沉降计算
堤身沉降计算及预留超高值软土地基在荷载作用下，总沉降包括：瞬时沉降Sd、主固结沉降Sc和次固结沉降Ss，总沉降S∞可按下式计算：
S∞=Sd+Sc+Ss；
瞬时沉降和次固结沉降较难通过理论计算，瞬时沉降一般为主固结沉降的20%~40%。次固结沉降一般为主固结沉降的5%~10%。
主固结沉降是由于施工加荷后，土体排水固结而产生的沉降。这部分沉降采用分层总和法。
∑=+ -
=
n
i
i
i
i
i
c
h
e
e
e
S
112
1
1
由于在计算过程中较难将瞬时沉降、主固结沉降、次固结沉降三者区分开，所以在计算中，通过计算主固结沉降，再用沉降计算经验系数修正，即按下式计算总沉降S∞：S∞=Ms×Sc
根据浙东沿海软土地基上筑堤的经验，一般沉降计算经验系数Ms取1.4~1.6，本次取1.5。本次计算了东堤、南堤、西堤典型断面各点的沉降量，堤顶最大计算沉降量见下表。
计算代表断面堤顶最大沉降量成果表
施工图中各标高均为设计标高，堤身各级层面需按理论沉降值与实际观测的差值预留超高值。目前根据经验分析暂定各部分顶面超高值为别为：挡浪墙60cm，堤顶路面内外侧分别为50m和60cm，外海侧4.5或5.5平台内外侧分别为60cm 和40cm，砼灌砌块石和理砌块石平台内外侧分别为40cm和30cm，后破土方5.1m和3.5m及3.0等平台分别为50cm和40cm。该值仅供施工中参考，今后需根据施工期原型观测资料分析，由设计单位、建设单监理单位和施工单位等相关部门商量确定预留工后沉降量。
Peck法计算的盾构隧道地面沉降量及沉陷槽计算公式
8．1．4 地层变形预测与分析 通常设计阶段的地面沉降预测方法可分为两类，一是根据实测数据的统计方法—Peck 公式是其典型代表：二是采用有限元和边界元的数值方法。 采用Peck 法计算的盾构隧道地面沉降量及沉陷槽计算公式如下式；其沉陷槽横向分布见图。 exp(max )(S x S -22 2i x ）
? ?? ? ? Φ-?= 2452tg Z i π 式中：V —地层损失（地表沉降容积）； i —沉降槽曲线反弯点； z —隧道中心埋深 根据本标段的地质条件和埋深等，得i=6.9m ，由此根据以往的工程实践及经验公式，沉陷槽宽度B ≈5i ，可得单个隧道盾构推进引起的地表横向沉陷槽宽度约为35m ，两座隧道盾构推进引起的地表横向沉陷曲线叠加后其沉陷槽宽度约为50m ，并且沉陷槽的主要围在隧道轴线两侧6m 围，离轴线3m 的沉降量约为最大沉降量的60%～70%，离轴线6m 的沉降量约为最大沉降量的25%。 地层损失V 值主要是由盾尾空隙引起的土体损失量，它与盾构机盾壳厚度、盾构推进时粘附在盾构上的土体厚度及注浆量等有关，即 V=V 尾+V 粘-V 浆 盾构推进时粘附在盾构钢板上的土体厚度约为20～40mm ，盾壳厚度为70mm ，则：V=V 尾+V 粘-V 浆=1.36+0.58α-(1.36+0.58)β α为折减系数， β为同步注浆的充填系数。 取α=0.6 β=0.5 得 V=0.73m2 由此可得地表最大沉陷值：Smax=23.4mm 最大斜率：Qmax=0.0013 以上分析值主要是在以往工程经验基础上结合本地铁盾构标段的实际情况，隧道埋深16m 左右情况下得出的，最大沉降量满足规和标书要求。 虽然地表沉降形态是大体相同或相似的，但其最大沉降量总是随着施工工况和地质条件的改变而千差万别，目前控制沉降的主要手段是同步注浆和二次注浆，而注浆的环节常有各种各样的问题发生，如缺量、过量、滞后、漏浆等等，不同的沉降情况常是施工工况和工作状态的反映，同时不同的地质条件沉降亦有所不同，如粉砂土较粘土隆降起量要少，沉降速率要快，淤泥质粘土后期固结沉降则要大点。以上这些都要求盾构施工时要加强监测工作，以随时了解地面沉降信息，以便及时采取有效措施，以达到控制沉降和减少损失的目的。 8．2 理论分析
最新地面下沉处理方案(修订版)
利保商贸中心 地下室外围地面下沉处理施工方案 编制： 审核： 批准： 龙元建设集团股份有限公司 2018年8月1日
一、工程概况 本工程位于佛山市顺德区龙江镇，建筑面积约18万平方米，占地面积约2.3平方米，其中地下室三层，基坑深度达16米左右，地上有3栋建筑物，最高一栋为120米。现1/3地下室已完成，已形成的地下室外墙进行了回填，其他地下室结构正在进行施工中。 二、事故原因 2018年6月8日顺德区遭受特大暴雨，且连续不停雨量之大是顺德数十年不遇的特大暴雨。本工程位于顺德地区的龙江镇，周边为家具材料城，本身工地位于整个市场的最低部位，由于暴雨在短时间内雨量很大，导致周边市政管道及周边的排水河道来不及及时的排出，大量的雨水倒灌入工地。倒灌雨水的入口在工程的东南角，当时积水深度达到1.5米左右。由于大量积水灌入基坑和地下室外围回填区域，导致地下室基坑周边回填并已完成混凝土硬化临时地面出现不同程度的沉降和开裂，道路路面也有不同程度的裂缝沉降，人货梯坡道出现倒塌的现象。经现场工程人员勘察发现确定，造成已浇筑完的混凝土地面、路面、人货梯坡道出现下沉、开裂、坍塌等现象主要是由于基坑周边回填物大量的流失造成，为保证工地安全顺利的前提下是施工，根据各方的建议尽快对有安全隐患的部位进行修复，主要是混凝土地面沉降修复面积约为800㎡，路面修复面积约为200㎡，坡道的坍塌等。故编制以下修复方案：
