常用路基沉降预测方法分析对比
探讨公路软土地基沉降预测方法
探讨公路软土地基沉降预测方法在进行公路作业的过程中，要掌控相应的施工进度，为后续作业提供一些依据，并且使得路基具有稳定性和适用性，因此要计算预测路基的最终沉降量。
传统的理论计算方法是，按常规的一维固结理论来计算土工试验指标进行理论，但是通过这样获得的结果，跟实测结果相比差距非常的大，地基沉降的研究命题多数都是三维课题，具有现实的复杂性，所以要运用相应的沉降观测资料，进行推断和计算后期沉降，同时也包含了最终沉降，其意义是非常深远的。
1 软土路基沉降机理1.1 次固结沉降超静孔隙水的压力基本上已经消散开，指的就是次固结沉降，随时间继续发生的沉降量的条件是基本上有效应力不变。
通常会觉得这是一种恒定应力状态，土中粘滞流动的形态结合水，移动的速度十分缓慢，使得相应的变化出现，骨架产生徐变在结合水膜厚度之中。
在实际的次固结时，也会存在微小的超土孔隙压力，使得图块中有相应的水流。
对于这样很小的沉降，跟土层的厚度没有关系，而且具有很长的历时，通常不予考虑。
1.2 瞬时沉降在加荷的瞬间，来不及排出土中的孔隙水，孔隙没有产生体积变化，但是因为荷载的作用，剪切变形在土中发生，这就是瞬时沉降。
很小的瞬时沉降出现在严格的土体一维变形情况之下。
在土体全部饱和之后，对土块中的颗粒变形情况忽略不计，此时瞬时沉降几乎属于零。
针对土体的二维或三维变形的情况，也就是说在沉降地基总沉降量中瞬时沉降占有的比例很大。
加荷方式和加荷速率跟瞬时沉降有着非常大的关系，如果使用一次加载瞬时的方式，地基的瞬时沉降会大大地超过均匀慢速加载的情况，其原因是因为增量加载的时刻不同，土体在不断的固结，随之土中有效应也在增大，土体相应的变形模量也会随之增加。
1.3 固结沉降在外荷载的情况下，受到超孔隙水压力的水力梯度的影响，水从土内排出，土骨架上因为转移了应力增量因此产生沉降，这就是固结沉降。
这个过程跟时间有着紧密的联系，重点是在体积的变化，当中也包括了剪切变形，所以使得进一步沉降的发生，在粘性土地基沉降当中，这是最重要的一个组成部分。
几种软土路基沉降预测方法的对比分析
几种软土路基沉降预测方法的对比分析刘军;杨志军;韩俊青;程敏【摘要】介绍泊松曲线法、Asaoka法、修正双曲线、灰色GM (1 ,1)模型4种常用的软土路基沉降预测方法 ,讨论预测起止时间对预测效果的影响 ,通过分析各个预测方法的曲线回归相关系数和预测误差的大小 ,得出各个预测方法的最优预测起止时间 ,并结合实例 ,进一步验证各个最优预测方法的适用性 ,得出泊松曲线法和Asaoka法的预测效果优于其它几种预测方法.%Four kinds of commonly-used methods of soft soil subgrade settlement prediction ,Poisson curve method ,Asaoka method ,modified hyperbolic ,and grey GM (1 ,1)model ,are introduced in this paper .And the impact of beginning and ending time of prediction on forecasting results is discussed here .Through the analysis of curve regression correlation coefficient and forecast errors of each prediction method ,the optimal beginning and ending time of prediction of each method are got .Combining with the example to verify the applicability of each optimal forecasting method ,it can be acquired that Poisson curve method and Asaoka method are superior to several other prediction methods .【期刊名称】《测绘工程》【年(卷),期】2016(025)002【总页数】5页(P52-56)【关键词】软土路基;沉降预测;相关系数;预测误差;适用性【作者】刘军;杨志军;韩俊青;程敏【作者单位】平湖市规划管理处,浙江平湖 314200;西南交通大学地学学院,四川成都 611756;中国地质大学信息工程学院,湖北武汉 430074;中国地质大学信息工程学院,湖北武汉 430074【正文语种】中文【中图分类】TU196高速铁路大多铺设无砟轨道，而无砟轨道线路状态只能通过钢轨扣件内部较小的调节量调整[1]，因此，无砟轨道对线下工程的沉降变形要求非常严格[2-3]。
