CN113700057B - 一种地基沉降量的测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种地基沉降量的测量方法，在现场进行目标区域地基土的孔压静力触探测试，获得地基土体的分层及各层土体中的锥尖阻力、孔隙水压力；进而得出经孔压修正的锥尖阻力；根据修正的锥尖阻力，得出各层土体在不同压力下的压缩模量；根据目标区域的填筑过程，计算出地基各土层中面上的附加土压力随时间的变化过程数据；根据压缩模量及其随压力的变化过程数据，计算出每层土体在附加压力下的沉降量；将各土层的计算沉降量相加，得到目标区域地基的总沉降量。该方法相比于取土进行室内试验，既减少了对土样的扰动，又能保证获取土体参数时的条件与实际一致，从而使土体参数取值更真实，得出的地基沉降量准确度更高。

Description

一种地基沉降量的测量方法
技术领域
本发明涉及土建工程技术领域，特别涉及一种地基沉降量的测量方法。
背景技术
地基沉降的计算与预测在工程实际中已有很广泛的应用，其计算方法大致分为三类：①基于太沙基固结理论的理论公式法。如分层总和法、应力路径法；②基于Biot固结理论的有限元法；③根据实测沉降-时间曲线的经验公式法，如双曲线模型、指数模型、浅岗法、星野法等。但是，有限元法计算的工作量大、计算参数多且不易确定、误差大，因此很难在实际工程中得到普遍应用；而根据特定的土在特定填筑条件下的沉降数据建立的经验公式，推广到其它土质或条件时存在可靠性的问题。
相对而言，一维固结理论法较为简单，所以应用较多，我国现行的建筑地基基础设计规范也是采用这种方法(式1)。
Figure BDA0003264426460000011
S---地基总沉降量；
Ψs---沉降计算经验系数；
n---土层数量；
P0---附加土压力；
Esi---第i层土的压缩模量；
Zi，Zi-1---基础底面至第i层、第i-1层土底面的距离；
Figure BDA0003264426460000012
---第i层、第i-1层土底面范围内平均附加应力系数。
但是，这种方法在计算路基沉降量时，存在几个明显的不足：⑴土体性能参数通过取土进行室内试验，土的状态可能受到扰动；⑵室内固结试验中，土体试件的受力状态与实际土体在地基中的受力状态不同；⑶土体在固结过程中，随着固结时间的增长，土体会逐渐排水固结，逐渐密实，压缩性逐渐减小，所以土体的压缩模量、渗透系数等参数会随土体填筑压力、固结时间的变化而变化，而不应该是一个常数。
因此，建立一种能够符合实际且准确简便的地基沉降计算或测量方法，成为同行从业人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于，提出一种地基沉降量的测量方法，可解决上述现有技术中对地基沉降量测量精度较低的问题，该方法根据在地基现场进行孔压静力触探(CPTu)测试，获得地基土的分层属性、各层原状土的性能参数，以及各参数的值随外部压力的变化规律，然后据此准确计算出地基沉降变形量。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
本发明实施例提供一种地基沉降量的测量方法，包括：
S10、在现场进行目标区域地基土的孔压静力触探测试，获得地基土体的分层及的各层土体中锥尖阻力qc、孔隙水压力u2；
S20、根据各层土体中锥尖阻力qc、孔隙水压力u2，得出经孔压修正的锥尖阻力qt；根据所述锥尖阻力qt，得出各层土体在不同压力下的压缩模量；
S30、根据所述目标区域的填筑过程，计算出地基各土层中面上的附加土压力随时间的变化过程数据；
S40、根据所述各层土体在不同压力下的压缩模量、及各土层的中面上附加土压力随时间的变化过程数据，计算出每层土体在附加压力下的沉降量；
S50、将各土层的沉降量相加，得到所述目标区域地基的总沉降量。
进一步地，所述S10步骤，包括：
