压缩性很小，一般都认为其不可压缩。因此，土体的变形是孔隙流体的流失以及气体体积的减小、颗粒重新排列、粒间距离缩短、骨架体发生错动的结果。
对于软粘土这样的饱和两相土，孔隙水压缩量很小。孔隙水体积的变化主要是因为孔隙水的渗出。由于孔隙体积变化和颗粒重新排列需要一个时间过程，土体的固结变形与时间有关。土体所受荷载(总应力)在作用瞬间，主要由孔隙流体承担。随后，由于孔隙流体体积逐渐渗出，孔隙压力逐渐消散，有效应力逐渐增加。在有效应力作用下，骨架体产生的变形分为瞬时变形和蠕动变形。其中后者由于颗粒重新排列和骨架体错动的时间效应与时间有关。将有效应力卸去后，若变形恢复，则称为弹性变形;若变形不可恢复，则称为塑性变形。根据以上分析，当建(构)筑物传递的荷载作用到软弱土层上时，一般的可将沉降分为两部分或三部分。
3.软粘土地基常用沉降计算方法分析
3.1瞬时沉降量的计算方法
在剪应力作用下，地基内会产生剪切变形及侧向挤出引起附加沉降。实际上，此项沉降量也是随着路堤的填高而增大，越接近极限高度，增长的数值越大。如地基受到显著扰动时，此项沉降增加得更多。通常都是根据固结沉降量的计算结果进行修正来确定最终沉降量，而没有专门的合适的方法来计算这项沉降量。日本及我国铁路系统也曾提出过经验关系式，从表达形式上看，考虑的影响因素似嫌简单，一般地，我们用弹性理论公式法来计算。弹性理论公式法是用弹性理论公式来计算建(构)筑物的沉降，然后再考虑地基中由塑性开展区的校正方法。
3.2主固结沉降量的计算
3.2.1传统分层总和法(单向压缩法)
分层总和法有如下假定:①少权缩时地基不能有侧向变形;②根据基础中心点下的土的附加压力进行计算;③基础最终固结沉降量等于基础底面下压缩层范围内各土层压缩量的总和。
分层总和法将压缩层范围内的土层分成n层，应用弹性理论计算在荷载作用下齐土层中的附加应力，采用侧限条件下，即单向压缩条件下的压缩性指标，分层计算各七层的压缩量，然后求和得到压缩层范围内的总沉降。单向压缩法中，附加压力一般取基础轴线处的附加应力值，以弥补采用该法计算得到的沉降偏小的缺点。由于附加应力沿深度方向的分布是非线性的，为避免产生较大的误差，计算中土层的分层不宜过大，建议一般每分层的厚度不超过基础宽度的0.4倍。
3.2.2规范推荐法(修正的分层总和法)
用单向压缩法计算地基最终沉降量时，由于理论上作了一些与实际情况不完全符合的假设以及其它因素的影响，计算值往往与实测值不尽相符，甚至相差很大。为此，可以根据传统的分层总和法原理，将计算方法加以简化。分析沉降观测资料表明，可以采用修正系数来反映沉降量计算值与实测值的差别，对计算结果进行修正。修正系数综合考虑了沉降计算中所不能反映的一些影响因素，诸如土的类型不同、选用的压缩模量与实际有出入、土层的非均质性对应力分布的影响、荷载性质的不同与上部结构对荷载分布的调整作用等。
3.2.3考虑先期固结压力计算固结沉降量方法
现场的软粘上在其地质历史上一般受过前期固结压力的作用，由于土层的变动、河流的冲刷等原因，这一压力不一定等于目前现场的有效应力。为此，可将粘土分为三类:①正常固结土;②超固结土;③欠固结土。在沉降计算中应考虑先期固结压力的影响，当土体处于不同的状态时要求采用不同的压缩性指标计算沉降量。
3.2.4考虑侧向变形的固结沉降计算
利用e-lgP曲线来计算沉降，对正常固结、超固结和欠固结粘性土，可分别对待，这似乎比利用e-P曲线计算沉降前进了一步。实际上，地基中的土受到附加应力后，变形并不是如前所述的那样简单，也不是象在固结仪中简单地沿一个垂直方向压缩，侧向变形对固结沉降的影响很大，特别是当地基中粘性土层的厚度超过基础面积的尺寸时，这种影响更大。对此，我们可以利用半径法来解决。
3.3次固结沉降量的计算
许多室内试验和现场量测的结果表明，次固结的大小与时间的关系在半对数纸上接近为一条直线，发生在主固结之后。若地基土由可塑性大的土或有机土组成，次压缩沉降必占地基总沉降中很可观的一部分。
除了以上的一些方法外，沉降量也可以通过原位试验来估计，常用的有平板载荷试验法、静力触探法、标准贯入试验法和旁压试验法。也可以通过现场实测资料来推算总沉降，比如对数曲线法、Asaoka切法、双曲线法、灰色系统理论、遗传算法等。有限元法、有限差分法和集总参数法等数值计算方法也越来越多地应用到地基的沉降计算中。
【参考文献】
［１］刘勇健.遗传算法在软土地基沉降计算中的应用[J].工业建筑,2001,(05).
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复合桩地基沉降量计算方法分析 第3篇
地基与基础是工程结构的根基, 又是地下隐蔽工程, 关于它的设计施工直接关系建筑物的安危。在近年来出现的各类建筑工程事故中, 地基事故居于首位。一旦发生地基基础事故, 补救非常困难。因此对地基基础的设计应当采取严谨科学的分析方法。复合桩地基是将两种或两种以上不同的桩型按照设计组合与地基土共同构成的人工地基, 它是20世纪末由我国提出的一种新的复合地基设计理念。复合桩基充分利用单一桩型复合地基优点及桩间土的承载力, 它能够大幅度提高复合地基承载力, 起到强度与变形相协调, 做到安全性与经济性的有机结合[1~2]。由于我国地质条件的差异, 加之复合桩基理论的不成熟, 在地基沉降量计算理论方面存在争议和未解决的问题。本文以实际工程为例, 分别以等效天然地基沉降计算方法与加权模量沉降计算方法计算复合地基的沉降量, 并与实际观测结果进行比较, 分析特定的地质环境下两种计算方法的差异。
1、沉降量计算方法分析
目前复合桩地基沉降计算通常采用的方法是将组合桩复合地基加固区中桩及桩周围的土视为复合土体, 用复合模量表征加固区土体的压缩性, 采用分层总和法计算加固区、非加固区各区域的变形, 各区域变形的总量为复合桩地基最终的沉降量。按各向同性均质线性变形体理论求附加应力;将加固区分为加固区Ⅰ (两种桩型共同加固的区域) 和加固区Ⅱ (仅有单一桩型加固的区域) , 计算简图见图1。
复合桩地基在加固Ⅰ区, 由于复合地基中桩体之间的夹持效应, 桩间土和桩体之间共同沉降, 在Ⅱ区由于长桩的变形模量较大, 桩身与土体之间不能共同沉降, 当长桩桩端无坚硬土层时, 长桩桩尖对桩端土体存在一定的塑性刺入量。现有复合地基沉降计算方法总体上是分层总和法, 其研究主要集中在加固区的复合模量计算方法上。在计算中, 加固区的复合模量计算方法用于工程设计的主要有等效天然地基法和加权模量法。
2、计算方法分析比较
2.1 工程概况
