软土地基沉降计算深度如何确定?
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发布时间：2024-04-20 10:44
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时间：2024-04-22 17:21
在进行沉降计算之前，先讨论沉降计算深度zn的控制标准。目前沉降计算深度的控制标准主要有以下两种。
（1）应力控制法（应力比法）
应力比0.2 法——附加应力与自重应力的比值σz/σsz=0.2；
应力比0.15法——附加应力与自重应力的比值σz/σsz=0.15；
应力比0.1 法——附加应力与自重应力的比值σz/σsz=0.1。
（2）应变控制法（应变比法）
本书以N5+850断面为例，对应力比法和应变比法2 类共4 种地基沉降计算深度的确定方法进行讨论，以确定适合于温州浅滩软土地基的控制标准。沉降计算点为路堤断面的中点；地基主固结沉降利用e～σ＇曲线，采用分层总和法计算；地基总沉降计算的沉降经验修正系数取m=1.4。为了比较不同控制标准下沉降计算结果的准确性，结合第5章沉降预测的结论，将灰色Verhulst模型对N5+850断面之地基最终总沉降量的预测值267.4 cm作为比较的标准值。不同沉降计算深度控制标准下，沉降计算深度及地基沉降量的计算结果如表6.3、图6.3所示。
表6.3 不同控制标准下的沉降计算深度及地基沉降量
图6.3 不同沉降计算深度控制标准下的计算结果对比图
由表6.3、图6.3可知：当采用应变比法时，沉降计算深度仅为22.3m，计算的最终总沉降比预测值小 5 5.0 cm，显然，应变比法不宜采用；当采用应力比 0.2 法时，沉降计算深度为31.9m，最终总沉降计算值比预测值小40.2 cm，该控制条件也不宜采用；当采用应力比0.15 法时，沉降计算深度为47.0m，最终总沉降计算值也小于预测值30.9 cm，虽然差异在减小，但仍不宜采用；当采用应力比0.1 法时，沉降计算深度为59.2m，最终总沉降计算值虽然也小于实测值，但其差异继续缩小，差值为23.8cm。
因此，从沉降计算深度控制标准的角度而言，对于软土地基沉降计算，采用“应力比0.1 法”进行控制是比较合理的，按此标准控制的沉降计算值与实测值最接近，虽然最终总沉降的计算值与实测值之间仍然存在差异，但这种差异是不可避免的，因为影响沉降计算精度的因素多且复杂，为了提高沉降计算的准确度，还可以从下文的主固结沉降计算方法、沉降经验修正系数等问题的研究上进一步寻求改进途径。
对沉降计算深度控制标准的进一步研究可知，在软土地基沉降计算中，如果采用应变比法控制，沉降计算值将远小于实测值，这将给工程设计带来干扰，也不能满足规范对工后沉降的要求。此外，采用应变比法控制时，可能得出沉降计算深度与基底附加应力大小无关的结论[212]。以《建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）》[209]为例，其规定：计算地基变形时，地基内的应力分布，可采用各向同性均质线性变形体理论。最终变形量可按下式计算：
温州浅滩软土工程特性及固结沉降规律研究
式中：σz为基础底面的附加应力；zi、zi-1为基础底面至第i、i-1层土底面的距离； 、 为基础底面计算点至第i、i-1层土底面范围内的平均附加应力系数。
平均附加应力系数是只和基础宽度B、长度L及计算点深度z有关的系数，和基底附加应力σz无关。将 代入应变比法的判别式 可得：
温州浅滩软土工程特性及固结沉降规律研究
式中：k为厚度Δz的土层范围内划分的分层数。
将式（6.20）两边的共同项σz消去得：
温州浅滩软土工程特性及固结沉降规律研究
显然，按式（6.21）确定的沉降计算深度是与基底附加应力无关的（图6.4）。应变比法确定沉降计算深度是通过变形控制的，而地基变形是由附加应力引起的，应力的大小及沿深度方向的分布理应影响沉降计算深度的大小[212]。因此，不考虑基底附加应力的控制方式是不合理的。
图6.4 基底附加应力与沉降计算深度的关系
但笔者认为，式（6.21）中虽然没有直接出现基础底面的附加应力，但是土层的压缩模量是针对具体的附加应力计算出来的，是与基底附加应力有关的量。如果计算最终总沉降量时不采用该规范中的推荐公式，而直接采用压缩试验曲线计算，则在采用应变比法确定沉降计算深度时，可看到其实质上还是考虑了附加应力的变化的。但上述工程实例证明，若采用应变比法控制沉降计算深度，沉降计算值远小于实测值，仍不宜采用。而用应力比法控制的沉降计算深度随着基底附加应力的增加而增大，上部荷载越大，导致的沉降也越大，对勘察时勘探孔的要求也就越深，这与实际情况是相符的。此外，由以上计算结果可知，采用应力比 0.1 法计算的结果和实测值最具有可比性。
