常见沉积岩实用分类命名的初步探讨

常见沉积岩实用分类命名的初步探讨 18 工程勘察 Geotechnical Investigation , Surveying2011 年第 3 期 常见沉降预测方法在软基堆载预压实例中的应用比较 ，，，杨昊晶楼晓明黄江枫吴 200092 )( ，同济大学地下建筑与工程系上海 、 ， : 运用常用沉降预测方法中的双曲线法沉降速率法和沉降差法对应用堆载预压处理的某摘要 。，， 仓库软土地基进行沉降预测结果显示沉降差法在三者中效果最好且方法本身有较好的稳定性 ，; 沉降速率法效果也比较好只是参数的取值对结果精确性有较大影响而双曲线法本身要求长时 ，， 间沉降监测在获得尽可能长的沉降监测资料情况下它也能达到比较好的精度但效果没有前二 。，， 者好对于沉降差法取不同的时间作为计算起始点对结果影响较大而不同时间间距的取点对 ，。结果影响较小而线性拟合相关系数与沉降差法的预测准确性没有直接的关系 ; ; 沉降预测堆载预压; ; : 关键词双曲线法沉降速率法沉降差法 TU 433A ::中图分类号文献标识码 Comparison of common settlement predicting methods in application of a project case of surcharge preloading method Yang Jing，Lou Xiaoming，Huang Jiangfeng，Wu Hao ( Department of Geotechnical Engineering，Tongji University，Shanghai 200092 ，China) Abstract: Based on commsoettn lement predicting methods such as hthype e rbolic method，the ratoef settlement method and thieff edrential settlement method，thes ettlement of a warehoussiete ，which lies on soft osil ground and treatbeyd s urcharger eploading method，is predicted. The prediction result showst hat the differential settlement methodi s the best anitd has goodta bsility，while the rate osfe ttlement method is also relatively good，buitt s accuracyre lies much on thceh oosing and calculating way ofi ts parameters. The hyperbolic method needsl oan g period ( at least half a year) osfe ttlement observation，with enough datai t can get gooredsu lt too，buti t is not as accurate as the forAms etro. d ifferential settlement method， different starting points have a muclh arg er impact on the re sult than different interval days do. It also shows noi rdect relationship between the accuracy ofi fftheree ndtial settlement method and tchoerr elation coefficient generatedu rding the curvef itting process . Key words: settlement prediction; surcharge reploading method; yhperbolic method; rate soettf lement method;d ifferential settlement method ,5 , 。