世纪花园住宅区位于山东省淄博市, 北侧为南五路, 东临和平东路, 南临已建成的凯平小区。4#楼地上18层, 地下2层, 基础埋深6.0m。由于拟建方案中4栋建筑物与地下车库连接, 为安全考虑, 要求主楼最终沉降量不超过40mm。设计方案比较后, 4#楼地基设计为CFG桩和素混凝土夯扩桩组合的复合地基。正方形布桩, 桩间距1.2m, CFG桩有效桩长度:16.5m, 素混凝土夯扩桩有效桩长度:4.0m;CFG桩径:400mm, 夯扩桩径:450mm;夯扩桩桩身强度采用混凝土等级C15, CFG桩桩身强度采用混凝土C25。砂石褥垫层厚度100mm。碎石、中粗砂按体积比2:1人工拌和, 碎石最大粒径小于30mm。
2.2 等效天然地基沉降计算方法应用分析
据工程布桩已知:m1=0.043ml, m2=0.055, Ap1=0.1256 m2, Ap2=0.1590 m2, ι|b=1.0206, b=16.975m, P0=346.6kPa。其它计算参数及数值如表1所示, 计算公式采用如下:
式中, S为计算沉降量 (mm) ;
SH1、SH2、SH3分别为H1、H2、H3区域内的计算沉降量 (m m) ;ψS为沉降计算的修正系数;P0为荷载效应准永久组合时基础底面处的附加压力 (kPa) ;Espi为加固区复合模量或天然地基模量 (MPa) ;Zi、Zi-1分别为基础底面至第i层土、第i-1层土底面的距离 (m) ;αi、αi-1分别为基础底面计算点至第i、第i-1层土底面范围内平均附加应力系数;n1、n2、n3分别为H1、H2、H3范围内划分的土层数。
计算得到4#楼最终沉降量为28.678mm (见表1)
2.3 加权模量沉降计算方法应用分析
加权模量法复合模量的计算公式为:
公式中各符号的物理意义同公式 (1) 。
已知Ep1=30000MPa;Ep2=17500MPa;m1=0.043;m2=0.055。其它地基土层参数和计算如表2所示。计算总沉降量为:2.727mm
2.4 实测结果与计算对比分析
建成一年内每隔3 0天对4#楼沉降实测值为:最小月沉降量:2.522mm;最大月沉降量:2.86mm。一年后4#楼最终沉降量30.94m m.。加权模量沉降计算方法得到最终沉降量为2.727mm。等效天然地基沉降计算法计算得到最终沉降量与现场实测沉降较为接近, 而加权模量法理论计算值与实测沉降量的绝对误差为28.212mm, 在此类土质状况下不适于计算复合桩地基。
3、结论
通过对采用复合桩基的实际工程地基的沉降计算, 并将计算结果与工程建成一年后的实测结构比较分析, 证明等效天然地基沉降计算方法对于复合桩地基沉降计算的精度高于加权模量沉降计算法;加权模量计算法对复合地基加固区的复合模量过于放大, 给建筑物的安全带来隐患。
摘要：复合桩地基的沉降计算是岩土工程领域研究的热点问题。文章结合工程实例, 采用等效天然地基沉降计算方法和加权模量沉降计算方法分别对CFG桩和素混凝土夯扩桩组合的复合桩地基沉降量进行计算, 并与工程沉降的实际测量结果比较。结果表明:等效天然地基沉降计算方法计算值误差小, 适合复合桩地基沉降计算。
关键词：复合桩地基,沉降计算,比较
参考文献
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地基沉降计算分析论文 第4篇
关键词：建筑物地基;不均匀沉降;危害;成因;防治措施
1 建筑物地基不均匀沉降带来的危害
建筑物地基土的压缩变形关系到建筑物的正常使用及结构承载力的计算，控制建筑物地基土的变形是确保实现建筑物使用功能的重要因素。规范规定建筑物的地基变形计算值，不应大于地基变形允许值。建筑物地基变形特征可分为沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜。根据以往工程经验，建筑物的地基变形是一种不可避免的现象，但是地基的不均匀沉降可以通过一些行之有效的措施达到降低和消除的目的。近年来由于建筑物地基土的不均匀沉降导致的重大工程事故，值得我们去反思、探讨，并分析总结。在分析建筑物地基不均匀沉降成因之前，全面的认识建筑物地基土不均匀沉降的危害是必要的。在一些地质情况复杂，采取措施不合理的工程中，建筑物地基土的不均匀沉降影响到建筑物实现预期使用功能，影响到建筑物结构承载力的计算;严重时地基土的不均匀沉降，会引起建筑物局部墙体倾斜或整体倾斜，使建筑物内力达到或超过建筑物所能承受的极限承载力，导致建筑物墙体或楼面开裂，直接威胁到人民的生命及财产安全。
2 建筑物地基不均匀沉降的成因
通过上述分析，我们对建筑物地基土不均匀沉降带来的危害有了一定的认识，作为一个设计者，在分析探讨怎样降低或消除建筑物地基土不均匀沉降带来的危害时，必须对建筑物地基土不均匀沉降的产生原因有一个全面的了解，才能做到措施行之有效。根据建筑物基础沉降作用原理及以往的工程经验，产生建筑物地基土不均匀沉降的原因主要有以下几个方面。
2.1 从地基土自身分析建筑物地基不均匀沉降的成因
建筑物的地基土在受到竖向附加应力作用后，土颗粒之间产生相对移动而靠拢，使地基土中孔隙体积减小，孔隙水或孔隙中气体排除，进而产生地基土的压缩变形，从而引起建筑物基础沉降。对于土层分布连续性差，均匀性差，地质结构复杂的建设场地，由于地基主要受力层范围土质的结构类型较多，压缩模量差异较大，土层厚度分布不均等原因，使建筑物不同部位产生差异沉降。对于采用浅基础的建筑，由于其持力层为天然地基或处理地基，其地基土受到外界或相邻建筑物的影响，往往会加剧地基的不均匀沉降。
2.2 从结构自身分析建筑物基础不均匀沉降的成因
结构自身对建筑物基础的不均匀沉降也会带来一定的影响，当前很多建筑为了满足建筑物功能及外观的需要，建筑物结构体型变化复杂，平面的规则性不强，结构整体刚度差，且刚度分布不均，这些因素会使地基土受到的荷载不均匀，地基土压缩变形不均匀，从而导致建筑物基础出现差异沉降或倾斜;不合理的基础选型，或基础自身刚度及其协调变形的能力差，同样会导致建筑物基础出现差异沉降或倾斜。
3 关于如何减小或消除建筑结构基础不均匀沉降的几点策略
为防止建筑物基础发生不均匀沉降或倾斜，通过上述分析，具体来说对于设计者，应做好以下几方面的工作：
3.1 应认真阅读《岩土工程地质勘察报告》
首先，设计者应认真阅读《岩土工程地质勘察报告》，并依据基础设计等级对勘察报告的合理性作出判别，需要补充勘察的应向建设方提出书面建议;其次，要利用岩土地基就要了解和认识土层结构，这样设计者就要认真学习《岩土工程地质勘察报告》，明确待建场地及周围地质土层的分布，清楚各地质土层的工程特性;最后，结合勘查报告的建议合理选取基础持力层及基础形式，并确定建筑物基础埋深。
3.2 选择合理的建筑结构设计方案