高速公路路基沉降预测方法分析
法多用于分析土工结构物的受力状态 、变形过程和破 坏过 程 等。 现 在 常 用 的 有 限 元 分 析 软 件 有 FLAC / FLAC3D、 UDEC /3DUDEC 、 slide、 ABAQUS、 ADINA、GeoFEM、Ansys 等。
1
基于土体材料特性的理论或有限元、 有限 差分方法
高速公路路基沉降预测方法分析
陈君朝
（ 河北省高速公路京石改扩建筹建处 ，河北 摘 保定 071051 ）
要： 高速公路路基的沉降预测是软土地区公路建设中亟待解决的问题 。对路基沉降中各种传统和新的沉降预测方
法进行了分析，指出应根据工程的实际选择合适的方法 。通过分析，提出了基于沉降观测数据并结合曲线拟合方法来 预测软土路基沉降的方法 。 关键词： 高速公路，软土路基，沉降预测，曲线拟合法 中图分类号： U416. 1 文献标识码： B
在软土地基上修筑路基，不仅要求地基、路基整 体稳定，而且对工后沉降量也有严格要求，因此沉降 预测是需要解决的关键问题。目前沉降预测的方法已 经有很多，而且随着技术的发展不断有人提出新的预 测方法。现在工程中国内外使用的沉降预测方法很 多，软土路基沉降发展预测主要有两类 ： 第一类是利 用物理力学特性，建立在土的本构模型基础上的理论 方法或有限元。第二类就是根据实测沉降数据， 利用 各种统计和数学分析方法推算沉降与时间关系的预测 方法，如： 双曲线法、 saoka 法， 泊松模型、 灰色模 型、三点法、曲线拟合法、经验系数校正法等。
=
1 1 + （ t － t0 ） A2 K 2 A2
这样就可以通过最小二乘法等线性拟合方法对实 测沉降观测数据进行拟合求出待定系数 。 2. 5 Asaoka 法 Asaoka 法是 Asaoka 提出的基于 Mikasa 的固结微 分方程的一种从沉降观测数据推测最终沉降的方法。 由 Mikasa 在一维条件下以体应变表示的固结方程为 ： ε v 2 ε v = Cv 2 t z 式中，t 为时间，z 为距顶面的高度， C v 为固结系数， ε v 为体应变。 Asaoka 把上式近似的用一个级数形式的微分方程 表示，如下： s + α1 ds d2 s dn s + α2 2 + … + α n n = b dt dt dt
沉降预测方法
沉降预测方法图1沉降与时间关系曲线点法推算最终沉降量的公式为:S...fS电-Sq.) -Sfj - Sf2推算任辽时刻沉降量的公式为:S T=S R fl - Ae St J + S^Ae上式中L hi⑴⑵(3)S I{- [1 - A eyp ( n JA exp ( -B（5）指数曲线法122指数曲线法指数曲线法认为路垒的沉降星去与吋间r 的关系 观律为指数曲线⑴。
E1结度理论解的表达式为㈤□二 \ ” 広在‘ (S)在不考虑次固结沉降的情况下.未来1时的沉 降为二血-0( @ " (9)式(9)即为IS 数曲线拟合法的表达式，该式还 可表示为= Jw - (-卫丿" ％( r > 帝)(10)式中 邛为时间电时的沉降量；Hf 丿为时间『时 的沉降虽；露为显终沉降昱：口为彳寺求参数。
对式(10)求导可得(11) 将式C1L)中的沉降速率弋用Jt 近似值岂代替 曲 f|- 41e(10)可变为隔-$ =仏 內W " “代入式(13)(14)ds dr可得Aj£ 式(12)得(12)对式(L?)中取<b = R 「胡则可得Aas \ + b(J = 1, 2, '**, n)(15)□5对于观测资料f 仏曲人仏禺儿仏为丿 得到以亿占为未知量的方程组对式（16）用最小二乘法求解X t 有M 1 MX = yfv.即N ，iZ J JdLh\〔藕J求得耳方后，即可得到式H0）中的-和恥指数曲线法22 1抬数曲线法2(L6)A as \ + b(J= 1, 2, '**, n) (15)□ 5抬数曲线法的基本方程式为取时冋冲55,使e - tl — ft - h fl使尽可能的大，记G 4和时为对应时间的沉降值，即-bf h - 351= “ g -52—』*椀g十左囚53_ S°° -』由以上3式可得b -十山也・肉Af S3 -至此,3个参数全部求出，代入式f 2 ＞即可得到抬数曲线拟合方程。
