現(xiàn)場監(jiān)測及成果分析

1、現(xiàn)場監(jiān)測及成果分析6- 5-1 I：程地質(zhì)存在的寸要問題:1、軟上路基在路堤垣筑施I：近程中和路堤，土完成后.地基都要產(chǎn)I.較大的沉降和剩余沉降，如 何控制剩余沉降達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn);如何確定路基的預(yù)留高度，以保證路面達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高；如何迸行沉降控 制.以盡量保禎小同構(gòu)造物接頭的平順,減少跳車現(xiàn)象.這是軟十.路基監(jiān)測的主要桿不之-=.Il J-軟I強(qiáng)搜低、固結(jié)慢，軟I路基在路堤垣I(xiàn)施泣程中容易造成地基失穩(wěn)，而引起路堤滑 坡破壞.在施I：中如何控制填I(lǐng)：速率.以確保地基穩(wěn)定,而又不影響I：程的進(jìn)度和質(zhì)宣,這是軟上路基 監(jiān)測的另要竹務(wù)u為控制好軟土路基的穩(wěn)定和沉降,指導(dǎo)軟上路基的施匚根交通部公路軟土地基堤

2、設(shè)U和 施I：技術(shù)規(guī)范 (JTJOI7-96)規(guī)定軟土地基路堤的施1對程中必須進(jìn)行沉降和穩(wěn)定性監(jiān)測“監(jiān)測措施有占層沉降板 邊桃位移、測斜 孔隙水壓力6- 5-2總沉降(住直位移)觀測總沉降觀測是軟基沉降分析的基礎(chǔ)，其變化規(guī)律是控制高速公路路堤填土進(jìn)度和安排后期施工的 最重要指標(biāo).也是蜜驗(yàn)設(shè)計(jì)預(yù)測沉降是否正確的標(biāo)推:表面變形觀測包括垂直位移和水平位移觀測匚弘直位移在I IJI-般稱為沉降.水平位移包括平 行于路基軸線的縱向水平位移和垂直路基軸線的橫向水、位移-縱向水、位移俄采用錮鋼尺成光電 測距仗直接觀測匚對丁路基而言,縱向水平位移很小.-般小必觀測匚水平位移.多指橫向水平位移匚表舊i沉降-般采

3、用水推儀觀測.在建筑物表畫擬觀測沉降址設(shè)立一表N沉降觀測點(diǎn)，在建筑物附近 便于對測點(diǎn)進(jìn)行觀測的堅(jiān)實(shí)地基上設(shè)立起測基點(diǎn)，在相距起測基點(diǎn)-定距離姓設(shè)立2-3個水準(zhǔn)基點(diǎn)引 測和校核起測基點(diǎn)的存程夜化匚內(nèi)部沉降觀測，M以掌握務(wù)卜層的變形特性和有效壓縮層厚度，解I I：建筑物在施I：和運(yùn)行期 問的固結(jié)狀況,判斷其穩(wěn)定性，作為控制施工進(jìn)度、改進(jìn)施IJj法及椅測I：程安全的依據(jù)匚內(nèi)部沉降觀測所用的儀器及埋設(shè)的方法與建筑物的填筑施工過程和填筑材料有關(guān).一-般選用電磁式或 F避管式沉降儀和深式標(biāo)點(diǎn).內(nèi)部沉降觀測的測點(diǎn)布置,依據(jù)I：程類型、等皺、規(guī)模、地形地質(zhì)條件和 施工方法確定.般先在最大斷而、最危險地段、地形

4、變化較大或地形變化復(fù)雜姓確定若于個觀測斷面。 在同-個觀測斷面內(nèi)，電磁式、干簧管式沉降儀觀測的是某-位置沿不同高程各測點(diǎn)的沉降，-般同- 斷面的各主要位置各設(shè)-個沉降管.剖面沉降儀觀測同一高程在整個剖面內(nèi)的連續(xù)沉降。6-5-2-1電 磁弦沉降依的依器原理在儀器測頭內(nèi)安裝-個電磁振蕩線圈，當(dāng)振蕩線圈經(jīng)過埋設(shè)在土體內(nèi)鐵環(huán)時，鐵環(huán)產(chǎn)生渦流損耗, 大量吸收了振物電路的磁場能宣，迫使振抽器減弱，直至停止了振,此時晶體音響器便發(fā)出聲音,遍過 測讀聲音剛發(fā)出瞬間測頭距沉降管管口的距離可計(jì)算測點(diǎn)所處的高程，根據(jù)不同時刻測點(diǎn)高程的夜化 即可計(jì)算測點(diǎn)的沉降計(jì)算公式如下:L； R； + Ai 6 I ；4第i測點(diǎn)沉

5、降鄴距管曰距離。R；第i測點(diǎn)測尺的讀數(shù)。K測尺零點(diǎn)至測頭感應(yīng)點(diǎn)的距離，為仗器常數(shù)匚若沉降管底部能詁到基巖或沒有沉降的不動點(diǎn)姓，應(yīng)在不動點(diǎn)姓埋設(shè)個沉降測點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)，此時測點(diǎn)高程的計(jì)算公式為：H. = 4 , +用(62)H；、H、一一第i測點(diǎn)和不動點(diǎn)的高程。4、奴一一第i測點(diǎn)和不動點(diǎn)距管口的距離。若沉降管底部不能到這基巖或不動點(diǎn)，則以沉降管管口高程為基準(zhǔn)點(diǎn)，管口不斷變化的高程用水 準(zhǔn)儀測出，測點(diǎn)高程的計(jì)算公式為=(63)%、H.管口和第i測點(diǎn)的高程L.一一第i測點(diǎn)到管口的距離。測點(diǎn)初始高程與某時刻高程的變化為該點(diǎn)的沉降。即Sh = HH；,(64)6- 5-2-2 儀器的結(jié)構(gòu)和組成電磁式沉降儀