方案上采用合理的建筑体型，尽可能选择平面形状简单，竖向高差错落不大的建筑，如平面为“一”字形;控制建筑物的长高比，一般控制在2.5以内，合理布置建筑物纵、横墙，对砌体墙结构尤为重要。合理设置沉降缝位置，如在平面形状复杂的建筑物转折部位，高度或荷载有较大突变处，不同结构类型分界处，不同基础形式或持力层分界处，分期建设房屋的分界面，长高比过大的建筑物适当位置。
采取有效的结构措施，也可防止建筑物基础发生不均匀沉降或倾斜。首先，减轻建筑物自重，采用轻型材料或轻钢结构，设置地下室减少回填土及基础自重，或增大基础底面积，以便达到减小或调整基础底面附加压力目的。其次，设置圈梁和钢筋混凝土构造柱，增加砌体结构的整体刚度;采用合理的结构体系，增强上部结构的整体刚度，调整各部分的荷载分布，增加建筑物基础埋深。注重基础设计，采用联合基础或连续基础，也可通过设置基础间连系梁，适当增强基础刚度或强度，加大基础协调变形的能力。
设计中还应科学的选择相邻建筑物基础间净距。为减少相邻建筑物的影响，后建的建筑物最好把基础埋深设在与原相邻建筑物大致相同的位置，如果必须埋置在不同深度，相邻基础的间距应不低于基底高差的两倍。
地基出现不均匀沉降或倾斜的较大原因就在于地基处理不规范。地基处理的目的就是将受力层范围土体的含水率和孔隙比降低，确保地基土的承载性能和抗剪切性能得到有效的提升。这就需要结合现场工程情况、以往成功经验及要达到的目的，科学合理的选择地基的处理方法。例如振冲挤密技术、强夯技术等利用外力提高地基强度和降低压缩性的方法，主要在松散的沙土和粘性土以及湿陷性黄土中应用;而沙井技术、堆载预压技术等排水固结技术主要在软弱的粘性土地基处理中适用，主要是因为此类地基的含水量较大，利用这些技术才能迅速的将孔隙的水排出，从而提前完成沉降，达到固结地基土的目的;而置换技术主要适用于软弱性的粘土地基之中，主要是将其挖出后置换强度更高的材料，达到固结地基的目的。现如今，地基处理方法很多，根据要达到的目的科学、合理的选择地基处理方法尤为重要。
在高层主楼和低层裙房连接处裙房范围留设沉降后浇带，可以有效的减少或消除不均匀沉降及由此带来的结构内力。沉降后浇带的位置一般留在结构内力较小的部位，如弯矩和剪力均较小的跨中1/3范围。沉降后浇带应待后浇带两侧主体施工完毕（或经沉降观测两侧主体变形稳定）后方可封闭，后浇带混凝土应采用比同层楼板（底板）强度高一级的无收缩混凝土浇注，并且后浇带处钢筋不得切断，必要时还应加强配筋。
3.3 合理的施工组织及沉降观测方案
对于持力层为高压缩性的软土地基，采取合理的施工顺序和施工方案，也能有效地减少或消除地基的不均匀沉降。如基坑的开挖，对于容易受扰动的地基土，机器开挖至距离设计标高20～30cm左右处停止，采用人工边清除剩余土层边浇注垫层混凝土的方法;建筑物楼层数或荷载相差较大，并且相邻的两栋或多栋建筑物，应按照先高后低或先重后轻的顺序进行施工，必要时，应在先施工建筑物主体封顶一段时间后，沉降观测基本稳定，再施工后建建筑物;在已建成建筑物周围，不宜大量堆放建筑材料或土方等重物，以免地面堆载引起建筑物地基土产生附加应力，加大建筑物地基的沉降;还有地基处理，也可通过合理的施工顺序及施工方案，减少或消除地基的不均匀沉降。
4 结束语
综上所述，通过对建筑物基础不均匀沉降的危害、成因和防治措施的分析探讨，在做好勘察、设计及施工等几方面的工作前提下，抓主要矛盾，采取行之有效的措施，就能有效的减少或消除地基的不均匀沉降，很好的实现建筑物预期的功能，保证工程质量，并取得好的经济效益和社会效益，确保人民的生命及财产安全。
参考文献：
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地基沉降计算分析论文 第5篇
1 地基总沉降计算
采用袋装砂井预压处理时,其计算沉降的方法有很多,本文采用三维变形和单向压缩法计算袋装砂井预压地基的最终沉降量。该法是将地基的变形和压缩当作两个独立的部分。考虑变形时,假定土的体积不变,认为侧向变形引起的地基沉降是在加荷后就立即产生的,亦即弹性变形。考虑压缩时,则假定土层无侧向变形,也就是在无侧向变形的条件下的单向压缩。
因此,对于正常固结或稍超固结的黏土,在附加荷载作用下,地基的最终沉降量S可用式(1)表示:
S=Sd+Sc (1)
其中,Sd为由于地基侧向变形所引起的沉降量;Sc为由于地基固结所引起的最终沉降量;e1为地基中各分层中点在自重应力下相应的孔隙比;e2为地基中各分层中点在自重应力和附加应力共同作用下相应的孔隙比;Δhi为各计算分层的厚度。
采用沉降系数表示对侧向变形及其他因素的地基最终沉降计算。可将式(1)改为:
S=mSc (3)
其中,m为沉降系数,与地基的变形特性、荷载条件、加荷速率等因素有关,通常取m=1.1～1.4。
2 砂井地基固结度的计算
1)竖向平均固结度的计算。
根据太沙基一维固结理论有:
2)径向平均固结度的计算。
如砂井的间距为d,则它的影响圆的间距de为:
当等边三角形排列时:de=1.05d (6)
当为正方形排列时:de=1.128d (7)
根据巴隆固结理论有:
其中,dw为砂井的直径。
3)砂井地基平均总固结度计算。
Urz=1-(1-Ur)(1-Uz) (12)
3 工程计算实例
结合某沿海高速公路结构物(箱涵)下地基差异沉降进行分析。地基处理形式是砂桩,结构物以下及超出结构物2.0 m外的砂桩间距为1.2 m,一般布置为1.5 m,直径为0.5 m,长度为15.0 m。砂桩的弹性模量为2.1×105 kPa,泊松比为0.26。上部覆土高度为2.5 m,箱涵尺寸为2.0 m×4.0 m。底板厚度为0.4 m。
若采用袋装砂井处理形式分析可能的差异沉降。袋装砂井作三角形分布,直径为0.07 m,间距为1.2 m,处理长度为12.8 m,沉降系数m=1.3。上部堆载预压时间为两个月,荷载为42 kPa。据统计,砂井部分的竖向固结系数Cv=1.78×10-3 cm2/sec,水平向固结系数Ch=6.72×10-3 cm2/sec。可知两个月后固结度为96%,故可考虑此时已基本固结。根据分层总合法,得差异沉降Δ=0.06 m。
合理确定覆土高度可以有效减小地基的差异沉降,覆土高度太大或太小都有可能使得差异沉降变大,因此,确定一个合理的覆土高度,对于减小上部荷载带来的差异沉降有着较好的效果。通过计算可画出覆土高度和差异沉降的曲线,见图1。
从图1可见,这个例子中,最佳覆土高度约为3 m,在这个高度可以更有效的减小荷载带来的差异沉降。
4结语
本文结合具体软土地基采用砂桩及砂井处理方法,探讨了差异沉降的形成机理及计算方法,提出了最佳覆土高度的概念,可为类似工程提供一定的借鉴意义。
参考文献
[1]王亦麟.软土地基桥头跳车处理探讨[J].公路交通科技,2000(1):28-30.