S101、在现场进行目标区域地基土的孔压静力触探测试，根据测试获得的锥尖阻力qc、侧摩擦力qf、孔隙水压力u2参数值及其随贯入深度的变化规律，确定所述目标区域地基土的分层数量及每层的深度；
进一步地，所述S20步骤，包括：
根据各层土体中锥尖阻力qc、孔隙水压力u2，得出经孔压修正的锥尖阻力qt；
qt＝qc+u2(1-α) (2)
(2)式中，α为探头有效面积比；
根据所述锥尖阻力qt，得出各层土体在不同压力下的压缩模量Es(qt，p)：
Figure BDA0003264426460000031
(3)式中，p为土体承受的附加土压力。
进一步地，所述S40步骤，包括：
计算出每层土体在附加压力下随时间变化的沉降量：
Figure BDA0003264426460000032
(4)式中，t为时间，i为地基土的分层索引值；pi(t)为地基土的第i层的中面上附加土压力随时间的变化过程；hi为地基土的第i层的深度。
进一步地，所述S50步骤，包括：
将各土层的沉降量相加，得到所述目标区域地基的总沉降量：
Figure BDA0003264426460000033
(5)式中，m为目标区域地基土的分层数量；Ψs为计算沉降修正系数。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、该方法根据在地基现场进行的原位孔压静力触探技术试验，获得地基中各土层的压缩模量等土性参数；相比于取土进行室内试验，既减少了对土样的扰动，又能保证试验加载条件与实际一致，从而使土体参数取值更真实；
2、计算地基沉降时，考虑了土的压缩模量参数随所处位置处的不同土压力的变化，而不是视为一个常数。因此，得出的地基沉降量准确度更高。
附图说明
图1为本发明实施例提供的地基沉降量的测量方法的流程图。
图2a为本发明实施例中提供的地基各层土体中锥尖阻力qc随深度变化的曲线示意图。
图2b为本发明实施例中提供的地基各层土体修正的锥尖阻力qt随深度变化的曲线示意图。
图2c为本发明实施例中提供的侧壁阻力fs曲线示意图。
图2d为本发明实施例中提供的摩阻比示意图。
图2e为本发明实施例中提供的孔隙水压力u2随深度变化的曲线示意图。
图3为本发明实施例中提供的路堤的填筑过程，以及计算沉降与实测沉降的对比示意图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参照图1所示，本发明实施例提供一种地基沉降量的测量方法，包括：
S10、在现场进行目标区域地基土的孔压静力触探测试，根据测试获得的各层土体中锥尖阻力qc、孔隙水压力u2；
S20、根据各层土体中锥尖阻力qc、孔隙水压力u2，得出经孔压修正的锥尖阻力qt；根据所述锥尖阻力qt，得出各层土体在不同压力下的压缩模量；
S30、根据所述目标区域的填筑过程，计算出地基各土层中面上的附加土压力随时间的变化过程数据；
S40、根据所述各层土体在不同压力下的压缩模量、及各土层的中面上附加土压力随时间的变化过程数据，计算出每层土体在附加压力下的沉降量；
S50、将各土层的沉降量相加，得到所述目标区域地基的总沉降量。
其中，步骤S10中，在现场进行地基土的孔压静力触探(CPTu)测试，
根据测试获得的锥尖阻力qc、侧摩擦力qf、孔隙水压力u2等参数值及其随贯入深度的变化规律，确定该处地基土的分层情况，包括分层数量m及每层的深度h；
上述步骤S20中，根据CPTu测试采集到的各层土体中的锥尖阻力qc和孔隙水压力u2，计算出经孔压修正的锥尖阻力qt：
qt＝qc+u2(1-α) (2)
(2)式中，α为探头有效面积比。
然后根据该土体qt值，计算该土体在不同压力下的压缩模量Es(qt，p)：
Figure BDA0003264426460000061
(3)式中，p为土体承受的附加土压力。
上述步骤S30中，根据路堤的填筑过程，计算出地基各土层的中面上的附加土压力随时间的变化过程pi(t)；