6、主要由沉降管、管座與管蓋、沉降環(huán)或沉降板、測頭、鋼卷尺、電纜及電纜卷筒組 成。標(biāo)準(zhǔn)沉降管般由硬聚乙烯管制成,包括主管和連接管，主管尺寸為內(nèi)徑44mm,外徑為53mm每根 管長為2m或4m連接管內(nèi)徑53mm,外徑62mm,管長160mm,連接管為伸縮式，套于2節(jié)主管之間，用 自攻螺稅連接。在同時觀測水平位移和沉降時，觀測水平位移的測斜管可同時作沉降管用。為防止泥沙及柴物進(jìn)入沉降管內(nèi)，在沉降管底部和頂部設(shè)置管座與管蓋，其管座與管蓋內(nèi)徑與沉 降管外徑相匹配，用自攻螺稅與沉降管連接。沉降板或環(huán)套于沉降管的外部作為沉降測點(diǎn)，能與土體同步沉降，板材為普通鋼板，沉降板或環(huán) 的 數(shù)員與間距根據(jù)沉降觀測的需要而

7、定，間距般為lm、2m、3m或4m鉆孔埋設(shè)的沉降管般采用 沉 降環(huán)，環(huán)上帶又簧片，環(huán)內(nèi)徑略大于沉降管連接管外徑。與土體填筑同步埋設(shè)的沉降管般采用沉降板. 板中間鉆-略大于連接管外徑的孔，板厚般為58mm測頭也稱為探測器，由-般電路板和圓通型槊料密封外殼組成。鋼卷尺與電纜、測頭相連，鋼卷尺用于觀測測點(diǎn)所處的位置，在溫差特別大的高寒地區(qū)，宜采用 鋼鋼尺。6- 5-2- 3沉降儀器的安裝與埋設(shè)鉆孔埋設(shè)：在用測量儀器將觀測孔定位后，用鉆機(jī)造孔，終孔直徑應(yīng)大于沉降管連接管直徑20mm 以上，孔深至最底部-個測點(diǎn)50cni以下。鉆孔完成并清孔后，將沉降管放入孔內(nèi)。管底、管頂分別用 管座、管蓋保護(hù)。將套管上

8、拔至測點(diǎn)以上30cm,用節(jié)長lm2m管徑與沉降環(huán)基本相同的鋼管作為 送環(huán)管，將沉降環(huán)逐個沿沉降管送至預(yù)定高程后，回封填孔，封孔材料在基巖段應(yīng)采用水泥砂漿，土體 內(nèi)用膨潤土泥球。在管頂部制作-防止人為破壞的保護(hù)蓋。填土中埋設(shè)：當(dāng)沉降管在施工中埋設(shè)時，宜采用管長2ni的沉降管。當(dāng)路基開挖至基面后，在預(yù)定 位置鉆孔深約Ini的孔，將管座套在沉降管底端，將節(jié)沉降管放入孔內(nèi)，并用水泥砂漿將鉆孔灌漿 封填，將塊沉降板從沉降管頂部套入放置在基巖頂lftl0沉降板應(yīng)水平放置、可用水平尺校正。當(dāng)填 土接近管頂時，接長新節(jié)沉降管，二節(jié)沉降管之間應(yīng)預(yù)留沉降間隙，沉降間隙應(yīng)大于 節(jié)沉降管長的土體壓縮雖:。沉降管接長后

9、，人I：回填土札在管周I目形成高出地面約Ini的土臺，以穩(wěn)定新接沉降管, 也便于進(jìn)行施I：觀測。及時校正沉降管的垂直度，當(dāng)填筑到上沉降測點(diǎn)預(yù)留高程時放入沉降板并測雖 起始高程。依次類推，逐漸埋設(shè)每沉降板及沉降管直至路基頂部。埋設(shè)過程中，對已埋設(shè)沉降板應(yīng)進(jìn) 行正常觀測，以觀測起施I：期沉降，為防止土塊及柴物進(jìn)入沉降管，每次接長管及觀測后均應(yīng)蓋上管蓋。 以下是本次觀測的過程。沉降板埋置于路堤中心的基底，每剖面埋設(shè)3塊沉降板，觀測人員按設(shè)計(jì)的樁號斷面將沉降板埋 入土層中。實(shí)際操作時，當(dāng)?shù)?層土壓實(shí)后，在壓實(shí)面上挖土坑，坑底整平，鋪上5cm左右的砂墊層, 層面要水平，將沉降標(biāo)放在砂墊層上，用水平尺校正

