韓 偉

（福建林業(yè)職業(yè)技術(shù)學院 工程系， 福建 南平 353000）

國內(nèi)已有高速公路的實測沉降變形資料分析，已總結(jié)提出了高速公路荷載作用下:天然軟土地基(或砂墊層處理)、排水預(yù)壓法(塑料板排水)加固軟土地基、粉體攪拌樁加固軟土地基、強夯法加固地基等的沉降變形規(guī)律。并通過理論分析，提出了實用的高速公路沉降預(yù)測估算方法。根據(jù)軟土地基不同填土高度、不同設(shè)計參數(shù)的符合地基與沉降變形規(guī)律與沉降變形的定量關(guān)系，特別是針對高速公路分級施工的特點，建立了分級施工的路堤沉降預(yù)測方法。在軟土的工程地質(zhì)方面，盡管各地區(qū)軟土有其共性，但不可否認的是，由于其成因和沉積環(huán)境的不同，各地區(qū)的軟土工程建設(shè)中仍然體現(xiàn)出各自的特性。利用工程建設(shè)時的地質(zhì)和地基變形資料對各地軟土工程地質(zhì)特性進行宏觀分析、對比和總結(jié)，為該區(qū)今后的工程建設(shè)提供經(jīng)驗依據(jù)，依然是一件很有意義的工作。

1復合地基沉降計算

1.1 加固區(qū)層壓縮量S1的計算方法

（1）復合模量法。將復合地基加固區(qū)中樁體和土體兩部分視為一復合土體，采用復合壓縮模量來評價復合土體的壓縮性，并采用分層總和法計算加固區(qū)土層壓縮量。在復合模量法中，將加固區(qū)土層分成n層，每層復合土體的復合壓縮模量為，加固區(qū)土層壓縮量表達式為

式中△Pi為第i層復合土上附加應(yīng)力增量；

Hi為第i層復合土層的厚度。

豎向增強體復合地基復合土壓縮模量通常采用面積加權(quán)平均法計算，即

或

式中,Eps為樁體壓縮模量；Ess為樁間土壓縮模量；m為復合地基置換率。

復合模量法是等應(yīng)變條件下的推導結(jié)果，對于基礎(chǔ)和下臥層均為剛性的復合地基有一定的合理性。然而，在道路土程中，除了下臥層具有一定的壓縮性外，在復合地基與路基之間還常設(shè)置一定厚度的墊層，導致樁體向下臥層和墊層有一定的刺入量，也就不再符合等應(yīng)變條件。若在這種情況下仍采用復合模量法，即要求樁體變形和樁間土變形一致，實際由樁間土承擔的荷載被假設(shè)轉(zhuǎn)移到了樁體上，就會高估樁體的承載能力而低估樁間土的抗壓縮能力，致使計算結(jié)果偏小，給工程安全造成隱患。

然而，下臥層具有一定的壓縮性，在復合地基與基礎(chǔ)之間常設(shè)置具有壓縮性的墊層，導致樁體向下臥層和墊層有一定的刺入量，等應(yīng)變條件失效。若在等應(yīng)變條件失效的情況下仍采用復合模量法，即要求樁體變形和樁間土變形一致，實際由樁間土承擔的荷載被人為地轉(zhuǎn)移到了樁體上，因而夸大了樁體的作用。對于柔性基礎(chǔ)下和路堤下的復合地基，這種夸大作用更為明顯。但復合模量法采用平均基底壓力計算沉降，計算時采用的樁間土荷載大于樁間土實際承擔的荷載，一定程度上彌補了夸大樁體作用的缺陷，但其力學概念不明確。吳慧明通過有限元分析證實，在剛性基礎(chǔ)下復合模量法具有較強的適用性，但在柔性基礎(chǔ)下其計算結(jié)果明顯偏小。

(2)應(yīng)力修正法。在豎向增強體復合地基中，增強體的存在使作用在樁間土上的荷載密度比作用在復合地基上的平均荷載密度要小。在采用應(yīng)力修正法計算壓縮量時，根據(jù)樁間土分擔的荷載，按照樁間土的壓縮模量，采用分層總和法計算加固區(qū)土層的壓縮量。在計算分析中忽略增強體的存在。

應(yīng)力修正法雖然形式簡單，但在設(shè)計計算中應(yīng)力修正系數(shù)是較難合理確定的。復合地基置換率m值是可由設(shè)計人員確定的，應(yīng)該說是明確的，但樁土應(yīng)力比n值的影響因素較多，很難選用合理值，特別是當樁土相對剛度較大時。另外在設(shè)計計算中忽略增強體的存在將使計算值大于實際壓縮量。采用該法計算壓縮量往往偏大。

(3)樁身壓縮量法。在荷載作用下復合地基加固區(qū)的壓縮量也可通過計算樁身壓縮量來得到。設(shè)樁底端刺入下臥層的沉降變形量為△，則相應(yīng)加固土層的壓縮量S1的計算式為