浅谈路基沉降常用预测方法及实例分析
浅谈路基沉降常用预测方法及实例分析摘要：在道路施工过程中，为了控制施工进度，指导后期施工组织和安排，同时保证路基的稳定与实用，需要对地基不同时刻沉降及最终沉降量进行预测。
由于沉降对于工程安全的重要性，国内外学者对沉降的预测方法进行了大量的分析和研究，提出不少预测模型，常根据前期实测沉降数据来预测后期沉降，从而使工程在以后产生过大沉降时能及时提出防治措施。
关键词：路基沉降预测方法实例分析一．沉降常用的预测方法通过大量的沉降观测资料的积累，可以找出地基沉降过程中具有一定实际应用价值的变形规律，这是工程中最为常用的方法。
通常利用沉降资料进行预测路基沉降随时间发展的常用方法有以下几种：1.双曲线法（1）规范双曲线法双曲线方程为：(1)=+(2)——从满载开始的时间；——初期沉降量()；——最终沉降量()；——将荷载不再变以后的实测数据经回归求得的系数。
由对实测沉降进行回归，如图1：图1a，b的求解方法总之，沉降计算的具体顺序：(1)确定起点时间()，可取填方施工结束日为；(2)就各实测计算，见公式(1)；(3)绘制与的关系图，并确定系数，见公式(2)及图1（由实测各点在图中构成的直线的斜率及截距即可求出值）。
(4)计算；(5)由双曲线关系推算出沉降—时间曲线。
（2）．修正双曲线法假设沉降时程曲线近似于双曲线，可以用以下方程进行描述：，其中，(3)式中——自土方工程开工以来时间(天)；——时刻的沉降()；——时刻的荷载[]；——设计最大荷载[]；可以利用直线的斜率计算出最大沉降：。
采用修正双曲线法，可以计算在任意最大荷载下产生的沉降。
在这样的情况下，可以利用下式计算填方的当前荷载和最大荷载：(4)式中——填方高度；——填方材料重度()。
2.固结度对数配合法(三点法)（1）固结度的理论解表达式为：(5)式中：，——与地基土的排水条件、性质等有关的参数。
（2）路堤地基的沉降按发生的先后和机理不同可分为瞬时沉降、主固结沉降、次固结沉降三部分，可由下式表示：(6)式中：——时刻地基的沉降量；——地基的瞬时沉降量；——地基的主固结沉降量；——地基的次固结沉降量；——时刻地基的固结度。
三种沉降预测模型在湿陷性黄土路基中的分析
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全国中文核心期刊 路基工程 2008年第 3期 (总第 138期 )
Δs Δt
i
= as′i + b ( i
= 1, 2, …, n)
( 15)
对于观测资料 { ( t0 , s0 ) , ( t1 , s1 ) , ( t2 , s2 ) , …, ( tn ,
(12) 得
Δs s∞ - s Δt = η
( 13 )
令 a = - 1 /η b = s∞ /η则可得
Δs Δt
=
as
+b
( 14 )
对式
( 13 )
中取
Δs Δt
= si ti
-
si- 1 ti- 1
,
记为
Δs Δt i
s
=
si
+ si- 1 记为 2
s′i ,
得
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s(0) ( n)
- 1 [ s(1) ( 2) + s(1) ( 1) ]
1
2
B=
……
- 1 [ s(1) ( n) + s(1) ( n - 1) ] 1 2
3 工程应用 公路沉降观测段位于甘肃省永登县境内 DK100
+ 200～DK101 + 450, Ⅳ级自重湿陷性黄土 , 湿陷厚
度为 11 m。该段地基采用灰土挤密桩加固处理 , 路 基基床底层采用 2: 8 灰土填筑 , 基床以下部位用黄 土填筑 。工后沉降观测自 2004年 8月至 2007年 1月 , 历时 29个月 。 311 建模计算
高速铁路复合地基沉降预测常用方法对比分析研究
高速铁路复合地基沉降预测常用方法对比分析研究摘要：高速铁路路基的沉降控制与预测，是高速铁路建设中亟待解决的关键问题；本文通过几种常用的沉降预测方法，对某客运专线复合地基的沉降进行预测，并与实测数据进行了对比分析，指出了各种方法的适用性与优缺点，希望能给以后相似的工程问题提供参考。