10、使板面水平。將套管垂直套進(jìn)側(cè)桿并與沉降地板的 距離保持Ini的高度，管頂應(yīng)低于壓實(shí)面至少3cni,隨即測雖:管頂至地板的高差，還土夯實(shí)至管頂，并 測量管頂標(biāo)高（初讀數(shù)），并安上護(hù)管帽。當(dāng)?shù)冢簩油潦㊣：完畢后，在沉降板位置挖開填土，取下護(hù)管帽， 先測原標(biāo)桿桿頂標(biāo)高，隨即接上第二節(jié)測桿，觀測桿頂標(biāo)高。這樣，循序逐節(jié)升高，每接高節(jié)測桿要 觀測測桿原桿頂標(biāo)高和接上下-節(jié)測桿后的桿頂標(biāo)高。具體步弊如下：1、埋設(shè)時間：砂墊層和塑料排水板打設(shè)完成之后，第-層地基土填筑以前。2、放線定位：采用全站儀測放點(diǎn)位。埋設(shè)的位置偏差控制在20cm以內(nèi)。3、基槽開挖：在砂墊層中按1:1放坡開挖-個底面積為IX Im的基槽

11、，槽深l.On,4、安放就位：整平基槽地面，安放沉降板，應(yīng)保證底板處于水平狀態(tài)，測桿的傾斜度0.5%5、回填固定:將塑料套管套住測桿，并盡雖保證測桿位于套管中央，立即回填基槽。為了避免填土對 沉降板移位的影響，基槽回填后，應(yīng)先對沉降板周邊3m范圍用人I：或小型機(jī)械填筑第層土。6、初始讀數(shù):基槽回填后，應(yīng)立即測讀沉降板測桿的原始標(biāo)高讀數(shù)，24小時以后再進(jìn)行復(fù)核，并確定 沉降板的初始標(biāo)高。7、測桿的接長:隨著填土的進(jìn)展，沉降板測桿應(yīng)及時接長，測桿接K前后分別測出標(biāo)高，并將新的測 桿頂標(biāo)高記錄在案作為以后觀測計(jì)算依據(jù)。測桿接長的同時應(yīng)接長m料套管。8、套管上口加蓋封住，避免填料落入管內(nèi)影響測桿下沉的

12、自由度，蓋頂?shù)陀谀雺好娓叨炔淮笥?cm。9、保護(hù):沉降觀測板在觀測期間必須采取有效的措施加以保護(hù)，要在沉降板處立有醒目的替示標(biāo)志，防止施I：車輛、壓路機(jī)等碰撞和人為損壞。沉降觀測板-旦遭受碰損，應(yīng)立即復(fù)位并復(fù)測。6- 5-2- 4觀測方法電磁式沉降儀觀測方法：1、觀測時通過電纜卷筒將測頭緩緩放入沉降管中，接通電源，當(dāng)測頭遇到沉降環(huán)的瞬間，發(fā)出響聲 或指示燈亮，測讀此刻測尺在管口的讀數(shù)。依次自上而下逐個測讀，重:復(fù)測讀2次，兩次讀數(shù)誤差不大 于2mm,同時用水準(zhǔn)儀測讀管口的高程。2、初值測定鉆孔埋設(shè)法在全部測點(diǎn)埋設(shè)完成后應(yīng)開始測定初值，在填土中埋設(shè)時每埋設(shè)完塊沉 降板后，應(yīng)立即測定期初值。初讀數(shù)

13、應(yīng)測定三次，讀數(shù)差不大于3順，取其平均值經(jīng)換算后確定各測點(diǎn) 的初始高程/3、觀測次數(shù)施I：期每填筑層至少應(yīng)觀測次，每節(jié)沉降管接氏前后應(yīng)觀測次。當(dāng)每周填筑少 于層時，應(yīng)每周觀測次。如果是連續(xù)加載、基坑開挖或路堤填筑高峰期，應(yīng)每天觀測次甚至兒小 時觀測一次。6- 5-3側(cè)向位移觀測土體側(cè)向位移速率.的大小是控制高速公路路堤地基穩(wěn)定的指標(biāo)之內(nèi)部水平位移過大可能導(dǎo)致 路堤滑坡、滑動、傾覆和裂縫等。其變化規(guī)律可以監(jiān)測地基各層土體的側(cè)向變形發(fā)展情況，并可以計(jì)算 因側(cè)向位移而引起的沉降雖-根據(jù)不同時段側(cè)向位移隨深度變化的實(shí)測數(shù)據(jù)，也可以了解各種不同加固 方式加固軟基不同時段土體的變化特點(diǎn)，進(jìn)-步分析加固效果

14、。I大I此，進(jìn)行土體內(nèi)部水平為位移觀測, 有利于控制I：程施I：速度，改進(jìn)施I：方法和監(jiān)測I：程的安全運(yùn)行。內(nèi)部水平位移般均可采用測斜儀進(jìn)行觀測。，6- 5- 3-1測斜管的分類1、測斜儀是種可精確地測量沿垂直方向土層或圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部水平位移的I：程測雖儀器。按照觀 測方法可以分為活動式和固定式兩種。路堤內(nèi)部土體深層水平位移監(jiān)測中常用活動式測斜儀?；顒有蜏y斜儀：通過測頭在測斜管中的移動，連續(xù)逐段進(jìn)行觀測，計(jì)算出沿孔深的整個斷面的水平位 移.通常所稱的測斜儀般均指該種活動式測斜儀.固定式測斜儀是把測斜儀固定于某位置，觀測該位 置的傾角變化，通常用于觀測人員難以到達(dá)的地方.測斜儀按照測頭內(nèi)傳感器與鉛