式中，Sp為樁身壓縮量。

在樁身壓縮量法中根據(jù)作用在樁體上的荷載和樁體變形模量計算樁身壓縮量。樁身壓縮量法需要計算樁身的應(yīng)力，但是樁身應(yīng)力計算牽涉到摩阻力的分布、端承力的大小以及樁頂應(yīng)力等極難獲得的量值，即使在最為簡單的情況下，如假設(shè)摩阻力均勻分布和端承力為零的情況，也要牽涉到計算樁土應(yīng)力比n值，n值也不易獲得。特別是對于碎石樁復合地基，以上計算將更加復雜，因此，該法不適合于碎石樁復合地基。

在以上三種復合地基加固區(qū)壓縮量的算法中，相比較而言復合模量法使用比較方便，也是目前碎石樁復合地基沉降計算時通常選用的方法。

但上述方法實際上是假設(shè)了土體和樁體只產(chǎn)生垂直方向的單向壓縮，且壓縮應(yīng)變相等。對剛性荷載和剛性樁，這些假定是可取的，但對象路堤填土這樣的柔性荷載及碎石樁這樣的散體材料樁，樁與土的壓縮應(yīng)變是不相等的，而且有明顯的徑向變形。若簡單套用上述方法，理論上明顯不合理，將產(chǎn)生較大誤差。

高新技術(shù)供應(yīng)鏈信息共享作為供應(yīng)鏈能力提升的重要環(huán)節(jié)，對供應(yīng)鏈間各成員企業(yè)的發(fā)展具有及其重要的作用。在以往的信息共享評價指標體系中，較多為定性的指標，因此擬用問卷調(diào)查法獲取實驗數(shù)據(jù)，運用DEA方法具體從規(guī)模效率、規(guī)模收益、綜合效率、純技術(shù)效率、投入冗余和產(chǎn)出不足等方面進行分析評價。DEA方法一方面可以對DMU的相對效率給出評價和測算，另一方面還可以表明DMU不是有效性的原因以及改進空間。該方法運用的是帕累托最優(yōu)原理，通過投入、產(chǎn)出判斷標準進行衡量，只有兩種判斷標準都被拒絕時，該決策單元才是完全有效的。

2.2 下臥層土層壓縮量S2的計算方法：

下臥層土層壓縮量S2的計算常采用分層總和法計算，即

式中，e1i為根據(jù)第i分層的自重應(yīng)力平均值(即)P1i從的壓縮曲線上得到的相應(yīng)的孔隙比；σci，σc（i-1）分別為第i分層土層底面處和頂面處的自重應(yīng)力；

e2i根據(jù)第i分層的自重應(yīng)力平均值((即)P1i與附加應(yīng)力平均值(即)P2i從的壓縮曲線上得到的相應(yīng)的孔隙比；

σci，σc（i-1）分別為第i分層土層底面處和頂面處的附加應(yīng)力；Hi為第i分層土的厚度；ai為第i分層土的壓縮系數(shù)；Ei為第i分層土的壓縮模量；

欲確定上式中復合地基下臥層的附加應(yīng)力增量□Pi，需要知道傳遞到下臥層頂面的荷載。目前在工程實踐中，常采用以下方法計算下臥層頂面的荷載。

（1）壓力擴散法。如圖1所示，若復合地基上作用荷載為p，復合地基加固區(qū)壓力擴散角為β，則作用在下臥土層上的荷載Pt，可用下式計算

式中，B為復合地基上荷載作用的寬度；D為復合地基上荷載作用的長度；H為復合地基加固區(qū)厚度；β 為復合地基加固區(qū)應(yīng)力擴散角

圖1 壓力擴散法簡圖

實踐中可以查表1確定壓力擴散角β：

表1 壓力擴散角

對于復合地基中下臥層的沉降計算通常采用壓力擴散法。但公式中壓力擴散角的合理選用是計算中的主要問題。

（2）等效實體法。將復合地基加固區(qū)視為一等效實體，作用在下臥層上的荷載面與作用在復合地基上的相同。在等效實體四周作用有側(cè)摩阻力，設(shè)其密度為f，則復合地基加固區(qū)下臥土層上荷載密度Pt，可用下式計算：

圖4 等效實體法簡化圖形

對于平面應(yīng)變情況，上式可改寫為：

應(yīng)用等效實體法計算復合地基下臥層頂面荷載的關(guān)鍵是周圍土體對等效實體摩阻力的確定，目前還沒有一個被普遍接受的確定方法。

3 結(jié)語

本章通過對地基沉降理論，軟土路基沉降及變形的機理的回顧，研究了軟土地基最終沉降量計算的理論依據(jù)，探討了軟土地基固結(jié)與沉降的相互關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上對復合地基的沉降理論進行了簡要介紹。主要包括：

（1）簡要介紹了天然地基土的沉降計算理論，并在此基礎(chǔ)上比較了各理論的適用范圍；

（2）分析了各種固結(jié)理論的特性，提出了適用于高速公路沉降的固結(jié)理論；

（3）簡要介紹了復合地基最終沉降量的彈性理論計算方法，并結(jié)合已有的理論進行了分析，提出了不同計算方法的適用性；

（4）從力學原理出發(fā)，分析了公路軟土路基的變形及沉降機理；

（5）對復合地基的樁土共同作用原理進行了簡要說明。

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