鄭小艷　王景霞

【摘 要】以雙曲線方程對(duì)載荷試驗(yàn)曲線進(jìn)行擬合，確定原狀土相關(guān)參數(shù)，建立雙曲線切線模量方程，計(jì)算飽和尾礦砂地基的沉降，同時(shí)引入附加應(yīng)力折減系數(shù)，在對(duì)比分析計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)沉降結(jié)果的基礎(chǔ)上，得出：這種計(jì)算方法能反映地基非線性沉降變形特征，可為同類型飽和尾礦砂地基樁間土的沉降計(jì)算提供參考。

【關(guān)鍵詞】雙曲線切線模量方程；載荷試驗(yàn)；飽和尾礦砂地基

Nonlinear Settlement Computation of the Saturated Tailing Sand Foundation

ZHENG Xiao-yan WANG Jing-xia

（Zhengzhou University of Science and Technology，Zhengzhou Henan 450064， China）

【Abstract】Hyperbolic curve was adopt to match the load test curve， and the related parameters of undisturbed soil could be determined， the equation of hyperbola curve tangent modulus was set up， to calculate the soil settlement of saturated tailing sand foundation， and by introducing the reduction factor of additional stress， on the basis of analysis and comparison were made to the calculated settlement and the measured settlement， obtained that， this method could reflect the nonlinear deformation characteristics of foundation， it could provide references to the settlement calculation of soil between pipes of saturated tail sand foundation with the same type.

【Key words】Hyperbolic curve tangent modulus equation； Load test； Saturated tailing sand foundation

0 引言

基于巖土工程的多樣性與復(fù)雜性，很難準(zhǔn)確地對(duì)地基變形與沉降進(jìn)行計(jì)算[1]，是整個(gè)地基基礎(chǔ)工程中的的重大難題之一，普遍采用方法是根據(jù)規(guī)范提出的修正的分層總和法結(jié)合相應(yīng)室內(nèi)壓縮試驗(yàn)指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，而這些基本試驗(yàn)參數(shù)因現(xiàn)場(chǎng)取樣擾動(dòng)、室內(nèi)試驗(yàn)條件與工程實(shí)際情況不符等的因素的影響，難以準(zhǔn)確地反映實(shí)際工程原狀地基土的壓縮特點(diǎn)，使得計(jì)算沉降量與實(shí)際沉降量有較大差值。

而依據(jù)原位試驗(yàn)得出的原狀土相關(guān)參數(shù)計(jì)算地基變形與沉降，由于可以使計(jì)算結(jié)果更為接近實(shí)際結(jié)果[2]。飽和尾礦砂地基承載力較弱，對(duì)工程擾動(dòng)極為敏感，在工程中應(yīng)用較少。以工程實(shí)例為依托，以李仁平[3]、楊光華[4]、謝樹彬[5]等提出的雙曲線切線模量方程，擬合得到飽和尾礦砂地基的p-s曲線，并與工程實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，為同類型飽和尾礦庫(kù)地基CFG樁的樁間土沉降估算提供一定參考。

1 雙曲線擬合及兩計(jì)算方法

1.1 雙曲線擬合

地基土體的載荷試驗(yàn)p-s曲線一般可假設(shè)為雙曲線方程[4，7]：

式中：a、b是雙曲線擬合參數(shù)。

1.2 沉降計(jì)算方法[3-4]

式中：si是在荷載pi作用下地基沉降量；pzi是荷載pi在地基深度 z處的附加應(yīng)力值；？駐hi為計(jì)算地基沉降分層厚度，共分n層；

Eti=E0（1-？茁bpzi）2/？茁（3）

式中：Eti為荷載pi在深度z處的切線模量；E0為初始切線模量，由文獻(xiàn)[4，6]通過公式（1）的擬合方程的相關(guān)參數(shù)求得；？茁為附加應(yīng)力修正系數(shù)，一般取0.85～1.0；1/b=pf，bpzi=pzi/pf，pf為附加破壞應(yīng)力，由地基極限承載力求得。

