[发明专利]动应力场和渗流场耦合作用下软土路基长期沉降预测方法

说明书

本发明涉及一种动应力场和渗流场耦合作用下软土路基长期沉降预测方法，包括下列步骤：不同潮汐荷载与交通荷载耦合作用下的沉降监测数据和无潮汐荷载作用下的沉降监测数据，沉降曲线呈现双曲线特征；将不同潮汐荷载与交通荷载耦合作用下的沉降监测数据绘制于横坐标为t‑t₀，纵坐标为s_t‑s₀中，建立斜率参数b与反复水位幅值A的关系；分析斜率参数b和截距参数a与交通荷载的关系，结合对数函数建立截距参数b与交通荷载大小的平均值F的关系，建立截距参数a与交通荷载大小的平均值F的关系；建立沉降增加幅度D与反复水位周期T的关系；构建考虑反复水位幅值A、反复水位周期T和交通荷载大小的平均值F多因素耦合的沉降预测公式。

技术领域

本发明涉及岩土工程领域中一种动应力场和渗流场耦合作用下软土路基长期沉降预测方法

背景技术

滩涂作为重要的土地后备资源，为沿海城市的发展提供了广阔的利用空间。滩涂区广泛分布着具有高含水量、高孔隙比、高压缩性、低抗剪强度和低渗透性的软土地基。路基两侧赋存环境差别迥异，一侧邻接陆地，水位较低，一侧邻近大海，长期受到潮汐作用下反复水位变化影响。此外，运维期，路基将承受交通荷载作用。大量的工程实践表明，在长期反复水位和交通耦合作用下，软土路基动应力场和渗流场不断发生变化，容易引发工后沉降过大等工程事故，甚至会直接影响工程的安全和正常使用。因此，合理探寻一种动应力场和渗流场耦合作用下软土路基长期沉降预测方法，对有效防止工程灾变具有重要的意义。

目前，适用于软土地基的常用的沉降预测方法主要有分层总和法(又称规范法GB50007-2011)、三点法、Verhulst模型、Logistic模型、砂井固结理论方法、有限单元法、模型试验方法、灰色预测方法和双曲线法等。但在目前的沉降预测方法中尚未见考虑交通荷载和反复水位耦合作用的文献报道，预测的沉降值往往与工程监测沉降数据存在较大的误差。

基于上述原因，研发一种动应力场和渗流场耦合作用下软土路基长期沉降预测方法，为软土路基安全服役设计提供设计参考，具有切实的工程意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效可行、准确度高的动应力场和渗流场耦合作用下软土路基的长期沉降预测方法。技术方案如下：

1.一种动应力场和渗流场耦合作用下软土路基长期沉降预测方法，包括下列步骤：

第一步，监测在时间t内线性路基工程在典型位置处由潮汐诱发的反复水位幅值A、反复水位周期T、交通荷载大小的平均值F和不同潮汐荷载与交通荷载耦合作用下的沉降监测数据和无潮汐荷载作用下的沉降监测数据，不同潮汐荷载与交通荷载耦合作用下的沉降监测数据与反复水位幅值A、反复水位周期T、交通荷载大小的平均值F和时间t有关，且沉降曲线呈现双曲线特征，满足公式(1)：

式中，t₀为初始时间；s_t为时间t时的沉降，s₀为初始时间t₀时的沉降，a为截距参数，b为斜率参数，D为沉降的增加幅度；

第二步，将不同潮汐荷载与交通荷载耦合作用下的沉降监测数据绘制于横坐标为t-t₀，纵坐标为s_t-s₀中，求得斜率参数b；分析斜率参数b与反复水位幅值A的关系，利用二次多项式建立斜率参数b与反复水位幅值A的关系，如公式(2)所示，初始时间t₀为0，初始沉降s₀为0：

b＝c₁A²+c₂A+c₃ (2)

式中，c₁、c₂和c₃为二次多项式的待定参数，通过最小二乘法获得；