15、垂線的夾角可以分為垂直測斜儀、斜測斜儀和水平測斜儀，通常所稱 的測斜儀均指儀器內(nèi)傳感器軸線與鉛垂線平行的垂直測斜儀，斜測斜儀及水平測斜儀般在觀測某特 定斜坡面或水平面的位移時使用，測斜儀按照測頭傳感器的類型，在國內(nèi)般采用伺服加速度式和電阻應(yīng)變片式兩種。6- 5- 3-2測斜管的原理儀器的原理：測斜儀是通過逐段測量起測斜管軸線與鉛垂線的夾角，計(jì)算測斜管軸線與鉛垂線的偏 移雖，不同時刻測斜管軸線在某方向偏移量的變化即為土體沿某方向的位移量。某時刻測斜管軸 線的偏移量減去其初始偏移量即為該方向土體的位移。在測斜儀觀測時，為了消除或減少儀器的零漂及裝配誤差等，應(yīng)在位移的正方向及測頭調(diào)轉(zhuǎn)180 以后的反

16、方向各測讀次，取正反方向測值代數(shù)差的平均值為傾角測值，同時，測讀儀占般直接輸出 的倍數(shù)值，因此，實(shí)際使用的測斜管軸線偏移量的計(jì)算公式為伺服加速度計(jì)式測斜儀用力平衡式伺服加速度計(jì)作為敏感元件，通過伺服加速度計(jì)測量重力矢量在 傳感器軸線垂直面上分量的大小確定儀器軸線與鉛垂直線的夾角。電阻應(yīng)變式測斜儀用應(yīng)變梁及重錘組成的彈性擺作為敏感元件，應(yīng)變梁的兩側(cè)貼有四只組成橋的應(yīng) 變片，當(dāng)測斜儀在垂直于應(yīng)變梁平面的平俑內(nèi)傾斜角度時，應(yīng)變梁產(chǎn)生變形，用靜態(tài)電阻應(yīng)變儀可以 測得應(yīng)變梁的這應(yīng)變值，此應(yīng)變值正好與傾角的正弦值成正比，由此可計(jì)算傾角。6- 5- 3- 3測斜管埋設(shè)1、鉆孔埋設(shè)：先在預(yù)定位置鉆孔，鉆孔直徑

17、至少大于測斜管外徑20mm.孔斜應(yīng)小于1度。埋設(shè)時先 將最底部根測斜管配好管座后用尼龍繩系緊并放入孔中，當(dāng)管頂高于孔口約50cm時，用管相將測斜 管固定于孔口，用連接管連接下 節(jié)測斜管，連接時預(yù)留定的沉降段并用自攻螺稅固定。連接段用土 I：布包裹以防泥土及柴物進(jìn)入管內(nèi)，將新接測斜管放入孔內(nèi)，如此逐段接直至測斜管底部這到孔底。 如孔內(nèi)有水時，安裝過程中應(yīng)向測斜管內(nèi)注水，以免測斜儀從孔內(nèi)浮起。測斜管放入過程中應(yīng)使對導(dǎo) 槽與可能發(fā)生的位移方向致，檢查導(dǎo)槽是否暢通并用測扭儀測量其扭角。測斜管安裝完成后進(jìn)行回填 封孔，封孔材料基巖段般用水泥砂漿，土體內(nèi)用膨潤土泥球。在管頂部蓋上管蓋并澆注孔口保護(hù)墩保 護(hù)

18、。2、在填土中埋設(shè)：與電磁式沉降儀中沉降管在填土中的埋設(shè)方法基本樣,但應(yīng)注意在埋設(shè)過程 中始終使測斜管的對導(dǎo)槽與可能發(fā)生的位移方向致，并在每接長節(jié)測斜管后均檢查其導(dǎo)槽是否暢 通和測量測斜管的扭角。6- 5- 3- 4測斜管埋設(shè)注意事項(xiàng)：1、測斜管現(xiàn)場組裝后，安裝前應(yīng)在測斜管內(nèi)注滿清水，防止測斜管浮起；2、在土體內(nèi)鉆孔，然后將測管逐節(jié)組裝并放入鉆孔內(nèi)，測斜管底部裝有底蓋，管內(nèi)注滿清水，下入鉆 孔內(nèi)預(yù)定深度后，即向測斜管與孔壁之間的間隙由下而上逐段灌漿或用砂填實(shí)，固定測斜管；3、安裝或埋設(shè)時，應(yīng)及時檢查測斜管內(nèi)的-對導(dǎo)槽，其指向是否與欲測皓的位移方向致，并應(yīng)及時 修正；4、測斜管固定完畢，用清水將

19、測斜管內(nèi)沖洗干凈，用測頭模型放入測斜管內(nèi)，沿導(dǎo)槽上下滑行遍， 以檢查導(dǎo)槽是否暢通無阻，滾輪是否有滑出導(dǎo)槽的現(xiàn)象。由于測斜儀的測頭是貴重的儀器，在未確認(rèn)測斜管導(dǎo)槽暢通時，不得放人真實(shí)的測頭；5、酎測測斜管導(dǎo)槽力.位、管口坐標(biāo)及高程，及時做好孔口保護(hù)裝置，作好記錄。6- 5- 3- 5測斜管測量觀測方法伺服加速計(jì)測斜儀用專用的顯示器觀測，電阻應(yīng)變式測斜儀用靜態(tài)電阻應(yīng)變儀觀測。觀測時將測斜 儀專用電纜-端與測頭相連，另端與測讀儀表相連。將測頭放入測斜管需測試位移方向的-對導(dǎo)槽中， 其中測頭導(dǎo)輪向上的-端為正向，放入被測位移的正向。通過電纜將測頭緩緩放至孔底后，將測頭往上 拉，通過電纜上的長度標(biāo)記與管