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地基沉降计算分析论文 第6篇
随着城市建设的发展、居民生活水平的提高,城市生活垃圾产生量与日俱增。据统计,全世界垃圾平均年增长速度达8.42%,年生产总量约为450亿吨,而我国自1979年以来,城市垃圾平均以每年8.98%的速度增长,少数城市如北京的增长率达15%～20%。现今,我国人均垃圾每年已达350 kg以上,城市垃圾年产量超过亿吨,已与发达国家相接近。城市生活垃圾问题是我国和世界各大城市面临的重大环境问题,也是环境岩土工程师所面临的重大研究课题[1,2]。
垃圾填埋场是城市化发展产生的新型基础设施和土工构筑物。目前国内外已建成和正在运行的垃圾填埋场存在的主要问题[3]表现为以下4个方面:①垃圾堆体的失稳;②填埋气体(LFG)引起的爆炸或火灾;③垃圾堆体的变形和沉降;④垃圾渗滤液渗漏和扩散导致的地下水或地表水体的污染。其中,影响①④问题的一个至关重要影响因素就是垃圾填埋场的变形。变形问题主要包括总沉降、差异沉降以及沉降与时间关系三个方面。总沉降又包括填埋场地基沉降和垃圾填埋体沉降两部分。沉降是垃圾填埋场稳定化进程的宏观表现和重要考察指标[4]。
因此,正确计算和估计垃圾填埋场各种沉降及沉降与时间的关系是垃圾填埋场设计过程中的关键环节。垃圾体沉降的机理相当复杂,垃圾填埋体所表现出来的极度非均质性和大孔隙程度远超过一般土体[5],以至目前学术界和工程界仍没有统一的认识。本文主要研究由于地基土及其不均匀性、以及考虑垃圾土特殊的工程特性(荷载时变等)引起的地基沉降和差异沉降问题、及相关问题探讨。
2 垃圾填埋场地基沉降问题及影响因素分析
2.1 地基沉降问题
垃圾填埋场的地基沉降引起的工程问题主要有两个方面。其一是基底的过大或不均匀沉降均可能导致垃圾填埋场各种结构系统[6](图1)的变形过大甚至破坏;其二是总沉降或不均匀沉降均可能导致堆体的失稳。
填埋场的总沉降过大或不均匀沉降均可能导致覆土层结构的破坏,引起防渗系统、排水系统和气体收集系统的较大变形、乃至破裂。在垃圾填埋场变形过程中,由于各种界面摩擦,不均匀的沉降会引起系统内各材料之间的剪应力,垃圾体的沉降会引起边坡上垃圾对衬里的拉力。为此,直接承受填埋体基底的不均匀沉降会导致防渗膜的拉伸变形,如果此拉伸变形超出了防渗膜抵抗拉伸变形的极限应变,将导致防渗膜的撕裂,隔绝污染液的功能失效,渗沥液泄漏进入周围土体及地下水中,从而造成环境污染。一般2 mm厚的土工膜的屈服应力为34 N/mm,屈服应变为13%,断裂应变可达500%以上,根据计算当坝堤与库区的不均匀沉降达到0.9 m时,边坡处的土工膜达到屈服应力,土工膜的破坏将导致渗滤系统的破坏,在软土地区由土工膜的变形要求控制的不均匀沉降成为垃圾填埋场设计的重要原则[7]。填埋场淋滤液排放收集系统是用来收集填埋场中产生的各种液体并将其排放至处理站进行处理的系统。地基沉降对淋滤液收集输送系统有着重要影响,系统之间产生的拉伸应变亦必须限于一个最小值,否则将会导致收集系统发生拉伸开裂甚至断裂而失效。此外,为了使淋滤液能够有效的排放和收集,避免其在填埋场底部蓄积,填埋场底部要做成一系列的坡形的阶地,致使重力水流始终流向最低点,如果填埋场基底产生不均匀沉降,造成低洼点、坡度不足甚至坡度倒置,将会使淋滤液不能得到输送和处理,并逐渐渗出防渗膜,污染周围的土体和地下水。
地基和垃圾体的变形和沉降会导致垃圾体整体失稳或局部失稳。稳定包括填埋场基础稳定和堆体稳定等方面。地基不均匀,地基的沉降或差异变形过大显然会导致地基的失稳。垃圾土坡(堆体)的稳定性和变形之间存在着相当密切的关系,土坡在发生整体的失稳之前,往往伴随着相当大的垂直沉降和侧向变形。变形对于衬里系统和覆盖系统,特别是边坡上的防渗衬里系统,会造成填埋场建设和运营期间结构失效的往往是系统中的内部稳定性问题,土工合成材料与土体之间或不同土工合成材料之间的抗剪强度不足以抵抗外部荷载施加的剪切力,从而会造成层间失稳滑移。如果荷载、地基土分布不均匀,当地基沉降与垃圾体沉降发生耦合时,影响相互叠加放大,失稳后果更为严重。因此,既需要合理利用填埋场的沉降,增加填埋场的库容,更需要合理科学的计算、分析及监测垃圾体和地基的沉降,确保垃圾填埋场安全运营及延长填埋场的使用寿命。
2.2 地基沉降及差异沉降问题的影响因素
基础沉降和差异沉降与地基、基础条件有关,也与锥体载荷(施工工况引起)有关。锥体沉降则与填埋施工情况、填埋高度、废弃物及填土的特性等有关。首先,垃圾填埋场荷载较大,一般填埋高度为30～80 m,荷载约达300～800 kPa,引起的沉降较大,尤其在软土或粘性土分布较厚的场地,沉降达1.0～2.5 m。填埋堆体垃圾组分的差异(如来自与工业区和生活区,来自于郊区与城区等垃圾体密度分布很不均匀)、填埋场复杂的填埋过程加上最终锥体的形状特点,必然会造成由固体废弃物重力产生的填埋场基底压力在不同区域、不同时间段存在较大的差异,造成地基土在不同位置产生相应的差异沉降。其次,填埋场的垃圾填埋工作是分区分期进行的,在使用初期只有部分填埋区被使用,其它的区域处于闲置状态,通过分期坝隔开,这会产生区域荷载差异,会引起差异沉降和失稳等问题。固体废弃物属于松散体,填埋压实后具有一定的刚度,但较小,相对于长宽都较大的场地来说,其调节沉降及不均匀沉降的能力较弱。此外,场区填埋最终结束后形成大锥体,中心点荷载最大(实测天津双口垃圾卫生填埋场中心点的最终沉降量达2.1454 m[9]),边缘点荷载最小,一般在此两点之间的差异沉降最大。填埋场基底不均匀沉降产生的另一个因素是填埋场范围内地基土质的不均匀性。
垃圾填埋场的地基稳定不仅与地基承载力强度和软弱下卧层强度,场地是否有土洞、地裂、滑坡、崩塌及地震液化等影响场地稳定性的自然因素有关,还与场地及附近有无大量抽汲地下水的设施,大面积地表沉降、荷载及地基均匀性差而引起的地基不均匀沉降等因素有关。
3 工程实例计算分析
3.1 工程概况及其沉降问题
