刍议大面积吹填软土地基处理中的沉降预测方法
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。
海滨吹填区软土地基固结沉降的预测研究
（． １中国海 洋大 学 工程 学院 ，山东 青 岛 ２ ６ ０ ；２青 岛市 市政 工 程设计 研 究院 有限责 任公 司 ． ６ １ ０ ． 山东 青 岛 ２ ６ ７ ） ６ ０ １
摘 要 ： 用 灰 色 理 论 建 立 地 基 沉 降 的非 等 时 距 的等 维 新 息 预 测 模 型 。采 用 胶 州 湾底 海 岸 吹 填 区 的地 面 沉 降 监 测 数 据 对 运
（． ｏｌｇ ｆＥ ｇｎ ｅｉｇ １ Ｃ ｌ ｅｏ ｎ ｉｅｒｎ ，Ｏｃ ａ ｎｖ ｒｉ ｆＣｈｎ ，Ｑｉｇ ａ ｈ ｎ ｏ ｇ２ ６ ０ ，Ｃ ｉａ ． ｎ ｄ ｏ ｅ ｅ ｎ Ｕ ｉｅｓ ｙｏ ｉａ ｔ ｎ ｄ ｏＳ ａ ｄ ｎ ６ １ ０ ｈｎ ；２ Ｑｉｇ ａ
Ｍｕ ｃｐ ｌ ｎ ｎ ｅ ｎ ｓ ｎａ ｄＲ ｓａ ｃ ｎｔ ｕ ｅＣ ． Ｌ ｄ ， ｎ ｄ ｏＳ ａ ｄ ｎ ６ ０ １ ｈｎ ） ｉ ｎ ｉａ ｇ ｅｒ ｇＤｅｉ ｎ ｅｅ ｒｈ Ｉｓｉ ｔ ｏ ， ｔ． Ｑｉｇ ａ ｈ ｏ ｇ２ ６ ７ ，Ｃ ａ Ｅｉ ｉ ｇ ｔ ｎ ｉ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｂａ ｅ ｎ Ｇｒ ｙ Ｔ ｅ ｒ ， ａ ｕ ｅ ｕ ｌ ｉ ｔ ｒ ａ ， ｅ ｕ ｉ ｎ ｉ ｎ ｌ ｉ ｎ ｖ ｔ ｎ ｐ ｅ ｉｔ ｎ ｍｏ ｅ ｓ ｓｒ ｃ ： ｓ ｄ ｏ ｅ ｈ ｏ ｙ ｎ ｑ ａ ｎ ｅ ｖ ｌ ｑ ａ ｄ ｍｅ ｓｏ ａ ｎ ｏ ａｉ ｒ ｄ ｃ ｉ ｄ ｌ ｉ ｌ ｏ ｏ ｅ ｔ ｂ ｉｈ ｄ ｆ ｒ ｆ ｕ ｄ ｔ ｎ ｓ ｔ ｅ ｎ ．Ｔ ｅ ｐ ｅ ｉｔ ｎ ｍｏ ｅ ｓ ｔ ｓ ｄ ｂ ｒ ｕ ｄ ｓ ｔ ｅ ｎ ｎ ｔｒｎ ａａ ｏ ｓ ｌ ｅ ｏ ｏ ｎ ａ ｉ ｅ ｔ ｍｅ ｔ ｈ ｒ ｄ ｃｉ ｄ ｌ ｉ ｅ ｔ ｙ ｇ ｏ ｎ ｅｔ ｍｅ ｔ ｍｏ ｉ ｉ ｇ ｄ ｔ ｆ ａ ｓ ｏ ｌ ｏ ｅ ｌ ｏ
新近吹填场地固结沉降趋势预测及场地处置对策研究
新近吹填场地固结沉降趋势预测及场地处置对策研究新近吹填场地固结沉降趋势预测及场地处置对策研究摘要：随着城市化进程的加快，土地资源的紧缺和开发利用需求的增加，吹填场地成为一种常见的土地开发方式。
然而，吹填场地在位移、沉降等方面存在着一系列的安全隐患。
本文以新近吹填场地固结沉降趋势预测及场地处置对策研究为题，通过对吹填场地的固结沉降特征、预测方法和场地处置对策的分析研究，旨在提供吹填场地开发与管理的参考依据。
1. 引言吹填场地是指通过填方作业方法，将土石材料填充到原有地面以上形成新的地基面。
吹填场地的开发对于解决城市土地资源的紧缺以及满足城市建设需求具有重要意义。
然而，吹填场地在长期使用过程中，会出现固结沉降的问题，给社会经济发展带来一定的安全风险。
因此，对于新近吹填场地固结沉降趋势的预测和场地处置对策的研究具有重要意义。