工艺流程 本施工方案结合本工程特点主要为混凝土地面沉降进行修复。原面层为混凝土压光地面，对混凝土基层的平整度要求较高。 施工方式如下： 1.操测处理范围→原混凝土地面破碎→垃圾清理外运→地 沙回填下沉部分→150~200厚钢筋砼地坪浇筑→振捣→拉毛→养护→割缝 2.先用水平仪操测,再由建设单位确定地坪修复范围， 计算工程量，工程量现场确认。 3.基层处理 3.1.地面塌陷范围确定后，用地面切缝机沿外边切割深 度不少50mm的缝，然后用大型镐机将该范围内的地面破碎后再 用挖机装车运走。 3.2.基层做300~1500厚地沙回填用打夯机夯实，并在 地坪修复范围内的水平方向满铺Φ10@150双向网片，再浇筑200 厚砼。 4.混凝土浇筑 地坪为强度等级C30砼浇筑，砼地面最薄处保证150mm厚, 最厚处以地面实际下沉深度实测为准，地面边缘接缝用1:2水泥 砂浆处理。 5.地面的切缝。 为防止混凝土干缩产生的不规则裂缝,将其裂缝控制有规则的切
常用的地基沉降计算方法
6.3 常用的地基沉降计算方法 这里所讲的地基沉降量是指地基最终沉降量， 目前常用的计算方法有：弹性力学法、分层总和法、应力面积法和考虑应力历史影响的沉降计算法。所谓最终沉降量是地基在荷载作用下沉降完全稳定后的沉降量，要达到这一沉降量的时间取决于地基排水条件。对于砂土，施工结束后就可以完成；对于粘性土，少则几年，多则十几年、几十年乃至更长时间。 6.3.1 计算地基最终沉降量的弹性力学方法 地基最终沉降量的弹性力学计算方法是以Boussinesq课题的位移解为依据的。在弹性半空间表面作用着一个竖向集中力P时，见图6-5，表面位移w(x, y, o)就是地基表面的沉降量s： E r P s 2 1μ π - ? = （6-8） 式中μ—地基土的泊松比； E—地基土的弹性模量（或变形模量E ）； r—为地基表面任意点到集中力P作用点的距离，2 2y x r+ =。 对于局部荷载下的地基沉降，则可利用上式，根据叠加原理求得。如图6-6所示，设荷载面积A内N（ξ，η）点处的分布荷载为p0（ξ，η），则该点微面积上的分布荷载可为集中力P= p0（ξ，η）dξdη代替。于是，地面上与N点距离r =2 2) ( ) (η ξ- + -y x的M（x, y）点的沉降s（x, y），可由式（6-8）积分求得： ?? - + - - = A y x d d p E y x s 2 2 2 ) ( ) ( ) , ( 1 ) , ( η ξ η ξ η ξ μ （6-9） 从式（6-9）可以看出，如果知道了应力分布就可以求得沉降；反过来，若 沉降已知又可以反算出应力分布。 对均布矩形荷载p0（ξ，η）= p0=常数，其角点C的沉降按上式积分的结果为： 图6-5 集中力作用下地基表面的沉降曲线图6-6 局部荷载下的地面沉降 （a）任意荷载面；（b）矩形荷载面
地基沉降量计算
在今年史佩栋教授赠寄给我的，他主编的《浙江隧道与地下工程》刊物上，我看到一篇高大钊先生谈差异沉降的文章，觉得非常好。里面的内容很实用，对我们正确认识和理解差异沉降问题有很高的指导性，故将其推荐给大家。但采用照片或扫描版，不便于大家阅读和下载，而我的工作又很忙，没有时间，只好请一位技术人员将其打成word文档，发在下面。需要说明的是，由于同样原因，我没时间对打成的文章做仔细的校核，如有个别错漏，还请大家谅解。 同时在此向史佩栋教授、高大钊先生和《浙江隧道与地下工程》杂志社表示诚挚的感谢！ 土力学若干问题的讨论 （网络讨论笔记整理）之四怎样计算差异沉降？ ——沉降计算中的是是非非 本刊特邀顾问同济大学教授 全国注册土木工程师（岩土）高大钊 执业之格考试专家组副组长 进20年来，地基基础设计的变形控制问题日益引起人们的重视。最近5年来，由于地基基础设计规范所规定的必须计算沉降的建筑物范围扩大了，除了丙级建筑物中的一小部分之外，几乎所有的建筑物都要求计算建筑物地基的变形，沉降计算就成为普遍关注的问题。特别在岩土工程勘察阶段，提出了对建筑物的沉降和不均匀沉降进行评价的要求，再加上审图要求在勘察阶段计算和不均匀沉降，沉降计算的一些是是非非就浮出水面，在网络讨论中也成为一个十分活跃的课题。这些问题反应了对土力学中的一些基本概念的漠视，也反映了工程勘察中的一些最基本方法的失落，看来是人们在关注更高的精度，而实际上却在总体上失去了对建筑物沉降的总体控制。 1、在我工作地区，对于多层建筑（层数低于6层），由于相连建筑物的层数差而出现过墙体裂缝的现象，因此当地审图中心要求在正常沉积土的区域，对有层数错的建筑应进行变行验算。 我想问的问题是：在假定地基土为正常沉积土，其层位、特征指标等的变化均不是很大的情况下，差异沉降最大的两个点应该是两建筑物的接触部位点角点及较低建筑物的另一边的角点，也就是说，应该验算这两个点之间的差异沉降而按规范要求，则应该验算基宽方向两个角点下的差异沉降（或者倾斜）。考虑计算沉降量最大的两个点，则应验算相连两建筑物接触部位的两个角点县的差异沉降（或者倾斜），而按上述条件，这两个点之间的差异沉降应该不大，那么这种验算还有什么意义呢？ 不知道我的理解偏差在那里望给予指教！ 答复：你对这种情况的沉降计算和差异沉降的计算，在理解上存在一定的偏差，主要表现为下列两个问题。 1）对于如土所示的有层数的建筑物，根据规范的规定，应当计算存在高差处的角点b和与其相距1～2个开间处点d之间的沉降差，用以计算b～d之间的局部倾斜。而不是如你所说的计算存在高差处的角点b与高度较低的建筑物的另一端点c之间的沉降差。 2）第2个理解偏差是从你说的“应验算相连两建筑物接触部位的两个角点（a～b）下的差异沉降（或者倾斜）”这句话中看出的。为什么只能计算宽度方向两个点的差异沉降呢？规范从来没有规定只能计算建筑物横向两个角点的沉降差，而不能计算纵向两个角点的沉降差，横向和纵向的倾斜都可能进行计算。
沉降计算和分析