北京安定垃圾填埋场为复合型扩建填埋场,扩建时既有横向扩展,也有竖向堆高。填埋场总占地面积约660×640 m2,一期工程建设完毕,且已填至高程30 m。二期工程,即新扩建部分,分为填埋一区、填埋二区和填埋三区,先填埋高度分别为10 m。待三个区依次分别填埋至10 m (填埋高度)后,在此基础上再整体填埋至高度30 m,形成与现有一期垃圾填埋场等高度的梯形体。最后,再以梯形体的新老垃圾填埋场场顶为基底,在此基础上统一填埋至高度70 m,形成最后大锥体。由此场区存在的沉降问题为:地基沉降及垃圾沉降包括过大沉降和不均匀沉降问题;垃圾堆体稳定主要涵盖新老垃圾堆体的局部稳定、整体稳定、接触面稳定问题。首先,由于二期工程的建设在一期工程的基础上进行,其垃圾沉降问题较普通填埋场沉降更为复杂。二期扩建的垃圾沉降问题包括一期垃圾堆体沉降、二期垃圾堆体沉降以及由于填埋高度不一致引起的不均匀沉降等问题,尤其是原有垃圾堆体在新垃圾堆体荷载作用下的“二次沉降”,以及垃圾在长期荷载和自身生物化学反应相互作用下产生的沉降,在扩建工程中更具特殊性和重要性。其次,填埋场设计最高堆高70 m,其最大基底压力达700 kPa,沉降值较大。此外,从勘察钻孔资料看,基底下直接持力层为新近沉积的以粘土和粉土为主要组成的土层,其中高压缩性粉质粘土、重粉质粘土层的分布处于不均匀的状态,由于新近沉积土和高压缩性土的存在都是产生地基较大差异沉降的重要原因,所以整个场区内的不同部位会产生较大的差异沉降;另外由于填埋场基底放坡等因素造成基底标高的变化有10m之多,致使填埋场不同区域基底坐落在压缩性不尽相同的土层上,即基底的直接持力层既有新近沉积的高压缩性土又有第四纪沉积的低压缩性土,这种压缩性的差异最直接的表现出基底沉降的差异。地基沉降及差异沉降、垃圾沉降、稳定、渗沥液迁移扩散问题是该填埋场改扩建中的关键岩土技术问题。
3.2 沉降计算分析
沉降计算采用北京市勘察设计研究院有限公司研究成果,由北京市科学技术委员会组织专家鉴定通过,被国家建设部列为建设部科技成果重点推广项目——地基沉降分析软件(SFIA)进行。该软件进行计算分析的工程项目已经超过400项,获国家及部、市级奖励80余次。软件具有如下几个主要特点:①计算机整体建模,在整个分析区域内按预设的精度任意划分纵横交叉的网格线,在网格线的交汇点处设置计算节点,每个计算节点上都能计算出沉降值,网格划分越细,计算不均匀沉降的精度越高;②能全面考虑各个节点间由于地基土质不同、填埋状态不同、填埋阶段不同造成的沉降差异,在预设网格精度的基础上,准确估算差异沉降,即模拟各种工作状况(堆填状况)、对各种工况下的排列组合进行预分析;③采用的单向压剪非线性模型是该软件特有的、简便实用的反映地基土非线性应力-应变模型,从这种模型确定出的地基土非线性模量可以直接计算出地基沉降,并经过大量实测检验,已经充分证明该模型的可靠性。
结合垃圾填埋场基础无刚度和垃圾体作为时变荷载作用的工程特性,采用分区分阶段加载方法,对整个场区进行全面计算分析。主要内容如下:计算范围为660×640 m2,分两个大区(图2),现状填埋场区(600×300 m2)和扩建填埋场区(660×340 m2),共计算1325个节点。设计提供的垃圾体填埋密度(10 kN/m3)。
根据上述工程特性及设计的需要,安定垃圾填埋场沉降计算分为五个工况:工况1、填埋一区填埋高程10 m,二、三区不进行填埋;工况2、填埋一、二区合并,填埋高程10 m,三区不进行填埋;工况3、填埋一、二、三区合并,填埋高程10 m;工况4、填埋一、二、三区合并,填埋高程30 m,填埋高度与一期等高;工况5、填埋一、二、三区与一期填埋区合并,填埋高程70 m。
依据部分勘察钻孔资料,初步计算各工况计算结果概况见表1。此外,限于篇幅,仅给出工况5中场区沉降等值线图(图3)和二三区淋滤液收集系统的三维沉降分布图(图4)。
由表1可以看出,工况1、2沉降和差异沉降都不大,对场区各体系的影响不大。当填埋高度达30 m时,最大沉降为56.96 cm。此点位于新扩建填埋场二区以西,除与该区域荷载较大有关外,还与其地层主要为新近沉积的高压缩性粉质粘土、重粉质粘土层和分布不均匀的状态密切相关。从平均沉降和差异沉降来看,此时防渗衬垫系统和渗滤液排放系统的设计需考虑变形对它们可靠性的影响。当填埋高度达70m时,最大沉降为213.87 cm,此点位于场区的中央区域、新老填埋场的交接处。由于此沉降量较大,基底的变形会直接导致衬垫系统和淋滤液排放收集系统跟随地基一起变形,这对这些体系将产生严峻的考验。其次,新老填埋场接合处正处于该沉降最大位置,变形过大对新老防渗系统和淋滤液排放系统的接合处如何进行合理的设计提出了新的问题。此外,如此大的变形对地基及垃圾的稳定也带来了不可忽略的问题。
由图3可以看到,工况5的沉降整体呈锅底状分布状态,这主要与垃圾锥体荷载的施加方式(填埋方式:两边小中间大)和基底刚度假设为零的条件密切相关。分析认为,垃圾体逐层堆放压实后,是否会形成一定的垃圾体刚度,如何量化该刚度并考虑其对调节差异沉降有待于进一步的研究。图4三维沉降图(沉降单位:cm)反映了淋滤液收集排放系统位置的地基变形特征。由该三维变形图和计算分析发现,在各种工况下,管道系统的坡度都不满足相关规范要求(2%)。因此,设计时必须根据最不利工况对管道系统进行预设坡度,又由于不均匀沉降的原因,管道系统的设计长度也应适当加长。此外,还可以发现,即使在工况5的最不利条件下,管道体系的坡度降低后为1.39%,虽降幅最大为31%,但不会发生整体倒置的情况,不过局部管段会出现下凹现象,滤液产生淤积。此外,该管道体系的大变形对其承载力亦会产生影响,如果该区域垃圾体发生物理化学变化而导致温度较高,在较高的温度和应力应变条件下该系统的安全性和有效性值得探讨。从上述分析发现,垃圾填埋场的沉降和差异沉降在场区各体系设计过程中起着控制性作用。
4 结语
垃圾填埋场的地基沉降问题是传统的岩土工程问题,然而在赋予垃圾填埋场这种新型的土工构筑物以后,其地基沉降和差异沉降带来了一系列新的问题。大型垃圾填埋场的衬垫系统设计必须考虑地基沉降及其差异沉降,对于淋滤液排放收集系统和覆盖系统的设计不仅需要考虑场区地基沉降和差异沉降,还必须考虑由垃圾体本身的沉降,并将二者结合起来进行综合分析。在必要的时候应以各种沉降引起的变形对各系统进行控制性设计。复合型扩建垃圾填埋场更应详尽计算分析填埋高度不一致引起的不均匀沉降问题,尤其是原有垃圾堆体在新垃圾堆体荷载作用下的“二次沉降”问题等等。经众多工程计算与实测验证过的SFIA分析软件能全面考虑各个计算点间由于地基土质不同、填埋状态不同、填埋阶段不同造成的沉降差异,准确估算沉降和差异沉降,其在解决此类问题中有其独特的技术优势。
参考文献
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高速铁路软土地基沉降计算方法浅析 第7篇
1 计算方法
1.1 常规计算方法