20、口固定位置控制測頭所處位置，每0.5ni讀數(shù)次，其測值為正向讀數(shù)。 測讀完成后，將測頭調(diào)轉(zhuǎn)180,重新放入測斜管內(nèi)，再測讀-次，此次測值為反向讀數(shù)。同深度正、 反方向讀數(shù)之差的平均值即為該處測值，據(jù)此可計(jì)算該方向測斜管位置和位移。測斜管在管內(nèi)同深度 的正反方向測值之和應(yīng)基本不變，在觀測中應(yīng)運(yùn)用這規(guī)律初步校核測值的正確性。當(dāng)某測點(diǎn)的正、 反方向測值之和與其他測點(diǎn)明顯不同時應(yīng)進(jìn)行重測或修正。初值測定：在測斜管安裝埋設(shè)完成并且回填料初凝固化后，開始測定初值。初值至少應(yīng)觀測兩次, 且兩此測值計(jì)算出的測斜管初始位置之差應(yīng)小于儀器精度，取兩次測值的平均值作為測斜管位置的初 值。同時還應(yīng)用測扭儀測定測斜管的

21、扭角，以便在資料分析時計(jì)算測斜管扭角引起的誤差并予以修正。鉆孔埋設(shè)時測斜管-般-次埋設(shè)完成，埋設(shè)后測得值為整根測斜管的初值。而在施I：期埋設(shè)時， 測斜管隨土體的填筑逐段埋設(shè)，時間跨越整個施I：期，每節(jié)測斜管埋設(shè)后均應(yīng)進(jìn)行初值測定。第 節(jié) 管埋設(shè)后，所測得管位置即為初始位置。第.節(jié)管埋設(shè)后所測得的第節(jié)管位置與初始值之差為施I：期 到目前已產(chǎn)生的位移，而計(jì)算至第：節(jié)管的結(jié)果則為該節(jié)管的初值。依次類推，直至施I：結(jié)束埋設(shè)完成 最后節(jié)測斜管后，整個斯面的測斜管初始位置才全部確定，同時施I：期的位移也-起測出。6- 5- 3- 2側(cè)向位移觀測成果分析由實(shí)測結(jié)果表明，地基內(nèi)的最大水平位移般都發(fā)生在坡腳以下

22、-定深度處，這個最大水平位移值 及其增長速率.反映了地基軟土層受荷載作用而向路堤坡腳外側(cè)塑性擠出的程度。實(shí)際上，對路堤地基 穩(wěn)定起控制作用的往往是側(cè)向位移的增長速率，而不是側(cè)向位移的絕對值。為此，我們列出最大側(cè)I可位移時間過程數(shù)據(jù)，見下占占6.1最大側(cè)向位移-時間過程表Table 6.1 The largest lateral displacement of a time table天數(shù)(d)305060656872758083869095100110最大側(cè)向位移值(mm)1.01.21.72.02.12.02.21.92.33.03.73.94.15.1我們看到，填土初始階段，軟土側(cè)向位移較

23、小，構(gòu)性區(qū)尚未形成;隨著填土的進(jìn)行，特別是填土超 過臨界高度后，軟土側(cè)向位移顯著加大，塑性區(qū)逐步形成、開展、加大，軟土進(jìn)入流變狀態(tài)，甚至在填 土這到設(shè)計(jì)高度進(jìn)入放置期，軟土側(cè)向位移仍進(jìn)-步增大，塑性區(qū)進(jìn)-步加大，顯示了軟土流變的長期 性6- 5-4孔隙水壓力觀測6- 5-4-1孔隙水壓力觀測的意義孔隙水壓力的觀測是了解土體固結(jié)狀態(tài)最直接的手段，根據(jù)孔隙水壓力的變化規(guī)律，可分析地基 土的固結(jié)機(jī)理。了解施I：加荷過程中土體產(chǎn)生的超靜孔隙水壓力的大小、分布及消散速度，便于計(jì)算土 體的固結(jié)度，推算土體強(qiáng)度隨時間變化的規(guī)律，可進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算，控制施I：速度，及時修正和改進(jìn)施I： 方案。6-5-4-2 孔隙

24、水壓力觀測的儀器與分類孔隙水壓力-般采用孔隙水壓力計(jì)觀測，孔隙水壓力計(jì)有測壓管式、水管式、氣壓式、鋼弦式、差動電阻式、電阻應(yīng)變片式和壓阻式等多種類型。測壓管式觀測結(jié)果直觀、結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)久耐用、費(fèi)用低廉。鋼弦式孔隙水壓力計(jì)結(jié)構(gòu)牢固，防潮、 抗干擾能力強(qiáng)，能適應(yīng)各種惡劣條件，具有不受電纜長度影響的特點(diǎn)。差動式長期穩(wěn)定性能好，但電纜 的防潮要求較高，抗干擾能力稍差。壓阻式儀器長期穩(wěn)定性好，觀測精度高溫度影響小等。6-5-4 -3 孔隙水壓力計(jì)儀器原理本次觀測采用鋼弦式孔隙水壓力計(jì)，其原理是土體孔隙中的有壓水通過透水石作用于儀器承壓膜 上，使其產(chǎn)生變形而引起鋼弦應(yīng)力變化，從而改變鋼弦的振動頻率.，通過