沉降计算和分析 1.地面沉降横向分布计算 地表沉降横向分布曲线的形状可用Peck[3]公式合理地表达, 这一概念已被人们所接受, 上海地区的许多盾构施工实例也充分证明了它的实际使用效果[4-5]。Peck 假定施工引起的地面沉降是在不排水情况下发生的, 沉降槽的体积等于地层损失的体积。地层损失在隧道长度上是均匀分布的,隧道施工产生的地表沉降横向分布近似为一正态分布曲线: 式中: S(x)为距离隧道中心线处的地表沉降( m) ;Smax 为隧道中心线处最大地面沉降( m) ; x 为距隧道中心线的距离( m) ; i 为沉降槽宽度系数( m) ;VS 为盾构隧道单位长度地层损失( m3/m) 。 Peck 公式中的VS ( 地层损失) 与盾构种类、操作方法、地层条件、地面环境、施工管理等因素有关, 目前尚难给出确定的解析式。根据统计,在采用适当技术和良好操作的正常施工条件下,地层损失VS 可表示为: VS=VlπR2 ( 3) 式中: Vl 为地层体积损失率, 即单位长度地层损失占单位长度盾构体积的百分比; R 为盾构机外径( m) 。 沉降槽宽度系数i 决定了盾构施工对周围土体的影响范围, 一
般而言, 沉降槽半宽为2.5i。研究表明, i 取决于接近地表的地层的强度、隧道埋深和隧道半径, 其计算式如下: 式中: Z 为地面至隧道中心的深度; Ф为土的内摩擦角。 杭州地铁1 号线隧道外径为6.2 m, 土内摩擦角取为23.2°, 隧道顶部覆土厚度有18.8 m,运用Peck 公式计算可得沉降槽半宽W/2=33.0 m,计算结果见表1, 地面沉降横向分布见图1。 2. 地面沉降纵向分布计算 刘建航[6]院士在Peck 法的基础上, 提出了负地层损失概念, 并将地层损失分成开挖面和盾尾后的地层损失两部分, 得出了地面沉降量的纵向分布预测公式:
固体颗粒的群体沉降速度分析
固体颗粒的群体沉降速度分析 郑邦民1，夏军强2 (1.武汉大学河流系，湖北武汉430072; 2.清华大学水利系，北京100084) 摘要：从流体力学原理出发，数值模拟非均匀沙随机分布对流场的影响，推导出固体颗粒群体沉速的理论解。该公式不仅量纲和谐，浓度变化不超过极限浓度值，能反映含沙量与非均匀沙级配变化对群体沉速的影响，而且可避免其它公式量纲不和谐，计算中出现负值或降得过快的缺点。采用黄河实测资料对该公式进行了验证，计算结果与实测资料基本符合。 关键词：固体颗粒; 群体沉速; 干扰流核；极限浓度 1 引言 泥沙在静止的清水中等速下沉时的速度，称为泥沙的沉降速度。在多沙河流的浑水中，泥沙颗粒的沉降特性比清水中与低含沙水流中复杂。此时泥沙颗粒下沉相互干扰，部分颗粒或全部颗粒成群下沉，其下沉速度称为群体沉速［1,2］。群体颗粒沉降特性的研究具有十分重要的意义，它在多沙河流的河床演变分析和泥沙数学模型计算中广泛应用。单个颗粒的沉速与群体沉降可以相差10倍，故50年前有人说泥沙运动严格地讲只有一个半理论。为此应进一步分析颗粒群体沉降规律，使其在实际应用中不致有太大的误差。 本文在研究流体力学粘性流中圆球绕流规律的基础上，得出固体颗粒群体沉速的理论解，它可反映泥沙浓度与组成对群体沉速的影响。然后将该公式与现有的群体沉速公式进行比较，并用黄河实测资料进行验证。 2 理论前提 Navier_Stokes方程是流体力学的基本控制方程，它是求解流体力学诸多问题中普遍应用的方程。对不可压缩粘性流体，在有势外力作用下，可得Helmholtz 涡量方程
(1) 上式中为流速矢量：Δ为哈密顿算子(Hamilton Operator)；ν为流体的运动粘滞系数;t为时间。一般情况下，三维流函数为向量，它与流速 有如下关系 。而流速与涡量，亦呈旋度关系， 即。为了便于数值计算，它可写作一般曲线坐标系的张 量形式： 。其中 。式中ui为逆变分量，Δj 为协变导数，为协变基向量， 它不一定是正交基，也不一定为单位基。对正交曲线坐 标，则有 其中u k为单位正交(局部)基上的物理分量；H k为Lami系数或标量因子，它反映微元弧长dd i与坐标微元dξi之间的比，即ds i=H(i)dξi。 根据上述关系，我们可以将涡量方程写作一般曲线坐标形式或正交曲线坐标形式，以便于数值计算。它可以用来计算形体绕流等外部流动。对于二维流或在柱坐标、球坐标下的球对称，轴对称流动，式(2)可以简化。例如，在球坐标下有H1=1、H2=R、H3=Rsinθ，可得ds1=dR、ds2=dθ、 ds3=Rsinθdλ。上式中R、θ、λ为球坐标系下的三个坐标线。因轴对称时，且物理量只在R、θ方向上有变化，故有ψ3=ψ。同时可得R、θ坐标线上的速度分量 (3) 这对小雷诺数下的圆球绕流，上述沉降分析是合适的。恒定流情况有 惯性项均可忽略。对于外部绕流，流函数是无源场，则有
基础沉降计算6页word
基础沉降算例 基础资料和地质资料如上图。 计算依据规范为《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG D63——2007（以下简称规范）。 TB100002.5—2005 h p p γ-=0 《规范》4.3.4 （3.2.2） =157-17*1.87=125.21kPa 第一层土：13 .29613.980 10=-==z z 第二层土：13 .79113.9813 .221=-==z z 第三层土：13 .128613.9813 .732=-==z z 第四层土：13 .158313.9813 .1243=-==z z 第五层土：13.207813.9813 .1514=-==z z 以上n α根据b l /及b z /可查询《规范》附录M 桥涵基底附加系数α、平均附加系数α，（附录B ）也可按本算例提供的Excel 表查询。 按《规范》4.3.7估算n z 54.8)5.4ln 4.05.2(5.4=-?=m 所以计算时取至基底下第三层土。 按《规范》4.3.4 （3.2.2） =125.21*[(2.13*0.938-0*1)/10+(7.13*0.600-2.13*0.938)/12+(12.13*0.412