关键词：沉降预测；曲线拟合；灰色理论；高速铁路路基summary: the control and prediction of high-speed railway subgrade settlement, the key issues to be solved in the high-speed railway construction; in this paper, several commonly used settlement prediction methods, a passenger line composite foundation settlement forecast and compared with the measured dataanalysis, pointed out that the applicability and advantages and disadvantages of the various methods, reference hope to give future similar engineering problems.keywords: settlement prediction; curve fitting; gray theory; speed railway subgrade中图分类号：u443文献标识码：a文章编号一、引言沉降实测资料中包含了工程的地质条件、荷载特点等信息，基于前期实测数据来估算后期沉降量及最终沉降量的预测方法，与理论计算、数值分析等方法相比具有简便、准确的优势。
高速公路软土路基沉降预测方法
高速公路软土路基沉降预测方法摘要：软土路基段的高速公路建设中，利用沉降观测资料准确地推算沉降有着重要意义。
目前常用的预测方法有曲线拟合法，以及发展较快的灰色预测法与人工神经网络法等。
文中介绍了主要预测方法的基本原理及优缺点，为准确预测高速公路软土地基的沉降量提供一定的参考。
关键词：沉降预测；曲线拟合；灰色预测；神经网路.1 引言高速公路软土地基路段的建设过程中,软土地基的复杂性,为了控制施工进度,指导后期的施工组织与安排,如何利用沉降观测资料较为准确地推算后期沉降(包括最终沉降)显得至关重要。
本文研究了曲线拟合法、灰色系统法、人工神经网络法、遗传算法等多种沉降预测方法的原理及应用,为准确预测高速公路软土路基的沉降提供一定的参考。
2沉降预测方法此法采用与沉降曲线相似的曲线对沉降过程进行拟合，再外延推求最终沉降量。
包括双曲线法、星野法、泊松曲线法及Asaoka法等。
2.1 双曲线法双曲线法[1]假定沉降量S与时间t按“沉降平均速度呈双曲线递减”的规律变化，其表达式为：（1）由上式看出,α和β分别为(t- t0) /(st-s0)—(t-t0)关系图中的截距和斜率，可用图解法求出。
将得到的α、β和S0、t0代入式(1)，则可求得任意时刻t的预估沉降量S(t)。
最终沉降量为：（2）基于太沙基一维固结理论，U与T之间应该是指数关系，而双曲线法简化了此关系，且可用图解法简单易行，适合工程人员用。
但此法只能推算地基最终沉降量，难以反映地基固结参数，已有的工程实例表明预测结果比实测值偏大。
2.2对数抛物线拟合法文献[2]在路基完建后的沉降-对数坐标系上看出沉降大致由两部分组成：第一部分可用抛物线拟合；第二（即次固结）部分可由直线拟合。
实践证明，除有机质含量高的土体外，沉降量主要集中在第一部分，表达式为：（3）式中A、B、C可用优化法求得。
该法仅需掌握短期观测资料，便可求得满足要求的工后沉降量及铺设路面时的沉降速率。
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依据 。
１ 工 程 概 况
湖 南省桂 阳至 临武 高 速 公路 （ 以下 简 称桂 武 高 速） 是湖 南省 “ 五纵七横 ” 高 速 公 路 网的 第 三 纵 ， 岳 阳（ 湘鄂 界 ） 至临武 （ 湘粤界） 高 速 公 路 的 南 段 。路
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ 。 ０ ５ 。 ２ ２ 作者 简介 ：徐 嵬 （ １ ９ ７ ４ 一 ） ， 男， 工程师 ， 主要从事路桥试验检测工作 。
ｌ ５ ０ ｌ ８ ０
２ １ ０
１ ５ ． ３ ２ ｌ ７ ． ７ ９
２ Ｏ． １ ４
３ ９ ０ ４ ２ ０
０ 引 言
随着 国家 交 通 建设 的迅 猛 发 展 ， 高 速 公 路 大量 修建 ， 高速 公 路工 程必 定会 遇 到路 基沉 降 问题 ， 路基 的 沉降 极 易造 成 路 面 病 害 。 目前 ， 高速 公 路 早 期 破 坏 现象 严重 ， 实 际使 用 期远 低 于设计 寿命 ， 有 的甚 至 通 车 ２～３ ａ就 出 现 严 重 病 害 ， 给 国 家 造 成 巨 大 损