2. 吹填场地固结沉降特征分析通过对现有吹填场地的调研和实地观测，可以总结出以下吹填场地固结沉降的特征：（1）固结沉降速率较快：吹填场地的固结沉降速率通常较快，主要是由于填土材料的初始压实产生的沉降。
（2）固结沉降量较大：吹填场地的固结沉降量通常较大，这主要是由于填土材料的破碎、压实和水分排泄的过程所致。
（3）长期稳定性较差：吹填场地的长期稳定性较差，容易出现因固结沉降而引起的地表破裂、建筑物倾斜等问题。
3. 吹填场地固结沉降趋势预测方法研究针对吹填场地固结沉降趋势预测问题，目前存在多种方法，包括理论分析法、经验公式法、数值模拟法等。
其中，数值模拟法是目前广泛应用和研究的方法之一。
数值模拟法利用计算机模拟吹填场地的变形和沉降过程，可以较为准确地预测固结沉降的趋势。
4. 吹填场地处置对策研究针对吹填场地固结沉降问题，需要制定相应的处置对策，以降低其对人类和环境的影响。
主要的处置对策包括：（1）强化工程监测：对于已吹填场地，应进行强化的工程监测，及时发现和监测场地的变形和沉降情况，为后续处置提供数据支持。
软土地基沉降的预测方法
U
ct
通过推算得单向固结的平均固结度为：
Sc
8
Uz 1
其中Tv为竖向固结时间因数
2
exp(
2
4
Tv )
Cv t Tv H2 H为压缩土层最远的排水距离，单面排水取土层厚度，双面排 水取土层厚度一半。
1.2 软土沉降发展的阶段
三维应力状态下，软土地基的沉降经历 了三个不同的阶段： 1.瞬时沉降（发生阶段） 瞬时沉降又称为初始沉降或不排水沉降。 可以认为是在加载初期非常短的时间内， 饱和软土中的孔隙水尚来不及排出时所发 生的沉降。由于孔隙水并没有排出，所以 瞬时沉降可以看作软土体处于弹性状态， 总体积保持不变，侧向变形增加。
3.基于实测数据的预测方法 由于软土地基的沉降受到许多不确定因素的影响， 沉降与时间是复杂的非线性关系，所以用纯理论（解 析法和数值法）计算的沉降量与实测沉降量往往有较 大的出入。因而根据已获得的部分实测数据来估算软 土地基的沉降，无疑具有重要的工程意义。对此，国 内外学者进行了大量的试验研究和理论分析，提出不 少估算软土地基沉降的方法，这些方法大多将软土地 基的时间一沉降曲线假定为某一数学模型，利用已获 得的试验数据确定该数学模型中的各个参数。 这类方法同时考虑了实测数据和理论模型，不需 要太多的假设条件，因此较好地模拟了场地的实际情 况，具有较高的可靠性，并且避免了繁琐的试验，是 值得广泛推广的实用方法。
3.次固结沉降（稳定阶段） 当主固结沉降完成后，孔隙水压力接近 完全消散时，固结过程尚未完全完成。此时土 骨架粘滞蠕变开始出现，地基的沉降量将随着 时间的推移而继续增加，但沉降速率逐渐变小。 次固结沉降常常远小于主固结沉降，但是当软 土深厚，尤其是含有胶态腐殖质等有机质时， 次固结应予以重视。 最后，当沉降时间足够长时，沉降量达到极 限状态，沉降速率降为零，此时的沉降量为地 基的最终沉降量。
堆载预压法处理软土地基沉降量预测探讨
堆载预压法处理软土地基沉降量预测探讨摘要：在基建工程项目的建设过程中，对于软土地基而言，属于不良地质中的其中一种，其强度相对较低，但有着高含水量、高孔隙比、高灵敏度、高压缩性等特点，与构筑物地基施工要求不相符合。
在控制沉降的过程中，需要使其处于合理的范围之内。