25、電磁線圈激振鋼弦并測雖其振 動頻率，即可計(jì)算土體的孔隙水壓力。環(huán)境溫度的變化會引起孔隙水壓力計(jì)鋼弦應(yīng)力的改變，對測值會 有-定的影響。孔隙水壓力的計(jì)算公式如下：P. = k-f;-b（T-T有溫度修正（6-5）P； = k（fH）無溫度修正（6-6）式中：P. 一孔隙水壓力K一一儀器靈敏度系數(shù)b一一溫度修正系數(shù)無、/儀器初始及第i時刻實(shí)測頻率：L、T；一一初始及第i時刻實(shí)測溫度。6-5-4-1 孔隙水壓力計(jì)埋設(shè)孔隙水壓力計(jì)埋設(shè)前，應(yīng)將儀器透水石在清水中煮沸2小時，以排除透水石孔隙中的氣泡和油污, 同時使其達(dá)到并保持飽和狀態(tài)。1、在填土過程中埋設(shè)：當(dāng)填土超過儀器埋設(shè)高程0.5m時，在測點(diǎn)處開挖邊

26、長為0.5m的方坑， 深度挖至埋設(shè)高程以下約15cni,在坑內(nèi)填約15cni厚的干凈中粗砂，將孔隙水壓力計(jì)測頭平放或賢放 在坑內(nèi)，并使其承壓膜的中心與埋設(shè)高程致，在儀器上部再回填15cm的干凈中粗砂厚，在坑內(nèi)回填 原土料保護(hù)，并將電纜引至觀測房。2、單孔單只埋設(shè)方法：因在同-孔內(nèi)埋設(shè)多支孔隙水壓力計(jì)，由于各支孔隙水壓力計(jì)的電纜均需 從孔內(nèi)妊向引出，電纜之間可能交又，形成滲透通道，且泥球有時難以避免架空及泥球在崩解后不能與 土體完全結(jié)合等因素，使得鉆孔不定能封住，同 孔內(nèi)各測點(diǎn)的水流可能會貫穿。因此，在孔深較淺 或鉆孔費(fèi)用比較低廉時，可以僅在個鉆孔內(nèi)埋設(shè)只孔隙水壓力計(jì)。此時在測點(diǎn)位置的Ini范國

27、內(nèi)分 別鉆孔至不同深度，孔徑只需比孔隙水壓力計(jì)測頭直徑大2030n】m即可，6-5-4-2孔隙水壓力計(jì)埋設(shè)注意事項(xiàng)在埋設(shè)孔隙水壓力計(jì)時，要注意以下凡個方Ifti:1、埋設(shè)時問:砂墊層和塑料排水板打設(shè)完成之后，第-層地基土填筑以前。2、放線定位:采用全站儀測放點(diǎn)位，埋設(shè)位置偏差控制在20cm以內(nèi)。3、孔隙水壓力計(jì)采用單孔單只方法埋設(shè),采用靜力觸探儀人I：直接壓入至預(yù)定深度，深度位置偏差控 制在10cm以內(nèi)。4、保護(hù)：孔隙水壓力計(jì)的電纜和接長管隨著填土的增高而提升或接長，管口和電纜周邊應(yīng)設(shè)護(hù)筒保護(hù), 護(hù)筒外表面選用醒目的涂有反光涂料的彩條布，防止夜間施I：時被破壞。5、初始讀數(shù)：封孔后應(yīng)立即測讀初

28、始讀數(shù)，24小時以后再進(jìn)行復(fù)核，并確定其初始讀數(shù)。6- 5-4-2 孔隙水壓力觀測成果分析檢驗(yàn)觀測結(jié)果的可靠性，計(jì)算實(shí)測的孔隙水壓力，進(jìn)行誤差分析和處理，使孔隙水壓力觀測結(jié)果 準(zhǔn)確可靠。繪制各測點(diǎn)的孔隙水壓力過程線及相應(yīng)的荷載過程線。從斷間孔壓時間過程線可以看到各測點(diǎn)的水壓力隨著填土高度的加大而增大;在各級荷載作用瞬 間，孔隙水壓力突增;加荷間歇期，孔隙水壓力不斷消散。從填筑后期施I：過程來看，加荷速率加大，孔隙水壓力的增長速率相當(dāng)大，但由于軟基得到處理，使得土層迅速排水固結(jié)，I大I此，路基都沒有出現(xiàn) 失穩(wěn)現(xiàn)象。6- 5-5觀測結(jié)果分析從上面的沉降觀測數(shù)據(jù)圖占可知，全線軟基路段的累計(jì)沉降量分布

29、在26.4nim-290.2mm之間，其累 計(jì)沉降雖的大小與軟土的厚度、性質(zhì)、路堤高度、軟基處理方式的不同而有所不同。1、全線軟土路基沉降雖較大的區(qū)域發(fā)竺在約2.5km的區(qū)段內(nèi)，其累計(jì)沉降雖均在10cm以上。沉降量 最大的都在20cm以上，此里程段內(nèi)有監(jiān)測斷面四個。2、根據(jù)目前實(shí)測的沉降曲線來看，己完成填筑的路段，其沉降曲線己趨于平緩，沉降雖變化都不大， 說明這些路段地基的主固結(jié)沉降已基本完成,沉降趨于穩(wěn)定。3、橋頭路基路段的填筑速度普遍比股路段的填土速度大，其沉降速率也高于-般路基路段，但橋 頭路段軟土地基的碎石樁經(jīng)加密補(bǔ)打，其累計(jì)沉降量比相鄰的-般路基路段要小。4、K9+360-K9+51

