飽和尾礦砂地基非線性沉降計算

鄭小艷　王景霞

【摘 要】以雙曲線方程對載荷試驗曲線進(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，計算飽和尾礦砂地基的沉降，同時引入附加應(yīng)力折減系數(shù)，在對比分析計算結(jié)果與實測沉降結(jié)果的基礎(chǔ)上，得出：這種計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算提供參考。

【關(guān)鍵詞】雙曲線切線模量方程；載荷試驗；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)確地對地基變形與沉降進(jìn)行計算[1]，是整個地基基礎(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)壓縮試驗指標(biāo)進(jìn)行計算，而這些基本試驗參數(shù)因現(xiàn)場取樣擾動、室內(nèi)試驗條件與工程實際情況不符等的因素的影響，難以準(zhǔn)確地反映實際工程原狀地基土的壓縮特點，使得計算沉降量與實際沉降量有較大差值。

而依據(jù)原位試驗得出的原狀土相關(guān)參數(shù)計算地基變形與沉降，由于可以使計算結(jié)果更為接近實際結(jié)果[2]。飽和尾礦砂地基承載力較弱，對工程擾動極為敏感，在工程中應(yīng)用較少。以工程實例為依托，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，并與工程實測結(jié)果進(jìn)行對比，為同類型飽和尾礦庫地基CFG樁的樁間土沉降估算提供一定參考。

1 雙曲線擬合及兩計算方法

1.1 雙曲線擬合

地基土體的載荷試驗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 非線性沉降計算

2.1 依托工程及雙曲線擬合計算結(jié)果

依托山西王繁高速公路項目，高速公路穿越該段越紅尾礦庫，地基為飽和細(xì)粒土質(zhì)砂，室內(nèi)試驗結(jié)果表明該地基填料級配不良，為保證高速公路安全現(xiàn)場采用CFG樁進(jìn)行處理。依據(jù)現(xiàn)場實測16-17#樁間土靜載試驗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）沉降計算方法，計算16-17#樁間土在荷載作用下的沉降量，得到實測p-s與計算p-s關(guān)系曲線如圖1示，其中β取1.0。

從圖1可知，16-17#樁間土實測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測p-s曲線的變化規(guī)律。同時這種沉降計算方法的計算值要略大于實測值，該沉降計算結(jié)果偏于安全。

2.2 分析β對雙曲線擬合p-s與實測p-s結(jié)果的影響

當(dāng)附加應(yīng)力修正系數(shù)β變化時計算p-s與實測p-s曲線見圖2。

由圖2分析可知，對雙曲線擬合計算公式（2）而言，當(dāng)β減小時，當(dāng)作用荷載大小相同時擬合計算的沉降量逐漸減?。沪氯?.95時，擬合p-s曲線與實測p-s曲線較為接近，β取0.9時對應(yīng)的擬合計算結(jié)果比實測值略大，為偏安全考慮，β取0.95較為合理。

對該段飽和尾礦庫地基填方高度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β取0.95時，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算方法對同類型飽和尾礦砂地基CFG樁樁間土的沉降計算提供一定解決方法。

3 結(jié)論

（1）對該沉降計算方法，附加應(yīng)力折減系數(shù)β取0.95時與實測結(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CFG樁樁間土的沉降值。

【參考文獻(xiàn)】

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[3]李仁平.用雙曲線切線模量方程計算地基非線性沉降[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.

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[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]//第七屆全國巖土力學(xué)數(shù)值分析與解析方法討論會論文集.大連：大連理工大出版社，2001：168-171.