路基沉降規律影響因素分析研究

寧湘 夏劍

1 概述

控制路基在使用期內不發生較大沉降和不均勻沉降，是保證路基安全、穩定的關鍵。為此需準確地評測地基固結度，判斷工后沉降是否小于允許值，并合理確定路面施工時間。堆填預壓過程將引起土體內超孔隙水壓力急劇增大，而堆填完成后，超孔隙水壓力不斷消散，當超孔水壓力消散為零時，土體固結完成［1］。目前，在固結計算中太沙基一維固結理論應用較廣泛。本文應用上述理論對不同地質條件、施工方法和處理方法的地基沉降、固結速度變化規律進行了研究，并就填土速率對預壓期和總工期的影響以及不同土層分布對堆載預壓效果等方面進行了探討。

Biot固結理論考慮了雙向排水，其計算過程相對繁瑣、復雜，很難得出解析解。但隨著計算機技術的不斷進步，通過將Biot固結理論與有限元計算有機結合，使對土體固結計算更加可靠［2］。但有限元法使用條件較苛刻，這限制了其在地基設計中的應用。

2 太沙基固結計算方法

目前，設計單位主要是采用太沙基單向固結理論來評定固結時間和工后沉降是否滿足設計要求。在x—z二維坐標系內的單向固結微分方程為:

其中，u為超孔隙水壓力;Cv為固結系數。

利用粘土層處于雙向排水條件下的初始條件和邊界條件，采用分離變量法求得式(1)的特解:

1)土層瞬時加載的平均固結度解為:

其中，M=π/2(2m－1)，m為正整數;H為最大滲徑長度。

2)在線性加載條件下的解為:

其中，T為加載歷時;t為加載過程中的某一時刻;H，M意義同前。……