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高速公路路基沉降分析论文摘要：在高速公路软土地基路段的建设过程中考虑到软土地基的复杂性为了控制施工进度指导后期的施工组织与安排如何正确计算路基的工后沉降是一个重要问题本文介绍了用于路基沉降计算的常用方法和一些新方法并对它们的优缺点进行了剖析同时对各种方法的计算结果与实际情况作了比较为准确计算路基的沉降量提供了方法上的参考。关键词：高速公路；路基沉降；沉降计算1．前言在公路施工过程中为了控制施工进度指导后期的施工组织与安排同时保证路基的稳定与适用需要对路基的最终沉降量进行计算预测。高速公路对地基要求甚高为了实现其“安全、舒适、高速”的服务目的在使用年限内不应出现较大的工后沉降同时还应避免不均匀沉降的发生。随着我国“五纵七横”高速公路网的全面展开高填方路堤和软土路基也越来越多如何准确地预测它们的沉降量将会是高速公路建设中的一个重要课题。目前用于计算沉降的方法很多主要有传统计算方法、根据现场实测资料推测的经验公式法、数值计算法等。本文拟在对传统的计算方法作一总结的同时侧重于对新的计算方法作一介绍。2．传统计算方法经典的沉降计算方法将沉降分为瞬时沉降、固结沉降和次固结沉降三部分。瞬时沉降包括两部分：由地基的弹性变形产生的和由地基塑性区的开展继而扩大所产生的侧向剪切位移引起的。对于固结沉降的计算主要采用分层总和法。次固结沉降常采用分层总和法根据里蠕变试验确定参数求解。最终沉降量的计算通常采用固结沉降值乘以经验系数的方法。2.1分层总和法分层总和法是先求出路基土的竖向应力然后用室内压缩曲线或相应的压缩性指标压缩系数或压缩模量分层求算变形量再总和起来的方法这种方法没有考虑路基土的前期应力。e-lgp曲线法可以克服这个不足能够求出正常固结、超固结和欠固结情况下路基土的沉降。但这两者都是完全侧限条件下的变形计算方法所以司开普顿和比利提出利用半经验的方法来解决这个问题。关于分层总和法的介绍比较多这里不再赘述。使用该方法有一点必须引起重视就是压缩层深度的选择这可以从位移场角度和应力场角度加以考虑具体可参见参考文献[1]。2.2应力路径法[2]直接用有效应力路径法来计算沉降的步骤是：①在现场荷载下估计路基中某些有代表性(例如土层的中点)土体单元的有效应力路径；②在试验室做这些土体单元的室内试验复制现场有效应力路径并量取试验各阶段的垂直应变；③将各阶段的垂直应变乘上土层厚度即得初始及最后沉降。有效应力路径法可以克服估计初始超孔隙压力以及固结沉降的街接上存在不够合理的地方这个缺点但它无法避免用弹性理论来计算土体中的应力增量。3．现场实测资料推测沉降由于荷载作用下路基沉降需要一段时间才能完成所以通过前期的沉降观测资料可以推算路基的最终沉降量。3.1对数配合法由路基固结度常用式U=1-ae-bt及其定义式在实测的初期沉降-时间曲线上任意取3点且使它们之间的时间间隔相等可得最终沉降量。为了使推算结果精确一些时间间隔值尽可能取大一些这样对应的沉降差值就要大一些。3.2双曲线配合法该法认为时间沉降量为一双曲线可由此确定路基的沉降量。但用该公式的计算结果与实测比较后发现偏离较大[3]推算的最终沉降量也偏大如果沉降过程的观测历时较长而且在求算最终沉降量时着重于后一阶段的沉降曲线的话就可得到较好的结果。双曲线配合法模型简单实用预测值较实测值稍微偏大偏于保守但对工程沉降预测有利。3.3指数函数配合法指数函数配合法即在沉降时间关系曲线上取最大横载段内的三点并使三点的时间间隔相等将三点的时间与相应的沉降代入固结度的常用式U=1-ae-bt即可得指数函数配合法的具体表达式由于上述方法中采用了实测的三点时间和对应沉降值该方法又称三点法三点的选择以沉降曲线趋于稳定的阶段且三点间隔尽可能大最为有利此时推算的沉降值最准确。4．其他计算方法4.1原位试验法[4]通过原位试验来确定沉降量的方法主要有：平板载荷试验法、静力触探法、标准贯入试验法和旁压试验法。其中平板载荷试验法主要适用于砂土地基该方法是对一定面积逐级施加荷载增量并测量由这些增量所引起的沉降可得到荷载与沉降的关系曲线该方法通常要进行尺寸效应修正。静力触探法如标准贯入试验法是利用由大量的资料分析所得到的这些试验结果与土的压缩性指标之间的关系来计算沉降。旁压试验法是用旁压试验得到的模量应用弹性理论得到预估沉降量该方法将沉降分为二部分：由球形应力张量引起的沉降和由偏斜应力张量引起的沉降。4.2有限单元法[5]有限单元法是将地基和结构作为一个整体来分析将其划分网格形成离散