多学者指出 利 用 双 曲 线 法 预 测 出 来 的 结 果 偏 大 0 引言 、Asaoka 而指数法法以及沉降差法都是建立在太沙,6 ,，基一维固结理论基础上的它们都假设沉降趋势 软土地基常用诸如堆载预压排水固结的地基处。符合指数的规律 ，理方式来满足其强度和沉降要求对软基进行沉降 ，指数法的应用以三点法为代表在沉降数据中 预测能很好地协助业主及施工方控制工期与残余沉 ，选取三个数据点来算出该方法中的相关参数而这 。，降很多学者对这方面都进行了相关研究促进了 ，。三个点的选取带有很大的人为性不同的选取其结 沉降预测领域的发展常用的沉降预测方法有双曲 ,1 ,,2 ,、、 ( Asaoka 、 )线法指数曲线 法浅 冈 法 法沉 ,3 4 ,,,、 ， 降速率法沉 降 差 法及 不 确 定 性 分 析 方 法 等 。这些方法各有其优势和缺陷 2010 -07 -19 ; : 2010 -09 -27: 收稿日期修订日期: ( 1988 )) ，( ) ，， 作者简介杨 晶 男 苗 族 南 怀 化 人硕 湖 。 。沉降速率可根据双曲线法公式求得在双曲线果会有很大的差异虽然有些学者举例说明该方法 ，预测结果的精确性但带来这精确结果的三个数据 )t ，，t′ = t 代 表 堆 载 完 成 后 的 时 法公式 中设 0 。点未免让人觉得有些凑巧 ，间 dt′ =d ( t )t ) = dt。 ，则有 对公式求导可得沉0 ( Asaoka ) ， 同样的问也出现在浅冈法 法中降 、。 设置不同的起始点时间间隔结果差异较大所以 ,9 , :速率表达式 d s d s a t t，在实际沉降预测中一般三点法及浅冈法都只是作 V= = =(5 ) s dt( a + b?t′) ，。为辅助预测方法与其它方法相互对比和检验 2 dt ,7 ,、 β 可根据固结系数沉降监测资料或孔隙水压、 近年来随着神经网络法灰色理论等不确定 ′ 。，力监测资料反算而得若实际工程中有室内试验或 性方法的兴起它们在沉降预测中的应用也越 。1982 来越多特别是 自 年邓聚 龙 教授提出灰色理 ，原位试验测得的固结系数可直接根据相关公式求 ，论法以来在沉降预测这方面也陆续有很多学者进 。， 得而运用沉降 监 测 资 料 求 β 的 方 法 就 是 三 点 法，。行过研究对理论本身也提出了不少改进 。 人为因素影响较大另外 β 也可以根据前几级荷载本文针对实际应用中主要用到的几种沉降预测 ，:下的孔压监测资料反算公式为，，方法先对各方法作一下简单的介绍而后在一个 u 1) t ) t ()β 2 1，具体工程应用中采用这些方法对各种预测结果与 e= (6 )u 2。实测值进行了比较研究 tt: 式中和 为 同 一 级荷载下相隔较远的两个时 1 2 ; uu。 刻和 是对应的孔隙水压力宜 取 厚 度 较 大 1 2 。的粘性土层的孔压监测资料 1 常用预测方法简介 ，当地基内存在多种土层时如果各种粘性土固 ，结系数差别不大可按各种粘性土层厚度加权平均 1. 1 双曲线法，。 (4 ) 求固结系数视作均质土式 对 于 砂 井 下 部 ， 双曲线法假 设 填 土 堆 载后 以 双曲线模式收敛、压缩层较厚压缩层由厚度差别不大而固结系数差 ,8 ,:其公式为 30 % 别较大的粘性土组成或未设砂井且固结度小于 。这三种情况不成立 t )t 0 = a + b( t )t )(1 ) 0 1. 3 沉降差法 s)s t 0沉降差法可以同时利用各级荷载下的沉降观测 s为: t，;式中为初始时间一般为填土结束时间 0 0 ，数据和加载信息进行线性拟合在填土满载之前就 ts)t ; t 。 t 相应于 时的沉降为 时刻的沉降绘制 ,5 ,0 t 0，能比较准确地预测地基的总沉降量不过此时比 t )t 0。较麻烦的就是要迭代计算 ，关系 曲 线用 最 小 二 乘 法 拟合即可得出参 与s)s t 0，。 对于满载后的情况则可以简化运用满载后 a、b 。