上述步骤S40中，分别计算各层土体在附加压力下的沉降量：
Figure BDA0003264426460000062
(4)式中，t为时间，i为地基土的分层索引值；pi(t)为地基土的第i层的中面上附加土压力随时间的变化过程；hi为地基土的第i层的深度。
上述步骤S50中，将各土层的计算沉降量相加，就可以得到地基的总沉降量：
Figure BDA0003264426460000063
(5)式中，m为目标区域地基土的分层数量；Ψs为计算沉降修正系数，可参考现行的《建筑地基基础设计规范》，按照地区沉降观测资料或经验确定。
下面通过一个具体实施例说明应用本发明提供的测量方法过程：
1、在湖南省某高速公路工地的现场，进行地基土的孔压静力触探，得到锥尖阻力、侧壁阻力、超孔隙水压力及其随深度的变化图，如图2a-2e所示。
2、根据CPTu的测试结果(图2a-2e)，计算该土经孔压修正的锥尖阻力qt的平均值为1.91MPa，采用公式(3)计算得到该土的压缩模量随土压力的变化规律为：Es(p)＝3.5364×10-5×p2+0.0446×p+2.6190；
3、该地基上的路堤的实际分层填筑情况见图3，在路堤填筑前，先在地基表面埋设了沉降板，以观测地基的沉降随路堤填筑过程的发展过程(实际观测结果见图3)。
4、按公式(4)和公式(5)计算得到路堤沉降随填筑过程的变化，以及在填筑过程中实测沉降的对比，见图3。
可以看出：本发明所提出地基沉降量的计算方法的计算结果反映了沉降随路堤填筑过程的变化，具有较高的精度。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种地基沉降量的测量方法，其特征在于，包括：
S10、在现场进行目标区域地基土的孔压静力触探测试，根据测试获得地基土体的分层及各层土体中的锥尖阻力qc、孔隙水压力u2；
S20、根据各层土体中锥尖阻力qc、孔隙水压力u2，得出经孔压修正的锥尖阻力qt；根据所述锥尖阻力qt，得出各层土体在不同土压力下的压缩模量；
S30、根据所述目标区域的填筑过程，计算出地基各土层中面上的土压力随时间的变化过程数据；
S40、根据所述各层土体在不同土压力下的压缩模量、及各土层的中面上土压力随时间的变化过程数据，计算出每层土体在土压力下的沉降量；
S50、将各土层的计算沉降量相加，得到所述目标区域地基的总沉降量；
所述S20步骤，包括：
根据各层土体中锥尖阻力qc、孔隙水压力u2，得出经孔压修正的锥尖阻力qt；
qt＝qc+u2(1-α) (2)
(2)式中，α为探头有效面积比；
根据所述锥尖阻力qt，得出各层土体在不同土压力下的压缩模量Esi(qt，p)：
Figure FDA0003884636870000011
(3)式中，p为土体承受的土压力；
所述S40步骤，包括：
计算出每层土体在土压力下随时间变化的沉降量：
Figure FDA0003884636870000012
(4)式中，t为时间，i为地基土的分层索引值；pi(t)为地基土的第i层的中面上土压力随时间的变化过程；hi为地基土的第i层的深度。
2.根据权利要求1所述的一种地基沉降量的测量方法，其特征在于，所述S10步骤，包括：
在现场进行目标区域地基土的孔压静力触探测试，根据测试获得的锥尖阻力qc、侧摩擦力qf、孔隙水压力u2参数值及其随贯入深度的变化规律，确定所述目标区域地基土的分层数量及每层的深度。
3.根据权利要求1所述的一种地基沉降量的测量方法，其特征在于，所述S50步骤，包括：
将各土层的计算沉降量相加，得到所述目标区域地基的总沉降量：
Figure FDA0003884636870000021
(5)式中，m为目标区域地基土的分层数量；Ψs为计算沉降修正系数。
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