-7.13*0.600)/28] =52.02（mm） 查《规范》表4.3.6 Δz值（表3.2.2—1） Δz=0.8m 故以上取基底以下三层计算满足规范要求。 根据《规范》表4.3.5注2 （表3.2.2—2） =12.03MPa 0.75[fa0]=0.75*170=127.5>125.21=p 查《规范》表4.3.5 （表3.2.2—2） 根据《规范》4.3.4 （3.2.2） 所以基础最终总沉降量为26.58mm。 基础沉降计算应注意的问题 1.土的压缩性指标有压缩模量Es、变形模量E 和弹性模量E，我们在使用沉降计算公式时采用的是压缩模量Es，请不要混淆。 ⑴土的压缩模量Es是土样在室内有侧限条件（即不允许产生侧向变 形）试验中竖向压应力σ s 与相应的竖向应变λ s 之比值，即 s s s E λ σ = ⑵土的变形模量E 是土在室外荷载板试验中无侧限条件（即允许产生侧向变形）下，P—s曲线上竖向压力P与竖向沉降s呈线性关系或接近线性关系区段内，竖向压力应力与相应应变之比值，又称总变形模量。 Es与E 有如下关系：
地面下沉处理方案教学教材
地面下沉处理方案
利保商贸中心 地下室外围地面下沉处理施工方案 编制： 审核： 批准： 龙元建设集团股份有限公司 2018年8月1日
一、工程概况 本工程位于佛山市顺德区龙江镇，建筑面积约18万平方米，占地面积约2.3平方米，其中地下室三层，基坑深度达16米左右，地上有3栋建筑物，最高一栋为120米。现1/3地下室已完成，已形成的地下室外墙进行了回填，其他地下室结构正在进行施工中。 二、事故原因 2018年6月8日顺德区遭受特大暴雨，且连续不停雨量之大是顺德数十年不遇的特大暴雨。本工程位于顺德地区的龙江镇，周边为家具材料城，本身工地位于整个市场的最低部位，由于暴雨在短时间内雨量很大，导致周边市政管道及周边的排水河道来不及及时的排出，大量的雨水倒灌入工地。倒灌雨水的入口在工程的东南角，当时积水深度达到 1.5米左右。由于大量积水灌入基坑和地下室外围回填区域，导致地下室基坑周边回填并已完成混凝土硬化临时地面出现不同程度的沉降和开裂，道路路面也有不同程度的裂缝沉降，人货梯坡道出现倒塌的现象。经现场工程人员勘察发现确定，造成已浇筑完的混凝土地面、路面、人货梯坡道出现下沉、开裂、坍塌等现象主要是由于基坑周边回填物大量的流失造成，为保证工地安全顺利的前提下是施工，根据各方的建议尽快对有安全隐患的部位进行修复，主要是混凝土地面沉降修复面积约为800㎡，路面修复面积约为200㎡，坡道的坍塌等。故编制以下修复方案：
工艺流程 本施工方案结合本工程特点主要为混凝土地面沉降进行修复。原面层为混凝土压光地面，对混凝土基层的平整度要求较高。施工方式如下： 1.操测处理范围→原混凝土地面破碎→垃圾清理外运→地沙回填下沉部分→150~200厚钢筋砼地坪浇筑→振捣→拉毛→养护→割缝 2.先用水平仪操测,再由建设单位确定地坪修复范围，计算工程量，工程量现场确认。 3.基层处理 3.1.地面塌陷范围确定后，用地面切缝机沿外边切割深度不少50mm的缝，然后用大型镐机将该范围内的地面破碎后再用挖机装车运走。 3.2.基层做300~1500厚地沙回填用打夯机夯实，并在地坪修复范围内的水平方向满铺Φ10@150双向网片，再浇筑200厚砼。 4.混凝土浇筑 地坪为强度等级C30砼浇筑，砼地面最薄处保证150mm厚,最厚处以地面实际下沉深度实测为准，地面边缘接缝用1:2水泥砂浆处理。 5.地面的切缝。 为防止混凝土干缩产生的不规则裂缝,将其裂缝控制有规则的切
地基沉降量计算
地基沉降量计算 地基变形在其表面形成的垂直变形量称为建筑物的沉降量。 在外荷载作用下地基土层被压缩达到稳定时基础底面的沉降量称为地基最终沉降量。 一、分层总和法计算地基最终沉降量 计算地基的最终沉降量，目前最常用的就是分层总和法。 （一）基本原理 该方法只考虑地基的垂向变形，没有考虑侧向变形，地基的变形同室内侧限压缩试验中的情况基本一致，属一维压缩问题。地基的最终沉降量可用室内压缩试验确定的参数（e i、E s、a）进行计算，有： 变换后得： 或 式中：S--地基最终沉降量（mm）； e --地基受荷前（自重应力作用下）的孔隙比； 1 e --地基受荷（自重与附加应力作用下）沉降稳定后的孔隙比； 2 H--土层的厚度。 计算沉降量时，在地基可能受荷变形的压缩层范围内，根据土的特性、应力状态以及地下水位进行分层。然后按式（4-9）或（4-10）计算各分层的沉降量S 。最后将各分层的沉降量总和起来即为地基的最终沉降量： i
（二）计算步骤 1）划分土层 如图4-7所示，各天然土层界面和地下水位必须作为分层界面；各分层厚度必须满足H i≤0.4B（B为基底宽度）。 2）计算基底附加压力p0 3）计算各分层界面的自重应力σsz和附加应力σz；并绘制应力分布曲线。 4）确定压缩层厚度 满足σz=0.2σsz的深度点可作为压缩层的下限； 对于软土则应满足σz=0.1σsz； 对一般建筑物可按下式计算z n=B(2.5-0.4ln B)。 5）计算各分层加载前后的平均垂直应力 p =σsz； p2=σsz+σz 1 6）按各分层的p1和p2在e-p曲线上查取相应的孔隙比或确定a、E s等其它压缩性指标 7）根据不同的压缩性指标，选用公式（4-9）、（4-10）计算各分层的沉降量 S i 8）按公式（4-11）计算总沉降量S。