数 值，实测沉降数据就能通过线性拟合求出 β 值不需了 ，:公式经过变换可以表示为 ，。 解加载过程也不需作迭代计算在等时间间隔情 :况下其基本表达式为 t )t 0 s= s(2 )+ t 0 a + b( t )t ) 0 t，:当 ? 时上式可化简为 ?) ( t ) t)) βΔ t β? j 0 s )s = AB,1 ) e ,e???(7 )t t + Δ t()j j 1 s= s+(3 ) ? 0 t为满载后某时刻为第一级荷载 增 量 施: ; t 式中 0 j b ( t> t) ; t ;加后的任意时刻 一般取 Δ为时间间隔 j 0 。此即为最终沉降量的表达式 ss，与 为对应的地基累计沉降量其差值 代 表沉降速率法 t ( t + Δ t) 1. 2j j (2003 ) 刘吉福等 提出应用沉降速率法计算软 t—( t+ t) 。 Δ时间段内的地基沉降差 j j ) ? t βΔ j C = A?B?( 1 ) e ) ， ( 7 )令 则 式 可 化 简 ，土路堤剩余沉降指出均质地基施加一级或多级荷 ，: 载时沉降速率与剩余沉降满足以下关系式 :为 ln( s )s ) =8 )(lnC ) ( t)t )β t ( t + t)j 0 Δ V=s(4 )βj j s r 呈线性 ( s)s ) ln)t )( t可以看出 与 ( t + t) t j 0 : s; ，Δ 式中是剩余沉降β 是与固结系数有关的参量 j j r 。，C关系根据实测数据作线性拟合即可求出参数 。 ，不同条件下表达式有不同根据上式沉降速率与 ，A?B。和 β 值进而求出 、 、 剩余沉降的关系与最终沉降加载情况地层结构 T( T> t) s，设 时的累计沉降为 根据求出 0 0 0 T ，等无关只需根据沉降监测资料即可较可靠地确定 0 ，TT :来的参数可得 后任意时刻 的预测沉降量 。剩余沉降 0 20 工程勘察 Geotechnical Investigation , Surveying2011 年第 3 期 ) ( T) t)) ( T ) T)ββ 0 0 0 s= s+ ABe??， 、?,1 )e ,(9 )监测 数据进行了沉 降 预 测也 尝 试 采 用 三 点 法 T T 0 Asaoka ，法和灰色理论但发现三点法和浅冈法很难T，，:? 时最终沉降量 不考虑次固结沉降当 ?) ( T) t)β ，，1控制精度而灰色理论 法预测出来误差较大对 0 0 s= s+ A?B?e(10 ) T?T ? 0:4 50 :7 0 mm。 号点进行的预测结果误差都有 灰 ，，黄广军 还 指 出若 只 取 三 个 间隔相同的点时 。 公式可以化简为三点法的形式可知三点法与沉降 GM( 1 ，1 )色理论采用的 是 它 里 面 最 基 本 的 灰 色 ,10 ,，差法在基本原理上还是相通的只是三点法只取了 ( 模型 文献曾 有提到此模 型预测结果有 时 偏 差，。三个点所以误差会比较大 ) ，。 很大所以后三种 方 法 都 没 有 继 续 采 用运 用 已 80 d ( 180 d ) 知数据 对 后 即 满 载 的 预 测 结 果 和 实 1 。2 测值对比如表 所示 常用预测方法的应用比较 2. 1 工程概况 预测值与实测值对比表表 1，100 m， 昆山某仓库一期工程仓库呈矩形长约 ( mm)预测误差 实测沉降量 90 m，1. 2 m，宽约 室内地坪比室外高出 使 用 荷 载 点号 ( mm) 双曲线法 沉降速率法 沉降差法 30 kPa。: 地基土 层 自 上 而 下 依 次 为填 土 及 暗 浜 填 ，2. 3 m; ， 1. 6 m; 1273. 6)11 . 03. 3)3 . 2土厚度 约 粉 质 粘 土 层厚 度 约 2 343. 2 )14 . 7 1. 9 31. 8 ，5. 4 m; ，淤泥质粉质粘土层厚度约 淤泥质粘土层 3 313. 8 )15 . 4 6. 9 12. 7 4 162. 8 )2 . 9 )15 . 9 )3 . 7 6. 5 m; ，2. 7m;厚度约 粘 土 层厚 度 约 再 往 下 为5 310. 8 )25 . 4 )4 . 3 )12 . 4 。