按分层总和法计算最终沉降, 计算分层沉降时考虑瞬时沉降、主固结和次固结沉降。计算沉降速率时, 则采用Terzaghi的一维固结理论。这种方法采用了一系列假定, 与实际情况不完全符合, 但由于简单易用, 所需参数可在常规试验中确定, 因而仍是实际工程中国内外最通用的方法, 被纳入许多国家的规范。计算总沉降量S时, 一般情况下, 按瞬时沉降Sd与主固结Sc之和计算。当地基为泥炭土, 富含有机质黏土或高塑性黏土时, 应考虑计算次固结沉降Ss。
瞬时沉降Sd用弹性理论或一些经验公式计算;主固结沉降Sc的计算可用一维的e—lg p曲线或压缩模量Es, 也可用黄文熙提出的三维分析法或Skempton和Lambe法;次固结沉降Ss采用次固结系数计算。工程实际中经常采用主固结沉降乘以一个修正系数ms的方法来计算总沉降量。
1.2 有限元法
理论上, 这一方法可适合于任意的边界条件和加载方式, 可计入土层的不均匀性和土层性质的非线性特征等。
近30年来, 已经提出了大量的土体本构关系模型理论, 归纳起来有两大类:一是弹性非线性本构模型理论, 它以弹性理论为基础, 在各微小的荷载增量范围内, 把土看成弹性材料, 从一个荷载增量变化到另一个荷载增量, 土体的弹性常数发生变化以考虑非线性;二是弹塑性本构模型理论, 认为土体的变形包括弹性变形和塑性变形两部分, 把弹性理论和塑性理论结合超来建立土的本构关系模型。
在弹性非线性模型方面, 最常用的有E-μ和K-G弹性非线性模型。在软土问题计算中, Duncan-Chang的E-μ模型应用最广。其主要特点在于模型概念明确, 简单实用, 可以利用常规三轴剪切试验测定所需的计算参数。另外, 其计算结果近似地反映工程的实际情况, 特别是计算的沉降值与观测值具有较满意的一致性, 但水平位移相对较差。
用弹塑性模型成功地解决一些实际的土工问题不是很多。多数集中在应用改进的剑桥弹塑性模型上。国内沈珠江、黄文熙和殷宗泽各自的弹塑性模型的应用也取得了较为满意的结果。一般认为, 弹塑性模型的计算结果偏小。
1.3 曲线拟合法
鉴于固结沉降理论在很多情况下尚不能满足设计的要求, 因此, 用实际的沉降过程线推算固结度以及最终沉降量等, 是预压固结软土地基工程最重要和最基本的分析工作。国内外曾采用经验公式来预估沉降和时间的关系, 由此建立起来的数学模型有几种方法, 分别是三点法、双曲线法、指数曲线法、沉降速率法以及在日本比较常用的方法是浅岗法、星野法等等。在观测的时间具备了一定的条件后, 而后期的沉降往往推求上面就会出现误差很小的, 而这样就会用在软基的最终沉降的推求上面。通过各项资料中显示, 在各种方法中的预测精度与观测和预测的时间上面有着密不可分的关系, 同时在软基加固方法、对应的不同地质条件以及荷载条件上与适用性和预测精度都相互存在着问题。
1.4 反演分析法
反演分析法是近十几年发展起来的一项新技术, 它通过已有的沉降观测资料, 反演得到正分析中的某些输入参数, 使正分析得到的结果与实测沉降充分接近。如可以通过反演分析确定原位固结系数, 再根据Terzaghi的一维固结理论推算出最终的沉降和沉降量的发展过程。
1.5 人工神经网络法
人工神经网络法自20世纪80年代中后朝以来, 迅速发展为一个前沿研究领域, 并广泛应用于各个学科。近几年, 国外已将人工神经网络成功应用于岩土工程位移预测, 国内也已开始将人工神经网络用于岩土工程位移预测、砂土液化、边坡稳定、本构模型等领域。神经网络方法从模拟人脑的形象思维人手, 具有非线性、并行性、鲁棒性和强泛化性等特点, 对于处理具有非线性的岩土工程信息具有一定的发展前景。
2 结语
地基的沉降计算方法很多, 很难对它进行简单的归纳分类, 许多计算方法是相互渗透有机联系的。从现有的文献来看, 大致可分为以上几种。本文仅对高速铁路软土地基沉降计算方法进行了介绍, 不同的计算方法有不同的适应情况。在实际工程的沉降计算中, 要熟练的掌握各种方法才能在实际运用的过程中灵活地选择适合的计算方法。
参考文献
[1]王炳龙.高速铁路路基工程[M].中国铁道出版社, 2007.
[2]杨广庆, 等.高速铁路路基设计与施工[M].中国铁道出版社, 2008.
[3]刘大鹏, 等.地基基础[M].北京交通大学出版社, 2009.
浅析条形基础复合地基的沉降计算 第8篇
相对于筏板基础而言, 条形基础采用复合地基进行地基处理后, 其沉降计算要考虑相邻条形基础间的相互影响, 计算过程更加繁琐, 沉降计算结果具有更大的不确定性。以实际工程为例, 依据现有工程设计规范, 就条形基础复合地基沉降的计算方法进行了分析和探讨。
1工程案例
某工程为地下1层, 地上8层建筑, 框剪结构, 条形基础, 设计要求复合地基承载力特征值, 复合地基设计参数如表1所示。
注: * 为经验值。
基础落在第3层黄土状粉土层上, 天然地基承载力特征值fak= 120 k Pa, 经深宽修正后, 天然地基承载力仍不满足要求。地基的湿陷等级为I级 ( 轻微) , 可按一般地区的规定设计。综合考虑, 本工程采用夯实水泥土桩进行地基处理。夯实水泥土桩设计桩长4. 70 m, 施工桩长5. 00 m, 保护桩长0. 30 m, 桩径350 mm, 桩端进入4层粉土。桩体材料为水泥和土的混合料, 水泥与土的体积比为1 ∶ 6。水泥采用P. S. a32. 5级矿渣硅酸盐水泥。夯实水泥土桩单桩竖向承载力特征值取84 k N, 置换率取12. 57% , 计算复合地基承载力特征值fspk= 204. 23 k Pa, 满足设计要求。
2沉降计算分析
2. 1复合地基沉降计算方法
目前通常的做法是将复合地基沉降量分为两部分: 复合地基加固区变形量和加固区下卧层变形量, 按照《建筑地基处理技术规范》 ( JGJ79 - 2012) [1], 《建筑地基基础设计规范》 ( GB50007 - 2011) [2], 变形计算采用应力面积法。该计算方法简单, 在现阶段复合地基沉降计算中应用普遍, 沉降计算过程如下:
S—地基最终变形量 ( mm) ;
ΨS—沉降计算经验系数;
p0—对应于荷载效应准永久组合式的基础底面处的附加压力;
Esi—基础地面下第i层土的压缩模量;
zi、zi - 1—基础底面至第i、i - 1层土底面的距离;
—基础底面到第i层和第i - 1层土底面范围内的平均附加应力系数;
加固区下卧层压缩模量选取对应附加压力段的土层压缩模量, 复合土层的压缩模量可按下式计算:
以基础外轮廓线的左下角作为坐标原点建立坐标系, 将条形基础按纵、横向划分成若干个矩形基础, 按照应力叠加原理, 采用角点法进行计算。
2. 2条形基础复合地基沉降计算