为形成对软土地基沉降量的有效预测，可以运用堆载预压法进行处理，判断地基处理之后是否能够达到基本要求。
关键词：软土地基；沉降量预测；堆载预压法引言：在开展基建工程建设作业时，需要在前期做好准备工作，及时处理软土地基，加强对沉降量和沉降速率的控制。
在运用堆载预压法时，结合软土地基沉降量的处理情况，在做出客观、合理的预测时，分析影响预测结果的相关因素，以及在运用堆载预压法时的适用条件，为该地区的软土地基沉降处理工作开展提供经验和理论指导。
1.软土地基处理方案设计1.1地基处理技术要求在基建工程项目的建设过程中，随着地基处理作业的开展，对处理技术的应用提出了高标准和高要求。
在工程的运行期限范围内，应加强对沉降量的控制，且差异沉降量同样需要被控制在相应的标准范围内。
结合施工场地的地面做出初步估计，并综合考虑填土料的实际情况，使地基强度已经达到中等要求。
1.2软土地基处理方案选取在开展软土地基处理工作时，所运用的处理方法具有多样性。
例如，换填法、静力排水固结法、动力固结法、碎石桩、砂石桩、水泥粉煤灰碎石桩、桩网复合地基法、水泥搅拌桩等等。
其中，对于动力固结法而言，主要包括强夯法、动力密实法和强夯置换法三种类型。
通过分析静力排水固结法中所包含的类型，有以下三种。
即，真空预压法、堆载预压法、真空-堆载联合预压法。
以静力排水固结法为例，在运用真空预压法时，在处理土层、淤泥层时，理论上的具有可行性，但所设置的真空度排水板，需要保持不直接打通淤泥层。
在淤泥层之间，对于所分布的中砂层或者粗砂层，应具备良好的渗透性。
因此，在处理淤泥层的过程中，需要在保证具有良好的真空效果的同时，及时对粗砂层进行封堵。
软基沉降预测模型研究
软基沉降预测模型研究路基的沉降预测日益受到工程界的关注，尤其是软土路基，其压缩性高、含水量高、渗透性低，变形完成需要经历一个较长的时间。
因此，探讨软土路基的沉降变形规律，提出合理的预测模型和方法，对控制路基工后沉降，保证公路运营质量具有重要的理论价值和实际意义。
目前，沉降的计算有两类方法：（1）理论法。
通过固结理论，并结合各类土体本构模型，采用有限元等数值计算方法而建立的。
但因本构模型与实际有较大差距，且计算参数较多，因此很难普遍用于实践。
（2）经验公式法。
根据实测资料建立沉降与时间的关系，用以预测未来沉降量，如双曲线法，指数函数法[1]，Asaoka法[2]等。
但是，这类方法都难以反映全过程沉降与时间的关系。
文献[3]在理论上证明了沉降-时间曲线呈S形，即增长曲线形。
实际应用较多的增长曲线有两种：Logistic曲线和Gompertz 曲线。
这两种曲线对软土路基沉降的预测各有特点，也各有不足之处，很难用单一模型来进行准确的预测。
因此，自然想到组合预测的思想。
组合预测模型有很多优点，组合预测比原有单一模型有较低的预测误差；组合预测包含所有单一模型的信息，其方法建立在最大化信息利用基础上。
1软土路基的沉降发展规律在路堤荷载作用下，地基土中的应力发生变化，从而引起地基变形，出现路基沉降。
大量现场沉降观测资料表明，软土路基沉降变化基本经历了发生-发展-稳定-极限的过程[4]。
（1）发生阶段。
刚加载时，土体处于弹性或者近似弹性状态；（2）发展阶段。