粉质粘土与粉砂层 6 283. 2 )11 . 6 )8 . 0 )12 . 6 7 275. 4 )19 . 1 )9 . 0 )11 . 8 ，为了减小工后沉降采用堆载预压排水固8 333. 6 )33 . 8 )18 . 3 )10 . 5 。 0. 5 m ， 结法对地 基 进 行 加 固地 基 上 铺 设 砂 垫 层9 289. 4 )24 . 3 )12 . 1 )9 . 6 1. 3 m，。塑料排水板间距约 穿透淤泥质土层 10 136. 1 )2 . 7 )0 . 7 2. 5 11 337. 4 )19 . 8 0. 9 )13 . 7 ，2 m，采用分级堆载第一级荷载填至 加载时 12 364. 2 )21 . 7 7. 4 0. 4 30 d，，120 d 间约 由于土方不足恒载约 后才进行第 13 574. 9 )16 . 7 )18 . 4 5. 8 ，15 d 3 m，二级堆载经过约 堆载至 相当于等载预 14 516. 5 )22 . 0 )90 . 3 3. 2 。压 15 490. 3 )24 . 3 )10 . 1 0. 8 12 16 536. 8 )30 . 7 14. 0 7. 6 现场在一期 工 程 场 地 周 围 均 匀 布 置 了 个 沉 ， 4 降观测点在 场 地 中 央 沿 长 边 方 向 布 置 个 监 测 。100 d ，点鉴于满载 后 沉 降 仍 没 有 达 到 要 求继 续 注: 负号代表比实测值小堆载的同时也需要预测再预压多少天才能满足设计 ，要求所以有机会获取后续沉降的监测资料来校验 ， 双曲线法表现 中 规 中 矩预 测 误 差 平 均 在。本文预测结果的准确性 20 mm ，; 14 左右且都比实测值小沉降速率法除 号 ，10 mm ; 点误差很大外其它平均在 左右沉降差法 2 ，。 除 号点外其它比较平均虽然沉降差法进行线 2 R，性拟 合 时 各 点 的 拟 合 图 显 示 的 相 关 系 数 很 小 0. 01 :0 . 4 ，在 之间但数据体现的总的趋势还是线 。性的运用该方法时并没有人为地去掉对离散性影 ，响比较大的点能达到这样的预测精度且各点预测 ，。误差都比较平均说明该方法有比较好的稳定性 4 由于场地中间 个点更能体现整个场地的沉降 ，4 。 15 情况所以把中 央 个 点 作 为 分 析 重 点以 号 ，80 d 点为典型进行分析各方法 全程预测及实测结 2 。果综合如图 所示 ，可以看出预测结果最好的是沉降速率法和沉 ，，。降差法特别是沉降差法几乎与实测值重合 5 d 此次沉降差 法 预 测 采 用的是满载后间隔 的 图 1 场地沉降监测点布置图，，数据在运用公式作图进行线性拟合时仅去掉了 2. 2 主要沉降预测方法预测结果对比 ，，载的堆载预压情况地基侧向位移较大对沉降影 ，响也较大时各种沉降预测方法的误差规律可能又 ，。有变化需要积累资料进行更深入的研究 图 2 预测沉降与实测沉降 。，行取舍沉降速率法预测表现也不错沉降速率的 ，取值用的是双曲线法预测出来的速率用孔隙水压 ，力监测资料的两个点求得 β 值所以沉降差法的精 ，度还是受点的选取的影响比较大的若采用的是孔 ，， 压资料的另 两 个 点或是运用其它 方 法 求 的 β 值 图 3 点 SC1 深层水平位移变化情况，或是采用别的方法预测的速率就不一定能达到这 。样的精度了 ，3 另外本文双曲线法沉降预测进行了两次前一 沉降差法的影响因素 ，次比后一次少大约一个月左右的数据即前一次沉 3. 1 不同间隔天数对沉降差法的影响70 d。 降监测资料只用到满载后约 随着监测的继续 由上文可以看出沉降差法预测沉降能达到比其 ，，进行检验出前一次预测误差还是比较大的较实 ，它方法要好的效果采用的是以达到满载时间为起 ,11 ,。 测曲线平 缓文 献曾 提 到 双曲线法应保证监测 ，5 d 。 始值以 为 时 间 间 距 取 点 的 方 式 来 预 测 的不 ，。 数据达半年以上这是不无道理的后一次数据的 ，同的起始值和时间间距对预测结果也会有影响黄 ，增加带来的预测结果明显比前一次好这也说明数 ,5 ,。广军曾在这方面做过相关研究 。