2 非線性沉降計(jì)算

2.1 依托工程及雙曲線擬合計(jì)算結(jié)果

依托山西王繁高速公路項(xiàng)目，高速公路穿越該段越紅尾礦庫(kù)，地基為飽和細(xì)粒土質(zhì)砂，室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果表明該地基填料級(jí)配不良，為保證高速公路安全現(xiàn)場(chǎng)采用CFG樁進(jìn)行處理。依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)16-17#樁間土靜載試驗(yàn)p-s 曲線結(jié)果采用雙曲線擬合公式（1）進(jìn)行擬合，借鑒文獻(xiàn)[4，7]中的方法得到所需相關(guān)擬合參數(shù)。

Tab.1 Fitting parameters

采用公式（2）沉降計(jì)算方法，計(jì)算16-17#樁間土在荷載作用下的沉降量，得到實(shí)測(cè)p-s與計(jì)算p-s關(guān)系曲線如圖1示，其中β取1.0。

從圖1可知，16-17#樁間土實(shí)測(cè)p-s曲線與雙曲線擬合p-s結(jié)果較接近，因此采用方程（1）和沉降計(jì)算公式（2）得到的雙曲線擬合p-s曲線能夠在一定程度上反映實(shí)測(cè)p-s曲線的變化規(guī)律。同時(shí)這種沉降計(jì)算方法的計(jì)算值要略大于實(shí)測(cè)值，該沉降計(jì)算結(jié)果偏于安全。

2.2 分析β對(duì)雙曲線擬合p-s與實(shí)測(cè)p-s結(jié)果的影響

當(dāng)附加應(yīng)力修正系數(shù)β變化時(shí)計(jì)算p-s與實(shí)測(cè)p-s曲線見圖2。

由圖2分析可知，對(duì)雙曲線擬合計(jì)算公式（2）而言，當(dāng)β減小時(shí)，當(dāng)作用荷載大小相同時(shí)擬合計(jì)算的沉降量逐漸減小；β取0.95時(shí)，擬合p-s曲線與實(shí)測(cè)p-s曲線較為接近，β取0.9時(shí)對(duì)應(yīng)的擬合計(jì)算結(jié)果比實(shí)測(cè)值略大，為偏安全考慮，β取0.95較為合理。

對(duì)該段飽和尾礦庫(kù)地基填方高度3m，黃土路基，重度γ=15kN/m3，由荷載換算可看作大小為45kPa的均布荷載作用于地基上，由圖2雙曲線擬合p-s曲線，對(duì)β取0.95時(shí)，得到在此荷載下的沉降量約為0.34mm。由此，可采用雙曲線擬合沉降計(jì)算方法對(duì)同類型飽和尾礦砂地基CFG樁樁間土的沉降計(jì)算提供一定解決方法。

3 結(jié)論

（1）對(duì)該沉降計(jì)算方法，附加應(yīng)力折減系數(shù)β取0.95時(shí)與實(shí)測(cè)結(jié)果更為接近。

（2）可估算同類型飽和尾礦砂地基，當(dāng)填土路基換算荷載大小不同時(shí)CFG樁樁間土的沉降值。

【參考文獻(xiàn)】

[1]楊光華.地基沉降計(jì)算的新方法[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2008，4（4）：679-686.

[2]徐金明，湯永凈.分層總和計(jì)算沉降的幾點(diǎn)改進(jìn)[J].巖土力學(xué)，2003，24（4）：518-521.

[3]李仁平.用雙曲線切線模量方程計(jì)算地基非線性沉降[J].巖土力學(xué)，2008，7（7）：1987-1992.

[4]楊光華.基礎(chǔ)非線性沉降的雙曲線模型法[J].地基處理，1997（1）：50-53.

[5]謝樹彬，姬安寧，廖勝賢.用雙曲線模擬載荷試驗(yàn)曲線方法探討[J].巖土工程學(xué)報(bào)，1999，21（6）：707-710.

[6]楊光華.地基非線性沉降計(jì)算的原狀土切線模量法[J].巖土工程學(xué)報(bào)，2006，11（11）：1927-1931.

[7]楊光華.殘積土上基礎(chǔ)非線性沉降的雙曲線模型的研究[C]//第七屆全國(guó)巖土力學(xué)數(shù)值分析與解析方法討論會(huì)論文集.大連：大連理工大出版社，2001：168-171.