在不考虑相邻基础影响的情况下, 选取较宽的条形基础进行沉降计算, 本次计算选用1点所在横向基础; 仅考虑横向基础影响时, 选取4个横向基础进行沉降计算; 当横向和纵向的基础影响均考虑时, 选取所有的横向和纵向基础进行计算, 此时应做好基础划分, 避免因横向和纵向基础交叉部位荷载的重复叠加导致沉降计算结果偏大情况的出现。
此外, 选取整个基础外轮廓所包围的基础范围, 按照筏板基础进行了沉降计算, 以期更好的分析基础间相互影响的大小。沉降计算时, 尽可能选取相邻位置勘察钻孔的土层资料, 计算了基础偏中间位置的4个点位和基础偏外侧的2个点的沉降, 沉降计算结果如表2所示。
3沉降计算结果分析
通过对上述计算结果进行分析, 可以得出以下几点:
( 1) 基础间的相互影响对于偏中间点位置的影响明显大于偏外侧的沉降计算点;
( 2) 条形基础复合地基沉降计算的重点是怎么划分条形基础, 避免荷载的重复叠加;
( 3) 条形基础复合地基沉降计算时, 应避免过度简化。即便如本工程这种条形基础面积占基础外轮廓所围成的面积达到72. 13% 的情况下, 简化成筏板基础进行沉降计算仍存在较大偏差, 除初步核算沉降量外, 沉降计算仍应按照基础实际形状, 合理划分沉降计算单元后再进行计算, 以免因沉降计算超出设计允许值而增加置换率或增加桩长, 造成复合地基设计过于保守, 增加工程成本, 产生浪费。
4结语
在目前地基基础设计对沉降要求越来越重视的情况下, 在进行条形基础下的地基沉降计算时, 应尽可能做好基础的划分, 使其更接近真实的基础形状, 避免因沉降计算的过度简化。同时, 鉴于目前地基变形计算理论仍有很大发展空间, 沉降计算理论值和实际沉降监测结果之间还有较大差距, 作为工程技术人员, 需要更好的将理论与实践相结合, 总结地区的设计经验, 更好地为工程建设服务。
摘要：条形基础下的复合地基沉降计算通常存在过度简化的问题, 本文通过一个工程案例, 计算了几种简化情况下的复合地基沉降量, 并对沉降计算结果进行了一定程度的分析和总结。
关键词：复合地基,沉降计算,条形基础
参考文献
[1]JGJ79-2012.建筑地基处理技术规范[M].北京:中国建筑工出版社, 2012.
关于高层建筑地基沉降与控制研究 第9篇
关键词：高层建筑;地基沉降;控制措施;原因研究
建筑物地基发生较大的沉降或者不均匀沉降，是建筑工程发生安全隐患和质量问题的重要原因之一，高层建筑地基基础的沉降问题可以引发地面塌陷、建筑物开裂等事故，受到业界广泛关注。必须在高层建筑施工的全过程进行有效的监测与控制，保证高层建筑工程的质量。
一、建筑结构不均匀沉降产生的原因研究
1、前期勘察工作不全面
我国的城市建设发展迅速，许多新建的高层建筑都集中于城乡结合地区，缺乏丰富的地质勘查资料，一般情况下，地质勘探报告中关于勘探点位间距过大或者没有充分的勘探点地质剖面图作为基础，导致地质剖面图缺乏可靠性。地质勘探中关于地基的软弱土层的情况分析不精准。
2、設计失误的影响
一些建筑结构设计人员对勘探资料的重要性不够重视，选用的地基处理方法不当，对局部不良地基土的处理没有引起充分的重视，忽视了处理后的局部地基同未处理地基的强度差异等，往往造成不良后果。房屋体形复杂过大，相邻建筑物太近，建筑设计与结构设计不协调也通常是设计人员忽视的地方。同时地基土本身的不均匀性，地基土并不是单一的匀质材料，但一些设计人员在设计中对其作了简化假定，使其单一化理想化。同时建筑规模越大，基坑的面积和深度也就越大。某某环球金融中心的地基是25米深，金茂大厦地基深达19米多。如此深的地基，可能会穿过数层地下含水层。施工降水使地下水位下降，会形成面积不等的“地下水漏斗”，对地下的生态环境产生非常不利的影响。
3、建筑结构不当的影响
一些建筑物附近存在较多的其他建筑物时，会对地基的稳定性能产生不良影响。建筑物周围有几次设施或机械设备震动时，地基会被多频率的震动引发变形或下沉。当建筑物附近有大型的开挖工程时，会因为水土流失，致使高层建筑物的地基发生滑移或者沉陷。建筑物周围如果存在交通主干道，地基会因长年累月的车辆振动而引发振密变形。当建筑物发生改建或者扩建、局部拆除和重组变动了原来地基的基础结构和工作状态时，如果增加了建筑物上部结构的负荷，使局部加强了基础结构的荷载，引发地基的不均匀沉降。
4、施工控制不严的影响
施工是地基沉降控制的重要环节，例如在基层施工前没有经过严格检验，扰动了地基土层;将已经建成的建筑物周围存放沉重的建筑材料等。工程的砖砌结构和砌筑的质量不合格、砂浆的强度不够、灰缝区分饱满度、砖砌和组砌不良、拉结筋不符合标准等，都会导致建筑物在竣工后发生不均匀沉降的后果。如果施工时地基处理不佳，或者缺乏细致的地质勘探程序，使施工对未能及时发现地下的不良地质状况，因而未做合理处理都可能引发地基不均匀沉降。高层建筑物竣工后投入使用时，一些意外事件发生：地下水管发生严重漏水导致地基局部沉降，或者前面讲过的地面负荷物过多引发地基局部下沉。
二、高层建筑地基沉降的控制措施
1、增强建筑结构整体刚度
（1）设置圈粱，在建筑物的墙体内设置钢筋砼圈梁。其作用是增强建筑物的整体性，提高砖石砌体的抗剪抗拉能力，在一定程度上能防止或减少裂缝的出现。圈梁设置于建筑物的底部或顶部，对于多层建筑可以隔层设置，考虑构造抗震设防时，应层层设置并与构造柱等共同协调考虑。
（2）设置沉降缝。在一些建筑中，尤其是民用建筑中，由于功能或美观的需要，往往采用多单元的组合形式，平面形状复杂，立面高差悬殊，使地基受力状态很不一致，导致沉降差异增大。立面的高差在不可避免时，可采取设置沉降缝的办法减少建筑物的不均匀沉降。用沉降缝将建筑物从屋面到基础分割成若干个独立的沉降单元，则使得建筑物的平面变得简单、长高比减小，从而有效减轻地基的不均匀沉降。
（3）控制建筑物的长高比，它是决定砖石结构房屋空间刚度的一个主要因素，实践证明，控制建筑物的长高比，在一定范围内能有效地减少建筑物的不均匀沉降;软土地基调查表明，对三层和三层以下砖石承重结构的建筑物，其长高比宜不大于2.5，当长高比大于2.5而小于3.5时，应尽量做到纵横不转折，其内横墙间距不宜过大。建筑物的功能要求有较大的长度，而不能满足一般长高比时，可用沉降缝断开。
（4）建筑平面应力求简单，高差不宜过大。建筑平面简单、高度一致的建筑物，基底应力较均匀，圈梁容易拉通，整体刚度好，即使沉降较大，建筑物也不易产生裂缝和损坏。软土地区由于层数差引起的损坏想象很为普遍，一般高差二层及二层以上者，常见有轻重不同的裂缝。在规划上，对高大密集建筑群进行控制，因为这种高大密集建筑群，会对地面沉降产生叠加效应。对于深度大于15米的深基坑工程，要监督进行危险性评估，条例还进一步严格地下水治理，明确除了特殊情况外，禁止在自来水管网到达区域，开采地下水。比如2011年，某某的地下水开采量，已经缩减到了2005年时的不足两成，年平均地面沉降量，由8.4mm减少到6mm。
