软土地基处理的固结度与沉降分析

王敏，吴超

（1.桃江县建设工程质量安全监督站，湖南益阳 413400；2.湖南中为建设有限公司，长沙 410000）

软土地基处理的固结度与沉降分析

王敏1，吴超2

（1.桃江县建设工程质量安全监督站，湖南益阳 413400；2.湖南中为建设有限公司，长沙 410000）

通过结合软土地基处理工程实例，采用太沙基三维固结理论进行固结度计算，与实测孔隙水压力计算固结度进行对比，并按照固结度代表实时压缩量与最终压缩量比值的定义对沉降进行推算，与实测沉降进行对比分析。分析结果对研究软土地基处理工后沉降计算有一定的意义。

软土地基；固结度；沉降量

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.06.014

1 概述

软弱性黏土普遍存在于我国沿海地区和内陆，该土层在大部分情况下埋藏深，且具有含水量大、透水性差，强度低、压缩性高的特点，在软土地基上建大型工程，在荷载作用下很容易产生相当大的沉降和沉降差，而且由于其埋深大，渗透性差的特点，沉降往往延续的时间很长，所以，软土的沉降的计算与变形分析是一个不可忽视的问题，本文通过应用三维固结理论与实测孔隙水压力推算分别对该软土地基的固结度进行了计算，再通过固结度反推沉降量，与实测沉降数据进行对比的方法来分析不同的固结度计算方式合理性选取。

2 固结度计算理论

在土体均质、固相和液相在固结过程中体积不可压缩、渗流系数、压缩系数为常数等基本假定下，Terzaghi-Rendulic三维固结方式可表示为：

土层总的平均固结度是由径向平均固结度和竖向平均固结度共同作用引起的，平均总固结度Urz的表达式为：

径向固结度采用Barron的计算方式，竖向固结度沿用Terzaghi一维固结竖向固结度计算方法，代入式（2）可得：

3 实测固结度计算与沉降量推算

固结度是表征土的固结程度，是指土层或土样在某一级荷载下的固结过程中某一时刻孔隙水压力平均消散值或压缩量与初始孔隙水压力增量或最终压缩量的比值，对于弹性土体，反应孔隙水压力消散程度的固结度U等于变形比[2,3]。

式中,u0为初始孔隙水压力;u1为t时刻平均孔隙水压力。取实测孔隙水压力消散-时间曲线上任意两点，可求出β，代入式中即可求解固结度。

按照固结度代表在固结过程中某一时刻的压缩量与最终压缩量的比值，在沉降点的现场观测沉降曲线中，取任意点（t1，s1），则有

式中，s1为t时刻路基的沉降量，s∞为路基的最终沉降量。

4 工程实例计算分析

某工程经地质勘测地下存在大量软弱地基，软土厚度为5～10m，软土层含水量25%～35%，表现为夹层形式，软土底面一般都有砂、砾、碎石或强风化片麻岩层，由于该软弱层埋藏深，厚度大，工期允许的特点，采用堆荷载预压沙井排水的方式进行地基处理，并进行跟踪观测沉降量与孔隙水压力。该软土层物理力学参数如表1所示。

表1 软土层物理力学参数表

按照该工程370d的工程实测沉降量与空隙水压力值，该试验点填土高度H=6.35m，可求得（3）式中的β=0.0036，相关参数代入式（3），计算软土370d的土层固结度为，Urz=93.3%。

按照实测的孔隙水压力结果代入式（4）可得计算固结度，计算结果如图1所示。

取沉降-时间曲线上任意一点进行反推计算，其最终沉降量为0.456m，根据不同方法计算的软土固结度分别推求路基的最终沉降量[3]，结果如表2。

图1 孔隙水压力推算固结度时程图

表2 固结度与最终沉降量计算对比表

5 结语

1）太沙基三维固结理论计算软粘土固结度是比较有效迅速的计算方法，计算结果与实测相近。

2）孔隙水压力由于受施工现场气候、工况等影响，计算固结度结果偏小，偏于保守，在实际工程中，孔隙水压力数据应该及时监控分析，以保证工程的稳定性得到合理的控制。

3）固结度反算沉降量与实测数据相似，固结理论计算值与实测值相近，孔压计算值偏大，说明固结理论计算更贴近工程实况，在误差允许范围内，两种方法都具有很大的可行性，可用于工后沉降的控制与计算。

4）由于研究条件有限，没有良好的室内试验成果以支持工程数值模拟，没能更好的提供对比研究，对于一些复杂的工程问题，应选择更合理的软土本构模型对工程进行数值模拟对比分析，以减小计算误差。

【1】JGJ79—2012建筑地基处理技术规范[S]．

【2】赵辉，李粮纲.堆载预压排水固结法加固软土地基固结度分析[J]．探矿工程，2005（3）:9-11．

【3】孟庆新.软土路基变形分析与沉降预测[D].天津：河北工业大学, 2006.

【4】王敏.堆载预压处理软土路基沉降规律研究[D].长沙：中南林业科技大学，2009.

The Consolidation Degree and Settlement Analysis of Soft Clay Foundation

WANG Min1，WU Chao2
（1.TaojiangConstructionQualityandSafetySupervisionStation,Yiyang 413400，China曰2.HunanZhongweiConstructionCompanyLimited,Changsha 410000，China）

With the example of soft clay operation project,we calculate the consolidation degree by the theory of Terzaghi three-dimensional consolidation,compared the result with the consolidation degree calculated by measured pore pressure,and analyzed settlement basedonthedefinition ofconsolidationdegreerepresent theratioofreal-timecompressandfinal compress，withthe compare of measuredsettlement.Thustheanalysisresultcouldofferthesupporttotheresearchofthesettlementafterconstruction.

softclay曰consolidationdegree曰settlement

TU471+.8

A

1007-9467（2016）06-0067-02

2016-02-17

王敏（1984～），男，湖南益阳人，工程师，从事建筑工程研究，（电子信箱）154665873@qq.xom。