城市地面沉降判定常见方法介绍与分析
城市地面沉降判定常见方法介绍与分析 李 陆，王 宁 (安徽省地质环境监测总站，安徽蚌埠233000) ［摘 要］选用适当监测方法测得地面沉降的数值对地面沉降易发区和控制区的划分起着重要作用。通过对 安徽省阜阳市地面沉降控制区划分项目实例中地面沉降判定的各种方法进行简要分析研究，认为传统的水准测量、GPS 监测和合成孔径干涉雷达监测InSAＲ技术都能很好反映一个城市地面沉降程度，但也有各自的优缺点，需根据具体情况采用合适的判定方法。 ［关键词］地面沉降;水准测量;GPS ;InSAＲ［中图分类号］TU433［文献标识码］B ［文章编号］1004－1184(2019)05－0090－01 ［收稿日期］2019－03－27 ［作者简介］李陆(1984－)，男，山东泰安人，工程师，主要从事地下水环境监测及水文地质、工程地质和环境地质勘查工作。 地面沉降是目前世界各大城市的一个主要工程地质问题。中国超过50个城市发生地面沉降。由于地面沉降是一种大面积地面高程逐渐累计下降的损失，形变缓慢，以毫米、厘米计，初始阶段难以被人们的肉眼察觉，只有采用精密测量才会发现，但往往还会因量小而难以肯定，或被忽略不计，因此能准确判断一个城市发生地面沉降的程度显得尤为重要，本文拟通过阜阳市地面沉降控制区划分项目实例来分析城市地面沉降判定常见方法及各自优缺点。 1地面沉降监测常用方法介绍 现地面沉降的监测主要有三种方法，即传统测量监测、GPS 监测、合成孔径干涉雷达监测。传统地面沉降测量方法包括密水准测量、基岩标和分层标测量等，只能在比较小的范围内开展工作;GPS 监测采用先进的全球定位系统进行监测， 可以对大规模的区域进行实时监测;合成孔径干涉雷达监测是新兴起的一种卫星遥感技术，选择合理的遥感影像数据也可以敏感地监测出地面沉降的变化。 2地面沉降监测方法实例 笔者曾参与过安徽省阜阳市地面沉降控制区划分项目，现对判定该市地面沉降监测的各种方法作简要介绍及分析。由于该市前期未布设GPS 监测点，因此该项目主要采用了传统三角水准测量和合成孔径干涉雷达监测D —InSAＲ技术，同时大规模收集了地下水开采和地下水位降落漏斗等相关水文资料，为判定结果提供佐证。 2．1地下水开采及区域水位观测 根据地下水开采量调查及地下水动态观测数据分析，阜阳市各市县受区域性长期大量开采深层地下水影响，区域及县市集中开采区深层地下水位呈持续下降趋势，城市中深层地下水位亦呈持续下降趋势，现状已形成阜阳－太和－界首与临泉的区域深层地下水开采降落漏斗(水位埋深大于40m ，图1)，各分漏斗中心最大水位埋深50 60m 以上;阜阳城区中深层地下水降落漏斗水位埋深达60m 。 2．2水准监测 该项目通过建立阜阳市地面沉降水准监测网，以国家水 准点为起始点，采用二等水准联测，测定新埋设沉降点的同 时联测已收集到的所有国家三等以上的水准点，利用搜集到的6个国家一等水准点(含起算点)和249个沉降点共255个点组成共28个水准闭合环的水准路线网，总长1580km 。使用电子自动安平水准仪观测，利用清华三维软件进行严密平差，选定可靠点作为起算点，推算其它联测已知水准点高程，以两期水准高程差值比较说明大致情况。 测量结果对比表明，阜阳市域除南部阜南至颖上地区外，普遍存在不同程度地面沉降，其中最大沉降量点为阜阳城市城区，累积沉降量达1289mm (1987－2017年)，阜阳城市地下水集中开采区及其外围地区平均沉降速率达20 43mm /a (与深层地下水位埋深大于40m 的范围有较好的吻合)，其次为临泉、太和、界首及其北部地区平均沉降速率为15 20mm /a 。区域上中北地区平均沉降速率为10 15mm /a ;南部地区一般小于10mm /a 。 图1城市中深层(FB810孔)水位变化图 2．3D —InSAＲ遥感解译 项目利用合成孔径干涉雷达技术D —InSAＲ方法进行工 作区地面沉降遥感解译，解译面积10118km 2 。项目充分利用了可获得的卫星遥感数据，开展了2015－2017年度144个像对的地面沉降InSAＲ观测，干涉效果良好，充分显示了不同时期地面变形的特征。 D —InSAＲ技术精确计算表明，阜阳市地面沉降遍布全区，多数地带沉降速率约5 8mm /a ，颖上北部煤矿区、阜阳市城区及其北部地带、太和县城区、临泉县城区均存在明显较快速地面沉降区块:矿区沉降速率大于50mm /a ，阜阳、太 和、临泉城市区沉降速率一般20 50 (下转第209页)0 92019年9月第41卷第5期地下水Ground water Sept．，2019Vol.41NO.5
重力沉降速度的基本方程式
重力沉降速度的基本方程式 若球形颗粒的直径为d(m)，密度为， 在密度为 的气体中沉降时，其在沉降 （铅直）方向下受到： 重力 浮力 阻力 由于重力沉降速度为颗粒作等速运动时相对应的速度，t u u =因此上述三力在铅直方向上的合力为零，故 0=--d b g F F F 代入并化简得： 上式即为重力沉降速度的基本方程式。 说明： １．式中ξ称为阻力系数。它可表示为颗粒与流体相对运动时的雷诺数Ret 的函数，即)(R e t f =ξ，其中 ２．对于球形颗粒（球形度0.1=s φ）， 可由下列公式计算： 滞流区 1R 10 e 4 <<-t