2、积极进行沉降观察
沉降观测点的布设，每间隔8-12米设置一个，建筑物山墙必须在中部适中位置上设有观测点。框架式结构多层、高层建筑物的沉降观测点应设置在混凝土柱上。超高层建筑沉降点的设置还应征求设计单位的意见。沉降观测点布设位置、标高，应设置在外檐墙面上，正负零以上100-150mm处。公共建筑及超高建筑，由设计部门根据建筑物具体情况确定标高位置，如设计无要求时，可参照民用建筑沉降观测点的标高设置。沉降观测点均应配用当地统一编号的标志，其标志由当地建设工程质量监督管理总站统一监制、管理。
3、采用合理的施工措施
高层建筑施工过程中，埋设专用水准点和沉降观测点时应该严格遵循设计和相关标准的要求，进入主体结构的施工阶段时，对结构层的观测要至少每层一次，主体结构封顶以后，沉降观测的频率为最低两个月一次。工程监理机构应当及时进行检查和复测，并在工程质量评估材料中记录在册。在已经竣工的轻型建筑群四周，避免将大量的建筑材料或者土方等重物堆放在侧，防止地面堆载致使建筑物发生沉降。当地基的土质含有大量淤泥及淤泥质土时，开挖基坑时要尽量保持动土的原状结构，一般可以在坑底存留约20厘米的原土层，等到施工垫层阶段再铲除。当坑底的软土以及被扰动时，可先将扰动土层铲掉，回填上砂子和碎石。
4、加强多层住宅的沉降观测
要对原材料的进场验收过程严格控制，坚决避免将不合格的建材用于高层建筑的工程中;要严格检测施工的计量器具，并对计量工作的过程进行专人监督;在泥浆等软弱地基上进行施工时，要科学设置工程的程序，讲究施工方法的有效与合理，争取将不均匀沉降效果及时调整和降到最低。
综上所述，高层建筑地基沉降的引起因素很多，我们工程技术人员要努力提高技术水平，加强管理和控制力度，能找到科学的手段和方法预防各种不良因素的发生，加快创新发展，采取有效措施，使高层建筑的地基更加牢固，保证我国高层建筑领域的工程质量。
参考文献：
[1]谢珠，朱德康.超高层建筑深基坑工程降水研究[J].中国高新技术企业.2014（32）
饱和尾矿砂地基非线性沉降计算 第10篇
关键词：双曲线切线模量方程,载荷试验,饱和尾矿砂地基
0 引言
基于岩土工程的多样性与复杂性,很难准确地对地基变形与沉降进行计算[1],是整个地基基础工程中的的重大难题之一,普遍采用方法是根据规范提出的修正的分层总和法结合相应室内压缩试验指标进行计算,而这些基本试验参数因现场取样扰动、室内试验条件与工程实际情况不符等的因素的影响,难以准确地反映实际工程原状地基土的压缩特点,使得计算沉降量与实际沉降量有较大差值。
而依据原位试验得出的原状土相关参数计算地基变形与沉降,由于可以使计算结果更为接近实际结果[2]。饱和尾矿砂地基承载力较弱,对工程扰动极为敏感,在工程中应用较少。以工程实例为依托,以李仁平[3]、杨光华[4]、谢树彬[5]等提出的双曲线切线模量方程,拟合得到饱和尾矿砂地基的p-s曲线,并与工程实测结果进行对比,为同类型饱和尾矿库地基CFG桩的桩间土沉降估算提供一定参考。
1 双曲线拟合及两计算方法
1.1 双曲线拟合
地基土体的载荷试验p-s曲线一般可假设为双曲线方程[4,7]:
式中:a、b是双曲线拟合参数。
1.2 沉降计算方法[3,4]
式中:si是在荷载pi作用下地基沉降量;pzi是荷载pi在地基深度z处的附加应力值;△hi为计算地基沉降分层厚度,共分n层;
式中:Eti为荷载pi在深度z处的切线模量;E0为初始切线模量,由文献[4,6]通过公式(1)的拟合方程的相关参数求得;β为附加应力修正系数,一般取0.85~1.0;1/b=pf,bpzi=pzi/pf,pf为附加破坏应力,由地基极限承载力求得。
2 非线性沉降计算
2.1 依托工程及双曲线拟合计算结果
依托山西王繁高速公路项目,高速公路穿越该段越红尾矿库,地基为饱和细粒土质砂,室内试验结果表明该地基填料级配不良,为保证高速公路安全现场采用CFG桩进行处理。依据现场实测16-17#桩间土静载试验p-s曲线结果采用双曲线拟合公式(1)进行拟合,借鉴文献[4,7]中的方法得到所需相关拟合参数。
采用公式(2)沉降计算方法,计算16-17#桩间土在荷载作用下的沉降量,得到实测p-s与计算p-s关系曲线如图1示,其中β取1.0。
从图1可知,16-17#桩间土实测p-s曲线与双曲线拟合p-s结果较接近,因此采用方程(1)和沉降计算公式(2)得到的双曲线拟合p-s曲线能够在一定程度上反映实测p-s曲线的变化规律。同时这种沉降计算方法的计算值要略大于实测值,该沉降计算结果偏于安全。
2.2 分析β对双曲线拟合p-s与实测p-s结果的影响
当附加应力修正系数β变化时计算p-s与实测p-s曲线见图2。
由图2分析可知,对双曲线拟合计算公式(2)而言,当β减小时,当作用荷载大小相同时拟合计算的沉降量逐渐减小;β取0.95时,拟合p-s曲线与实测p-s曲线较为接近,β取0.9时对应的拟合计算结果比实测值略大,为偏安全考虑,β取0.95较为合理。
对该段饱和尾矿库地基填方高度3m,黄土路基,重度γ=15k N/m3,由荷载换算可看作大小为45k Pa的均布荷载作用于地基上,由图2双曲线拟合p-s曲线,对β取0.95时,得到在此荷载下的沉降量约为0.34mm。由此,可采用双曲线拟合沉降计算方法对同类型饱和尾矿砂地基CFG桩桩间土的沉降计算提供一定解决方法。
3 结论
(1)对该沉降计算方法,附加应力折减系数β取0.95时与实测结果更为接近。
(2)可估算同类型饱和尾矿砂地基,当填土路基换算荷载大小不同时CFG桩桩间土的沉降值。
参考文献
[1]杨光华.地基沉降计算的新方法[J].岩石力学与工程学报,2008,4(4):679-686.
[2]徐金明,汤永净.分层总和计算沉降的几点改进[J].岩土力学,2003,24(4):518-521.
[3]李仁平.用双曲线切线模量方程计算地基非线性沉降[J].岩土力学,2008,7(7):1987-1992.
[4]杨光华.基础非线性沉降的双曲线模型法[J].地基处理,1997(1):50-53.
[5]谢树彬,姬安宁,廖胜贤.用双曲线模拟载荷试验曲线方法探讨[J].岩土工程学报,1999,21(6):707-710.
[6]杨光华.地基非线性沉降计算的原状土切线模量法[J].岩土工程学报,2006,11(11):1927-1931.
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