30、2路段路基雖軟土厚度不大，但路基填土高度（約7ni）較大，此軟土地基路段碎石樁 沒有加密補(bǔ)打,其樁長（約5m）較短,樁間距（1.5m）較大，故其沉降量較大。此路段內(nèi)的監(jiān)測斷面K9+460 的道中累計(jì)沉降,為209.2mm;5、完成路基填筑的監(jiān)測斷面，在基層、下面層施I：期間，其沉降雖變化均很小，說明基層與面層的 施工對其沉降影響很小。6-6預(yù)測過程根據(jù)上述的理論及計(jì)算方法，本文采用了 MATLAB語言編寫了適用于張石高速地基沉降預(yù)測的程 序。該程序能根據(jù)不同需要進(jìn)行短期或長期以及最終沉降雖的預(yù)測，因此，用MATLAB語言來編寫灰 色理論程序有很強(qiáng)的適用性。Matlabl5.3軟件在1984年由

31、美國MathWorks公司推向市場以來，已成為國際公認(rèn)的最優(yōu)秀的科技 應(yīng)用軟件之r Matlabl5.3軟件具有強(qiáng)大的數(shù)值計(jì)算、符號計(jì)算、矩陣計(jì)算能力以及出色的圖形處理能 力。隨 Mat lab 15.3及其更高版本的出現(xiàn),Matlabl圖形界面設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)入了 -個新的階段,Mat lab 15.0 及其史高版本為用戶提供了 個實(shí)用的用戶圖形界面開發(fā)程序，將該程序與用戶的編程經(jīng)驗(yàn)結(jié)合起來， 用戶可以很容易的寫出高水平的用戶界面程序，并且，該軟件完全可視化，其方便程度類似于Visure Basic o針對GM（】,1準(zhǔn)型的特點(diǎn)，本文擬采取下列步弊進(jìn)行研究。首先進(jìn)行短期預(yù)測，檢驗(yàn)精度;如果精度 足

32、夠高（滿足灰色預(yù)測精度要求），則將預(yù)測值作為實(shí)測值代入原始數(shù)據(jù)列進(jìn)行下步預(yù)測:重復(fù)以上步 弊，直至得到最終沉降。6- 6-1短期預(yù)測根據(jù)采集樣本的優(yōu)劣、軟基厚度、處理方法等因素，分別選取K5+580、K5+630和K5+680三個斷 面道中沉降量進(jìn)行短期預(yù)測。這三個斷面基本上都是從2006年3月初開始填土，于2006年7月底結(jié)束 填土，截至2007年4月最后次觀測，靜置期長達(dá)9個月。首先，取這三個斷面填筑期以及靜置4個月后的沉降數(shù)據(jù)（即2006年3月到2006年7月）來預(yù)測2006 年8月份的沉降。計(jì)算時，采用二階緩沖弱化算子。第-次預(yù)測結(jié)果見表表6.1第次預(yù)測Table 6.1 The fi

33、rst forecast斷面K5+580K5+630K5+680天數(shù)(天)214226272284273285實(shí)測值(mm)21021 1281283265267預(yù)測值(mm)210.6211.3288.9289.9269.2269.9誤差0.29%0.14%2.81%2.44%1.58%1.10%從上面的預(yù)測結(jié)果來看，相對誤差都不超過5%o模型精度為“好，預(yù)測值精度為-級。因此，我 們可以考慮將其作為實(shí)測值代入原始數(shù)列，進(jìn)行下-步預(yù)測。第：步，將預(yù)測值作為實(shí)測值輸入原始數(shù)據(jù)列進(jìn)行預(yù)測，即用2006年3月到2006年8月的數(shù)據(jù)預(yù) 測2006年9月份的沉降，并與實(shí)測結(jié)果比較。第二次預(yù)測結(jié)果見占6

34、-2.占6.2第二次預(yù)測Table 6.2 The scond forecast斷面K5+580K5+630K5+680天數(shù)(天)240262295320300321實(shí)測值(mm)212212284284267267預(yù)測值(mm)212.9211.6293.7295.0272.3273.2誤差0.43%0.75%3.41%3.87%1.98%2.32%取第二次預(yù)測的結(jié)果進(jìn)行第三次預(yù)測，即預(yù)測2006年10月份的沉降，結(jié)果見表 友6.3第三次預(yù)測Table 6.3 The Third forecast面K5+580K5+630K5+680天數(shù)(天)274286294332341353333342

35、354實(shí)測值(mm)212213214285285286268269271預(yù)測值(mm)214.6215.1215.4298.0298.4299.2275.0275.3275.7誤差1.29%0.99%0.65%4.56%4.70%4.58%2.61%2.34%1.73%取第三次預(yù)測的結(jié)果進(jìn)行第四次預(yù)測，即預(yù)測2006年11月份的沉降, 結(jié)果見表.表6.4第四次預(yù)測Table 6.4 The Fourd forecast斷面K5+580K5+630K5+680天數(shù)(天)310318326368377383369378387實(shí)測值(mm)214215215288289289271271273預(yù)測

36、值(mm)216.6216.7216.9301.8302.2302.4277.5277.7278.0誤差1.19%0.80%0.88%4.79%4.56%4.64%2.40%2.47%1.83%從上面數(shù)次的預(yù)測結(jié)果來看，即使是用預(yù)測值作為實(shí)測值來進(jìn)行預(yù)測，預(yù)測值與實(shí)測值的相對誤差 基本上都小于5%,模型精度為“好，預(yù)測值精度為-級，說明該方法具有很高的精度。如果在進(jìn)- 步的預(yù)測中仍然能夠保持這樣的精度，那么，我們就有可能得到誤差很小的最終沉降雖:。6- 6-2最終沉降雖的預(yù)測目前，對I：后沉降預(yù)測到多長時間才算最終沉降并沒有個很明顯的規(guī)定。對于高速公路般都是 規(guī)定在上路面后I：后沉降在10-1