过渡区 3 e 10R 1< ='(a) V s= F bHu u 将式(a)改写为 (b) m3 式中，Vs——含尘气体处理量，/s m F——沉降室的水平截面积，又称沉降面积(F=bl), 2 m F’——沉降室的横截面积，F’=bH, 2 说明： １．Vs一定时，根据待处理固体颗粒的最小直径求出ut，然后利用式(a)或式(b)可确定出沉降室的最小长度l（Ｈ一定时）或最小宽度b（l 一定时）； ２．降尘室的处理能力（Vs）仅与沉降面积有关，而与降尘室高度Ｈ无关。为提高降尘室的降尘室的捕集效率，可从降低气流速度u，降低降尘室的高度Ｈ及增大降尘室长度l或(或宽度b)方面入手。 ３．为了防止粉尘的二次飞扬，保证颗粒在滞流状态下自然沉降，气流通过降尘室的实际速度应在0.2~0.8m/s范围内选取。 若设法使得气流带着颗粒作旋转运动，由于颗粒的密度大于流体的密度，惯性离心力便会将颗粒沿切线方向甩出，使颗粒在径向与流体了生相对运动而飞离中心。另一方面，颗粒周围的流体对颗粒有一个指向中心的作用力，此作用力恰好等于同体积流体维持圆周运动所需的向心力，若与重力声的情况相比，此作用力与颗粒在重力场中所受到的流体的浮力是相当的。此外，由于颗粒在半径方向上与流体有相对运动，也就会受到阻力作 复合地基沉降计算方法的分析与说明 发表时间：2019-03-25T11:52:32.297Z 来源：《建筑细部》2018年第18期作者：李维鹏 [导读] 复合地基的设计主要关心的是承载力和沉降问题，实际工程中，存在很多承载力满足，而由于沉降过大而造成地基无法正常工作的案例，大量研究表明，复合地基很大一部分都是有沉降进行控制的。所以对沉降的计算成了复合地基设计的关键。复合地基沉降计算方法多种多样，既有理论分析方法也有试验方法和数值计算方法，设计中如何甄别采用哪种计算方法，既需要工程人员具有扎实的基本功，也需要具有丰富的工程经验。 李维鹏 武汉科达监理咨询有限公司武汉 441000 摘要：复合地基的设计主要关心的是承载力和沉降问题，实际工程中，存在很多承载力满足，而由于沉降过大而造成地基无法正常工作的案例，大量研究表明，复合地基很大一部分都是有沉降进行控制的。所以对沉降的计算成了复合地基设计的关键。复合地基沉降计算方法多种多样，既有理论分析方法也有试验方法和数值计算方法，设计中如何甄别采用哪种计算方法，既需要工程人员具有扎实的基本功，也需要具有丰富的工程经验。 关键词：复合地基；沉降；计算方法 0 引言 近些年随着经济建设快速发展，建筑行业得到前所未有的发展，建筑高度和建筑设计及施工难度不断地被刷新。建筑物难度的增加，对地基基础问题也带来的极大的挑战，同时也促使地基基础设计的快速发展。 以前很多建筑由于建设楼层不高，功能简单，通常荷载不大，故通常将建筑物直接建在天然地基上，并且事实证明，这些建筑物至今仍很好的工作着。但是随着建筑高度越来越高，建筑形式越来越复杂，天然地基无法承受上部结构荷载，就要采用其他的地基基础形式，目前采用较为普遍的形式为桩基础和复合地基。桩基础是将上部荷载通过桩体传递给深部土层的基础形式，复合地基则是采用桩和土共同承载的形式，由于复合地基相对于桩基础具有费用低，施工速度快等优点，在建筑工程中得到越来越多的应用。 复合地基的设计主要关心的是承载力和沉降问题，实际工程中，存在很多承载力满足，而由于沉降过大而造成地基无法正常工作的案例，大量研究表明，复合地基很大一部分都是有沉降进行控制的。所以对沉降的计算成了复合地基设计的关键，本文就目前存在的沉降计算方法进行讨论。 1 复合地基沉降计算方法 关于复合地基沉降计算方法目前现有文献提供的方法非常的多，大致可归纳为以下几种 （1）分为加固区与非加固区的方法 这种方法也是JGJ79—2012《建筑地基处理设计规范》所给出的方法，该方法主要思路是将地层分为桩长范围的加固区和下卧层的非加固区，对于加固区，先计算桩和土的复合模量，然后分层法计算加固区沉降，对于下卧层的非加固区，直接用分层法计算沉降，其实这种方法，就是将复合地基通过复合模量等效为均质地基，通过分层法进行计算沉降。 这种方法计算方法简单，参数较少，工程设计人员容易掌握，在工程中得到的大量的应用。 这种方法计算关键问题在于复合的模量的计算，规范中对于刚性和柔性桩复合地基采用桩的模量和土的模量加权的方式求解复合模量，对于像碎石桩这样的散体材料桩的复合地基采用对土的模量乘以修正系数的方法求解复合模量，该修正系数与桩土应力比和置换率有关，通常桩土应力比取2～4，具体取值可根据经验选取。 同时该方法也存在很多不足的地方，比如桩和土的模量确定时有困难，实际工程中，桩的模量通常取桩体材料的模量，桩体材料模量通常会比工程桩工作时的模量大，造成桩模量取值不准确。土的模量通常采用天然土的模量，而复合地基中的土，在桩施工过程中被挤密，模量大于天然土的模量，也造成土的模量取值偏小。还有关于散体桩桩土应力比的取值，多数根据经验取值，也会出现取值偏差。（2）计算桩体临界桩长的方法计算复合地基沉降 当复合地基中，桩长增加到某一值以后，桩长继续增加，桩的承载力和沉降不再增加，可认为这一桩长即为临界桩长。通常可认为临界桩长处桩端应力为零。 这种方法首先需要计算临界桩长，临界桩长计算需首先假定桩土摩擦力分布型式，目前研究多采用三角形、折线形、组合形式等，通过研究有效桩长范围内，桩土受力平衡条件求解临界桩长，临界桩长通常与桩土模量比有关。设计时，如果实际桩长超过临界桩长，则可将复合地基分为三层计算，第一层为地面至临界桩长处，第二层为临界桩长至桩底处，第三层为桩底以下的下卧层。第一层土层的沉降，由于临界桩长处桩端截面压力为0，通过计算这个范围内桩体压缩量来计算沉降。对于第二层土，则采用通过计算桩土复合模量进而计算沉降的方法，第三层土即下卧层采用分层法进行计算。如果实际桩长小于临界桩长，则认为桩长变化对复合地基的承载力和沉降比较敏感则最好对实际桩长进行修改，使其达到临界桩长，进而使桩体更好发挥工作。 这种方法存在的突出问题就是临界桩长的计算，临界桩长的计算依赖于桩土摩擦力的计算，桩土摩擦力采用不同分布型式会得到不同的临界桩长，也有学者通过数值计算的方法和试验方法来分析临界桩长，具体计算采用哪种计算方法，需要慎重选择。