析 了常 用路基 沉 降预 测 方法 的使 用 。结果 表 明 ： 曲线拟 合 法使 用 方便 简单 ， 计算量小， 在 路 基 条 件 良好 地段 有很 好 的适 用性 ； 灰 色 系统预 测 法具 有更 高的预 测精度 。
关键词 ： 路 基 沉降 ；沉 降预 测 ；曲线拟 合
中 图分 类号 ： Ｕ ４ １ ６ ． １ 文献标 识 码 ： Ｂ
第３ ９卷 第 ３ 期
２ ０ １ ３年 ９月
湖
南
交
通
科
技
Ｖ０ １ ． ３ ９ Ｎｏ． ３ Ｓ ｅ ｐ ． ２ ０１ ３
ＨＵＮＡＮ ＣＯＭＭＵＮＩ ＣＡＴＩ ＯＮ ＳＣＩ ＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
文章 编 号 ：１ ０ ０ ８ — ８ ห้องสมุดไป่ตู้ ４ Ｘ（ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ — ０ ０ ３ ６ — ０ ４
１ ２ ． ６ ６
时间 ／ ｄ
２ ４ ０ ２ ７ ０ ３ ０ Ｈ Ｄ ３ ３ ０
３ ６ ０
实测 值／ ｍ ｍ
２ ２ ． Ｏ ２ ２ ３ ． ７ ２ ２ ５ ． ２ ８ ２ ６ ． ３ ７
２ ７ ． Ｏ ６
够 多 的观测 资 料才 具有 较 高 的价 值 。 在 国 内的 工 程设 计 与 施 工 中 ， 对 路 基 沉 降 预测
２ ７ ． ５ ５ ２ ８ ． Ｏ ｌ
３期
徐
嵬： 常用路 基 沉降 预测 方法分 析对 比
常 用 路 基 沉 降 预 测 方 法 分 析 对 比
徐 嵬
４ １ ０ ０ ０ ８ ） （ 湖南省交通规 划勘察设 计院 ，湖南 长沙
摘
要： 路基沉降是 高速公路 常见 问题 ， 路基 沉降极 易造成路 面病 害。准确预测路基沉
降值 ， 并 采 用适 当的路 基 处理 方案 ， 对 高速 公路 的使 用性 能 影 响 重 大。 结合 工程 实际 ， 对 比分
问题 ， 较 全 面地 考 虑 了土 体 的 变形 特 性 及 其边 界条
件， 理论 较 严 密 ， 计 算结 果 较精确 。观测 资 料 的 回归 分 析法 是一 种 重要 而有 实 际意 义 的方 法 ， 但 须 有 足
实测 值／ ａ ｒ ｍ
０ ３ ． ８ ９ ７ ． ３ ２ ９ ． ６ ３
归分 析法 。理 论公 式 法 基 于经 典 土 力 学 ， 引人 相 应
该 高速 公路 穿 越地段 ， 某 段地 基 特征 为 ： 路 基 为
填方 路 基 ， 原 路 基土 为低 液 限粘 土 ， 新 填路 基 土 以砂 土填 料 为 主 ， 采用 ｌ ｌ ｃ ｍ 面层 ； ３ ４ ｅ ｍ基 层 ； ２ ０ ｅ ｍ底 基层 结构 层 ， 路 基最大填土高度为 ３ ． ６ ｍ。对 其 进 行沉 降 观测 。观 测结 果 如表 ｌ所示 。
的路 基 处理 意 义重 大 。
桂 武高 速公 路 是湖南 省 高速 公路 网的重要 组成
部分， 是湖南 省 东 部 “ 一点一线” 地 区， 形 成 第 二 条 连 结珠 三角 洲 的南 北 向省 际 通 道 ， 作 为 京 港 澳 国 家 高 速公路 的辅 助 通道 。
由于 影 响 路 基 沉 降 的 因素 的 多样 性 ， 产 生 了 多 种路 基 沉 降 的理 论 计 算 方 法 。 目前 ， 路 基 沉 降 的计 算方法有 ： 理论公式法 、 数 值分 析 法 、 观 测 资料 的 回
线起 于郴 州 市桂 阳县 流 峰 镇 ， 途 经 桂 阳县 、 嘉禾县 、 临武 县 、 宜章 县 ， 终 于 宜 章 县 黄 沙镇 ， 与广 东省 清远 至 连州 高速 公路 相 接 。
在 于公 路设 计 、 施工 、 养 护 等 内因 。其 中路 基 的沉 降 是 导致 其破 坏 的重 要 原 因 之一 ， 准确 的 预 测 和合 理
方 法 的研 究 越来 越 重 视 ， 学 者们 对 预 测 方法 研 究 也
越 来 越深 入 ， 全 面 。本 文对 沉降 的机 理 ， 预 测方 法进 行分析 ， 并对 沉 降量 的计算 与预 测方 法进 行 对 比 ， 为 高速 公路 的施工 及运 营 中对 路基 沉 降控 制 提供 理论
表 １ 沉 降 实 测 值
时 间／ ｄ
０ ３ Ｏ ６ ０ ９ ０
１ ２ ０
简化 假定 ， 通 过 较 少 的计 算参 数 对 路 基 沉 降进 行 计
算， 该 方 法简 便 、 直观 、 计算 参数 获取 容易 ， 在 工 程实 际 中应用 广 泛 。数 值分 析法 运用 于 复杂 的 土工计 算