37、5年之內(nèi)不超過20cm(或30cm).為了計(jì)算方便，本文取15年進(jìn)行預(yù)測。從上面的分析預(yù)測結(jié)果來看，運(yùn)用灰色預(yù)測方法進(jìn)行軟土路基最終沉降雖的預(yù)測是可行的。為此, 我們采用該方法對K 5+5 80, K5+630和K5+680三個斷面的最終沉降雖進(jìn)行了預(yù)測，實(shí)測沉降歷時為1011 個月，結(jié)果見占6-5表6.5最終沉降量的預(yù)測值Table 6.5 The Third forecast斷 而K5+580K5+630K5+680第次實(shí)測值(mm)215289273靜靜期達(dá)12個月沉降值(mm)217.1292.4275.4最終沉降雖(mm)292.3456.1402.16- 6-3預(yù)測結(jié)果分析1、首先

38、驗(yàn)證實(shí)測沉降歷時對預(yù)測沉降量的影響。當(dāng)K5+580這到設(shè)計(jì)填土高度后，試取靜置時間 分別為4,5, 6, 7個月時的實(shí)測沉降值來預(yù)測最后次實(shí)測沉降值(發(fā)生在2007年4月，即靜置9個月后), 如下下。表6-6 最后次沉降量的預(yù)測值Table 6.6 The Last forecast達(dá)到設(shè)計(jì)填土高度 時的沉降(nini)最后次實(shí)測沉降雖 靜置9個月(mm)這到設(shè)計(jì)填土高度后 靜置的時間預(yù)測沉降雖(mm)誤差%180214.04個月217.61.695個月215.80.846個月214.80.377個月214.20.10從上表可見，放置預(yù)壓期越短，預(yù)測沉降量般越大。這與以往的預(yù)測方法的結(jié)果恰恰相

39、反，顯然 是與灰色預(yù)測模型為指數(shù)形式有很大關(guān)系。靜置時間為7個月時，根據(jù)灰色預(yù)測的沉降雖兒乎與實(shí)測沉 降量相等，顯示了灰色預(yù)測很高的精確度；同時也說明實(shí)際觀測時間越長，推測的結(jié)果精度越高。2、用灰色模型、雙曲線法、指數(shù)曲線法預(yù)測沉降值，并比較之。分別用三種方法預(yù)測K5+580斷 面2000天的沉降值，在靜置期八個月內(nèi)，與實(shí)測沉降值比較，三種預(yù)測方法中，用灰色模型計(jì)算的沉 降值最接近實(shí)測值，其次是指數(shù)曲線法，精度最差的是雙曲線法。可見，在中短期預(yù)測中，灰色預(yù)測有 很高的精度。然后用灰色模型、雙曲線法、指數(shù)曲線法預(yù)測最終沉降伎，見下表。表6.7 預(yù)測方法精度比較表Table 6.6 Predict

40、ion Method accuracy comparison tables預(yù)測方法雙曲線法指數(shù)曲線法灰色預(yù)測法最終沉降雖(mm)218.5219.8292.3采用灰色理論得到的最終沉降雖預(yù)測值比雙曲線法、指數(shù)曲線法所預(yù)側(cè)的大，從I：程實(shí)際需要方 面說明該方法的預(yù)測值是偏于安全的，也就是說，對I：后沉降的要求更為嚴(yán)格。其它兩種方法由于預(yù)測 值較小，不可避免會導(dǎo)致I：后沉降偏大，從而影響I：程質(zhì)量;而且指數(shù)曲線法與雙曲線法的預(yù)測結(jié)果與 所選沉降值有很大關(guān)系，選取不同的計(jì)算值對結(jié)果影響較大。本文的研究是依托張石高速公路5公里軟基試驗(yàn)段進(jìn)行的。在試驗(yàn)的過程中我們?nèi)〉昧顺两?、?cè)向 位移、分層沉降、孔隙水

41、壓力、土壓力等第一手實(shí)測資料，本文在此基礎(chǔ)上，吸取以往的研究成果，分 析了填土路堤下路基的變形特點(diǎn);并由實(shí)測的沉降數(shù)據(jù)，采用灰色理論預(yù)測了軟基的最終沉降雖:，在軟 土路基沉降量的估算方面，提出自己的見解。通過這些I：作，本文得到以下主要結(jié)論：1、本文在實(shí)測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，分析了軟基的變形性狀。目前所采用的基于維固結(jié)理論的沉降計(jì) 算方法對軟基變形估計(jì)顯然是不足的。隨著填土的增高，地基中槊性區(qū)迅速開展、擴(kuò)大，地基變形速率. 加快，具體占現(xiàn)在沉降、側(cè)向位移、孔壓等增長速率的加大。此時，軟土開始產(chǎn)生明顯的塑性變形，變 形口.產(chǎn)生，就會持續(xù)相當(dāng)長的時間。I大I此我們可以看到，即使在路堤進(jìn)入靜置期后，軟土路基的變形 仍在發(fā)展。根據(jù)實(shí)測沉降資料，在放置期達(dá)到