但不管哪种方法，临界桩长的确定对于计算复合地基沉降至关重要。 （3）计算桩土等沉面的方法计算复合地基沉降 这种方法通常是计算刚性桩复合地基沉降而采用的方法，该方法是将计算土层分为三层计算，第一层是土顶至等沉面的位置，第二层是等沉面至桩底的位置，第三层是桩底以下下卧层。 从上面计算思路不难看出，这种方法关键在于计算等沉面。等沉面的影响因素很多，主要是和桩顶的向上刺入量以及桩底的向下刺入量有关。计算向上向下刺入量也需要对桩土摩擦进行假定，不同形式的摩擦力分布对计算结果影响较大。 同时考虑向上向下刺入计算桩土等沉面计算参数非常多，计算量非常大，有些简化计算不考虑桩底向下刺入，仅考虑向上刺入， 重力沉降公式 一、颗粒运动状态 μρu d p p = Re (1-1) 式中：p Re -----雷诺数 p d -----颗粒直径 m ρ--------空气密度 3/m kg u--------颗粒运动速度 m/s μ-------空气粘度 P a ·s 在293K 和101325 P a 下，干空气粘度1.81×10-5 P a ·s 干空气密度1.2053/m kg 1、层流区：p Re ≤1。 2、滑动区：p Re ≤1，颗粒尺寸很小，与气体分子平均自由程差不多。 3、过渡区：1＜p Re ＜500。 4、湍流区：500＜p Re ＜2×105。 二、颗粒沉降速度 1、层流区 g d u p p s μρ182= (1-2) 式中：s u -----颗粒重力沉降末端速度 m/s p d -----颗粒直径 m p ρ--------颗粒密度 3/m kg g--------重力加速度 m/s 2 μ-------空气粘度 P a ·s 公式(1-2)对粒径为 1.5~75m μ的单位密度（p ρ=10003/m kg ）的颗粒，计算精度在±10%以内。 2、滑动区 gC d u p p s μρ182= (1-3) ?? ? ??????? ??-++=n n K K C 10.1exp 400.0257.11 (1-4) p n d K λ 2 = (1-5) v ρμ λ499.0= (1-6) M RT v π8= (1-7) 式中：s u -----颗粒重力沉降末端速度 m/s p d -----颗粒直径 m p ρ--------颗粒密度 3/m kg g--------重力加速度 m/s 2 μ-------空气粘度 P a ·s C-----坎宁汉修正系数 Kn -----努深数 λ--------气体分子平均自由程 m ρ--------空气密度 3/m kg v -------气体分子的算术平均速度 m/s R-----通用气体常数，8.31411--??K mol J 平行顶管施工引起的地面沉降计算方法综述 摘要：平行顶管施工过程中会引起地面产生沉降，文章阐述了平行顶管施工过程中土体扰动的产生机理，对引起地面沉降的计算方法进行综述，总结了其优点和不足之处，提出了今后该领域中地面沉降的研究内容和研究方向。 关键词：平行顶管；地面沉降；数值分析 在市政管道工程中，顶管技术的应用越来越广泛。但是城市越来越拥挤，地下空间的有限性迫使近距离双线平行管道得到应用，而这一技术施工难度也较大，成为广大科研人员研究的重要课题。根据管道所处位置不同，可以分为水平、垂直平行管道，在大部分工程均采用水平平行管道。以下所述平行顶管均指的是水平平行顶管。 在顶管的施工过程中，管道周围的土体会随着施工的进程产生一定的施工扰动，由于土层性质的不同，其扰动程度也不同，这一点在软土土层中体现的尤为明显。与单个顶管施工相比，平行顶管由于存在管道间的相互影响和相互作用，其施工过程对土体产生的影响要大得多，特别是当近距离管道施工时会对周围环境造成较大危害。因此研究平行顶管施工对周围环境的影响这一课题已越来越受到人们的重视。 目前对平行顶管施工所引起地面变形的研究主要是根据经验公式计算土体的扰动范围和土体扰动程度。 1 平行顶管施工引起地面变形机理分析 平行顶管施工过程中对周围土体产生扰动，引起地面发生变形。而引起地面变形的最主要原因是由施工引起的各种地层损失和管道周围受扰动土体的再固结以及平行顶管管道顶进过程产生的挤土效应。关于顶管顶进施工中产生的地层损失的产生原因，根据顶管施工特点总结起来主要有以下几点：①管节外围环形空隙引起的地层损失；②工具管开挖引起的地层损失；③管道及中继环接头密封性不好引起的地层损失；④工具管及管节与周围地层摩擦所引起的地层损失；⑤工具管纠偏引起的地层损失；⑥顶进过程中工作井后靠土体变形引起的地层损失；⑦工具管进出工作井引起的地层损失。顶管施工引起的地面变形主要由4个部分组成：①掘进机到达前的变形；②掘进机达到和掘进过程中的变形；③掘进工作完成后的后期固结沉降作用引起的地面变形；④平行顶管管道之间的相互作用，产生挤土效应引起的变形。 2 国内外研究概况 2.1 平行顶管土体扰动范围的研究 顶管施工前，土体处于天然静止平衡状态，由于顶管的掘进过程导致管道周围土体的这种平衡状态受到破坏，原始应力状态发生变化，使周围土体出现一系 桩基沉降计算方法的分析及评价总结 引言 桩基的沉降变形主要包括桩基自身弹性压缩引起的沉降量和桩端以下地基土的沉降量。而后者主要是由土体中的竖向应力、压缩层厚度、及土的压缩模量决定的。已有计算方法存在着诸多的假设与简化，从而导致计算方法不能很好地应用于工程实践，但是我们可以使计算方法中的关键因素尽可能的贴近实际。 一、单桩沉降计算方法分析及评价 （一）荷载传递法 1、荷载传递法的原理 荷载传递分析法是指，承受竖向压力的单桩通过桩侧摩阻力和端摩阻力将荷载传递扩散到地基土中，根据桩侧摩阻力和端阻力分布函数求解单桩沉降。