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行擬合，確定原狀土相關參數，建立雙曲線切線模量方程，計算飽和尾礦砂地基的沉降，同時引入附加應力折減系數，在對比分析計算結果與實測沉降結果的基礎上，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雜性，很難準確地對地基變形與沉降進行計算[1]，是整個地基基礎工程中的的重大難題之一，普遍采用方法是根據規范提出的修正的分層總和法結合相應室內壓縮試驗指標進行計算，而這些基本試驗參數因現場取樣擾動、室內試驗條件與工程實際情況不符等的因素的影響，難以準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。

而依據原位試驗得出的原狀土相關參數計算地基變形與沉降，由于可以使計算結果更為接近實際結果[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，并與工程實測結果進行對比，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曲線一般可假設為雙曲線方程[4，7]：

式中：a、b是雙曲線擬合參數。

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[4，6]通過公式（1）的擬合方程的相關參數求得；？茁為附加應力修正系數，一般取0.85～1.0；1/b=pf，bpzi=pzi/pf，pf為附加破壞應力，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，地基為飽和細粒土質砂，室內試驗結果表明該地基填料級配不良，為保證高速公路安全現場采用CFG樁進行處理。依據現場實測16-17#樁間土靜載試驗p-s 曲線結果采用雙曲線擬合公式（1）進行擬合，借鑒文獻[4，7]中的方法得到所需相關擬合參數。

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，該沉降計算結果偏于安全。

2.2 分析β對雙曲線擬合p-s與實測p-s結果的影響

當附加應力修正系數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β減小時，當作用荷載大小相同時擬合計算的沉降量逐漸減??；β取0.95時，擬合p-s曲線與實測p-s曲線較為接近，β取0.9時對應的擬合計算結果比實測值略大，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 結論

（1）對該沉降計算方法，附加應力折減系數β取0.95時與實測結果更為接近。

（2）可估算同類型飽和尾礦砂地基，當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】

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

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

[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，2008，7（7）：1987-1992.

[4]楊光華.基礎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曲線方法探討[J].巖土工程學報，1999，21（6）：707-710.

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

[7]楊光華.殘積土上基礎非線性沉降的雙曲線模型的研究[C]//第七屆全國巖土力學數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.