据越多会使双曲线预测结果越精确 ( ) 下面将就同一起始值 为满载时间下研究不 很多学者对双曲线法进行改进或是专门建立分 。 15 同时间间距 的 取 值 对 结 果 的 影 响取 号 点 进 行 ，级加荷条件下的改进沉降预测方法这也不失为一 ，100 d 分析以至满 载 的沉降 监测数据用沉 降 差 法 ，条途径但既然在以上的对比中沉降差法显现出的 。10 d ，预测后期沉降趋势每隔 求一个预测值预测 ，优势比较明显笔者也在下文第三部分对此方法做 80 d 。，到 后随着选取点的时间间隔的不同各预测 。了一点研究 2 。值变化如表 所示 2沉降差法不同间隔天数取值对预测的影响 表 2. 3应力水平对最终沉降的影响( mm)预测误差 天数 实测沉降量 50 kPa，地坪内填土和使 用 荷 载 之 和 约 为 本 工 ( d) ( mm) 5 d10 d20 d 间隔 间隔 间隔 。 程处理方法近似为等载预压预压荷载产生的应力 276422. 7000，，水平较低地基承载力有较大的安全系数因此堆 286 432. 3 0. 9 1. 4 1. 4 。296 438. 6 4. 4 5. 3 5. 2 载产生的地基侧向变形较小 306 451. 3 1. 0 2. 3 1. 8 1 SC1 图 中 点 为 处 理 范 围 外 设置的一个测斜 316 460. 4 0. 6 2. 2 1. 3 ，3 。 3 点其测斜结果如图 所示从图 可以看出该测 326 468. 0 1. 2 3. 0 1. 7 1 :2 m ，点水平位移主要在浅层并在 处改变方向最 336 475. 9 1. 1 3. 0 1. 1 ， 1 cm。 大水平 位 移 在 表 层仅 有 约 相 比 于 竖 向 沉 346 484. 1 0. 2 2. 2 )0 . 3 356 490. 3 0. 8 2. 9 )0 . 2 ，，降场地水平位移很小因此水平位移对沉降的影 。响很小 2 0. 11440. 26600. 7888R、、 对于堆载量较大荷载水平较高需要多级加 2 276 d 100 d; R: ，注负值代表比实测沉降小第 指满载后第 表 示 沉降差法中进行线性拟合步骤时的线性相关系数 22 工程勘察 Geotechnical Investigation , Surveying2011 年第 3 期 296 d ，可以看 到 第 误 差 值 比 较 大主 要 是 受 实 。 ，5 d 测值突然变 平 稳 的 影 响三 种 间 隔 中间 隔 预 ， 测效果 最 好因 为取 点 多更能反映场地 的 沉 降 趋 ，20 d ，势其次是间隔 的它的数据拟合相关系数最 ，10 d ，高而间隔 的预测由于数据离散性最大造成 。，了预测误差最大另外我们也可以看到并不是相 ，关系数越大预测误差就越小它不是影响预测结果 ，16 精确性的主 要 因 素前 述 对 个点的沉降预测也 。可以反映这一点 3. 2 设置不同起始点对沉降差法预测的影响 3 表 列出了把满载后不同时刻设置为起始点时 图 4 设置不同起始值的沉降预测曲线 与实测曲线对比图 4 。 ，的误差各预测曲线与 实 测 曲 线 示 于 图 可 以 看 ，30 d 出除去把 满 载 后 设 置 为 起 始 点 的 那 一 列 数 30 d ，后为起始点时预测曲线又回到了接近实测值，、 据其它都很明显地呈从上到下从左到右依次增 。的状态这说明不同的起始值会使预测曲线在实测 。，大的趋势把起始时间设置得越往后随着预测天 ，值周边一定范围内波动对于本工程的沉降数据还 。 30 d 数的增加它们的误差会表现得越大而取满载 表现出了预测曲线在某一范围内遵从上文所述规律 ，后为起始点则误差又几乎和把满载时设置为起始 。的现象 ，点的误差一样地小可见把起始时间设置得越靠后 ，误差就越大这种趋势只是在一定范围才这样的过 ，4 了这个范围其预测误差又会有一定的回升正如前 结语 ，文所述该方法有一定的稳定性不会让个别取值对 本文应用不同沉降预测方法对一实际工程作了。结果造成很大的影响 ，，沉降预测受益于长期沉降监测本文各种方法的 ，由于本文没有对选择出来的点进行取舍所以 ，预测结果得以与后续实测结果对比以验证各方法 。 