因此，确定荷载传递函数就成为此法的关键步骤，即确定桩侧摩阻力q与桩侧移S的函数，称作荷载传递函数。根据确定的桩侧和桩底荷载的传递函数，得出荷载传递法的函数方程： （1） 其中： U——单桩截面周长； Ap、Ep——单桩截面面积和弹性模量； ——桩侧摩阻力。 2、分析评价及改进 荷载传递法概念清晰，适用范广，计算简单方便，担它不能计算土 体由桩侧荷载在桩端平面以下产生的压缩量，因而无法确定由于土体压缩而产生的桩端沉降S1 ，阳吉宝在[文献1]中提出了一种改进方法，按照该方法，即可弥补现有荷载传递法考虑桩侧摩阻力对桩端沉降的贡献的不足。该法计算简单方便，相互之间有可比性，降低了因土体参数选取不同所产生的人为误差。 （二）弹性理论法 1、弹性理论法基本原理 弹性理论法假设地基土是均匀、连续、各向同性的线弹性半空间体，根据弹性理论方法来研究单桩在竖向荷载作用下桩土之间的作用力与移之间的关系，进而得到桩对土，土对桩的共同作用模式。 2、分析评价及改进 弹性理论法认为桩身移等于毗邻土体移，桩--土之间不存在相对移。但大量工程实践表明，单桩在外荷载作用下，由于桩侧摩阻力和桩端摩阻力对半无限空间土体的作用使土体产生了弹性压缩，从而使桩伴随着周土体产生了共同的弹性压缩变形，当荷载达到使桩侧土体处于塑性变形的临界值时，桩端阻力发挥作用并产生桩端刺入沉降。此时桩-土沿桩长产生相对滑移，又增加一项桩土相对滑移沉降。所以弹性理论法认为桩-土之间有滑移，是不符合实际的。刘绪普在[文献2]中，由弹塑性理论建立了桩端阻力与桩端刺入沉降的关系公式，使单桩P—S曲线的全过程得以完整地描述。 （三）剪切移法 1、基本原理 泥沙沉降速度的分析 姓名：李翔 学号：2009301580073 摘要：在总结回顾国内外泥沙沉降速度测量方法的基础上，重点介绍两种方法，既Dietrich EW(1982)、张瑞谨所研究出来的关于泥沙沉降速度的公式。 关键词：泥沙；沉降速度；计算公式 泥沙在静止的清水中等速下沉时的速度，称为泥沙的沉降速度，简称沉速。由于粒径越粗，沉降速度越大，因此有些文献上又称为水力粗度。它是泥沙的重要的水力特性之一，在研究泥沙运动的问题时，常常要用到。 因为泥沙的重度大于水的重度，在水中的泥沙颗粒将受到重力作用下沉。在开始自然下沉的一瞬间，初始速度为零，抗拒下沉的阻力也为零，这时只有有效重力起作用，泥沙颗粒的下沉会具有加速度，随着下沉速度的增大，抗拒下沉的阻力也会增大，终于是下沉速度达到某一极限值。此时，泥沙所受的有效重力和阻力恰恰相等，泥沙将以等速继续下沉。 实践证明，泥沙颗粒在静水中的下沉时的运动状态与沙粒雷诺数Re d=ν ωd 有关。式中d、w分别为泥沙的粒径及沉速，v 为水的运动粘性滞性系数。 1、Dietrich EW方法 泥沙颗粒在下沉时受到的阻力为： 泥沙颗粒的重力为： 当泥沙颗粒在水中达到一定沉降速度时，重力与阻力相等，泥沙颗粒做匀速运动 令 ， b1=2.891394,b2=0.95296,b3=0.056835, b4=0.002892,b5=0.000245 2、张瑞谨关于泥沙的静水沉降问题的研究 泥沙颗粒的重力： 在静水中所受到的阻力为： 令 运用两种方法算不同粒径泥沙颗粒的沉降速度；其中 g=9.81msˉ2,R=1.65, v=0.000001m2sˉ1,ρ=1000kgmˉ3 地基沉降量计算 令狐采学 地基变形在其表面形成的垂直变形量称为建筑物的沉降量。 在外荷载作用下地基土层被压缩达到稳定时基础底面的沉降量称为地基最终沉降量。 一、分层总和法计算地基最终沉降量 计算地基的最终沉降量，目前最常用的就是分层总和法。 （一）基本原理 该方法只考虑地基的垂向变形，没有考虑侧向变形，地基的变形同室内侧限压缩试验中的情况基本一致，属一维压缩问 题。地基的最终沉降量可用室内压缩试验确定的参数（ei、Es、a）进行计算，有： 变换后得： 或 式中：S地基最终沉降量（mm）； e1地基受荷前（自重应力作用下）的孔隙比； e2地基受荷（自重与附加应力作用下）沉降稳定后的孔隙比； H土层的厚度。 计算沉降量时，在地基可能受荷变形的压缩层范围内，根据土的特性、应力状态以及地下水位进行分层。然后按式（49）或（410）计算各分层的沉降量Si。最后将各分层的沉降量总和起来即为地基的最终沉降量： （二）计算步骤 1）划分土层 如图47所示，各天然土层界面和地下水位必须作为分层界面；各分层厚度必须满足Hi≤0.4B（B为基底宽度）。 2）计算基底附加压力p0 3）计算各分层界面的自重应力σsz和附加应力σz；并绘制应力分布曲线。 4）确定压缩层厚度 满足σz=0.2σsz的深度点可作为压缩层的下限； 对于软土则应满足σz=0.1σsz； 对一般建筑物可按下式计算zn=B(2.50.4lnB)。 5）计算各分层加载前后的平均垂直应力 p1=σsz；p2=σsz+σz 6）按各分层的p1和p2在ep曲线上查取相应的孔隙比或确定a、Es等其它压缩性指标 7）根据不同的压缩性指标，选用公式（49）、（410）计算各分层的沉降量Si 8）按公式（411）计算总沉降量S。 分层总和法的具体计算过程可参例题41。 例题4－1已知柱下单独方形基础，基础底面尺寸为 2.5×2.5m，埋深2m，作用于基础上（设计地面标高处）的轴向荷载N=1250kN，有关地基勘察资料与基础剖面详见下图。试用单向分层总和法计算基础中点最终沉降量。复合地基沉降计算方法的分析与说明
烟气中颗粒沉降计算公式
平行顶管施工引起的地面沉降计算方法综述
桩基沉降计算方法的分析及评价总结
沉降速度
地基沉降量计算