进行线性拟合时相关系数不是很高根据其数值来 。 的表现及相关因素对其中沉降差法的影响通过分 ，。 看它跟预测误差体现不出直接的联系并不是相 ，:析得出以下结论 ，，关系数越高误差就越小这也验证了前文所述相 (1 ) 、双曲线法沉降速率法和沉降差法中预测 。关系数并不是影响误差的主要因素的结论 。 效果最好也最稳定的是沉降差法沉降速率法预测 ，，结果也较好但相比于沉降差法沉降速率法受人 。为影响更大一些 沉降差法不同起始点设置对预测的影响表 3(2 ) 运用双曲线法预测沉降时基本要求是沉降 ( mm)设置不同起始点带来的预测误差 ，。 监测半年以上监测时间越久预测越准确本文经 实测 天数 ，过了两次双曲线预测只是前后相差一个月左右的 沉降 满载 满载 满载 满载 ( d) 满载时 ( mm) 。 数据但预测出来效果却大有不同所以对此方法应 5 d 10 d 20 d 30 d 后 后 后 后 。使用尽可能多的沉降监测数据 276422. 700000(3 ) ，本文也有运用其它方法进行预测比如三 286 432. 3 0. 9 0. 3 )0 . 3 )0 . 5 0. 6 、Asaoka GM (1 ，1 ) 。 点法法以及灰色 模型法但 296 438. 6 4. 4 3. 2 1. 8 1. 4 3. 8 ，前两者人为取点对预测结果影响很大不同取法结 306 451. 3 1. 0 )1 . 1 )3 . 2 )3 . 9 0. 1 。果会有比较大的差距而灰色模型预测时预测误差 316 460. 4 0. 6 )2 . 3 )5 . 3 )6 . 3 )0 . 6 ，有时会很大建议使用该方法时考虑其修正的一些 326 468. 0 1. 2 )2 . 6 )6 . 5 )7 . 9 )0 . 3 ，、 模型或过程的改进比如新陈代谢模型非等时距 336 475. 9 1. 1 )3 . 7 )8 . 6 )10 . 3 )0 . 7 、。的时变参数灰色模型参数累计估计灰色模型等 346 484. 1 0. 2 )5 . 7 )11 . 6 )13 . 5 )1 . 9 (4 ) ，对于沉降差法相比于不同时间间隔的取 356 490. 3 0. 8 )6 . 0 )12 . 9 )15 . 3 )1 . 5 ，。 值设置不同的起始点对预测误差影响更大建议 2，起始点宜取满载后一两天时间间隔可以取得稍密 R0. 11440. 15770. 20140. 16680. 0508 注: 负值代表比实测数据小，均以 5 d 为时间间隔取点 4 ，从图 可以看出随着起始点远离满载时刻沉 ,4 , 黄 广 军. 分级加载条件下提早预测地基沉降 的 沉 降 差 法 。趋势而线性拟合相关系数对沉降差法预测结果的,J,. ，2007 ，29 (6 ) : 811 :81 8 .岩土工程学报 ， 影响不 是 很 大取不 同 时间间隔或起始 点 进 行 预 . 黄广军沉降差法在恒载阶段的软土地基沉降预测中的应 ,5 ,，测从结果上体现不出相关系数与预测准确性之间 ,J,. ，2007 ，10 (7 ) : 43 :5 1 .用 岩土工程界 。直接的联系 ，. 何良德姜晔双曲型曲线模型在路基沉降预测中的应用 ,6 ,(5 ) 本文探讨的是低荷载水平下堆载预压常用 ,J,. ( ) ，2009 ，37 (2 ) : 200 :河海大学学报 自然科学版 205 . 。，沉降预测方法的比较对于较高荷载水平特别是 . ,J,. ( 邓聚龙灰色控制系统 华中科技大学学报 自 然 科 ，侧向位移比较大的情况对长期沉降预测方法的比 ,7 ,) ，1982 ，10 (03 ) : 9 :1 8 .学版 。较结果有待进一步研究 . 秦 亚 琼基于实测数据的路基沉降方法研究 及 工 程 应 用 ,D,. ，2008 ，15 :2 2 .中南大学岩土工程专业 ,8 ,，，，. 钟才根兰 宏 亮张 序王 茂 和高 速 公 路 软 基 路 堤 沉 降 参 考 文 献,J,. ，2002 ，(3 ) : 42 :4 4 .速率控制 华东公路 ,9 ,，，. 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