随着荷载的加大，土体进入弹塑性状态，随着塑性区的不断开展，土体的沉降速率也在不断增长；（3）稳定阶段。
当荷载不再增加时，由于固结未完成以及土骨架的蠕变，土体的沉降随着时间而增长，但其速率逐渐变小；（4）极限状态。
当沉降时间足够长时，沉降量达到极限状态，此时沉降不随时间变化。
2增长曲线预测模型及其特点大量的软土路基沉降实测资料以及理论分析均表明[3-4]，软土路基的沉降前期加速增长，达到一定时间后增长趋缓，并趋于某一极限值。
浅论软土地基沉降及防治
浅论软土地基沉降及防治摘要:文章就软土地基的沉降原因进行比较全面的梳理,并从基础措施、建筑措施、结构措施和地基处理四个方面阐述了软土地基沉降的防治措施与处理方法,对于软土地基处理工作具有一定的指导性意义。
关键词:软土地基;沉降;原因;防治措施1引言软粘土作为一种经常要遇到地基土,分布在我国的广大地区。
软粘土是软弱粘性土的简称,又称软土,这类土的特点是天然含水量高、天然孔隙比大、抗剪强度低、压缩性高、渗透性差。
在载荷作用下软粘土地基承载能力降低,地基沉降变形大,差异沉降大,而且沉降历时较长,导致地基局部或整体剪切破坏,过大的变形使建筑物无法正常使用等问题[1]。
随着国民经济的飞速发展,城市化建设脚步史无前例的加快,大批仓库、码头、机场、高速公路等基础设施得以兴起,可用于建设的土地面积的锐减使建筑物高度不断向高层发展,而在荷载作用下软粘土地基承载能力低,地基沉降变形大,差异沉降也大,因此软土地基沉降不仅影响了建筑物的稳定性造成巨额经济损失,对人类生命财产安全也具有极大的威胁,故地基加固和沉降防治工作显得尤为重要。
2沉降形成的原因由土层的自身性质决定,建筑物坐落其上总会产生一定的沉降,均匀沉降对建筑物一般不会带来大的危害,而不均匀沉降往往导致建筑物开裂、塌陷等危害,严重影响建筑物的安全使用。
筑建在软土地基上的建筑物,沉降往往较大且不均匀、沉降稳定历时很长,为了保证建筑物的安全正常使用,必须确保沉降在规范所规定的允许范围内。
在众多的地质实例当中,可以将软土地基沉降的原因归为三类:①地质勘察方面原因,地质勘探报告的真实性,直接影响建筑物的沉降量预估[2]。
工程地质报告必须正确反映土层性质、地下水和土工试验情况,结合设计要求,对地基作出合理评价。
如果地质报告不真实,会导致设计人员的分析和判断错误。
②设计方面原因,设计方案无法确保经济合理,易于实施,切合当地实际情况的要求。
有些建筑物单体较长,平面图形复杂,存在层高高差和荷载不同、地基土的压缩性不同及地基处理方法不同的特点,若未在适当部位设置沉降缝,或基础刚度或整体刚度不足,造成不均匀沉降量大,从而导致建筑物下层开裂,影响居民生命财产安全。
大面积吹填软土地基处理中沉降预测方法探究
图１ 试 验 区 实测 地 表 分 层 总 沉 降 ～ 时 间 关 系 曲线
ｔ １ ａ ／ Ｓ－ Ｓ ａ
０．１４ ０．１２ ０．１ ０．０８ ０．０６ ０．０４ ０．０２
０
２ ． 双 曲线 模 型
图 ２ 双 曲线 模 型 预 测 最 终 沉 降 收 稿 日期 ：２ ０ １ ３ — １ ０ — ２ ８
０ ２ ０ ４ ０ ６ ０ ８０ １ ０ ０ １ ２ ０ １ ４ ０ １ ６０
在竖向 排水条件下， ： Ｃ ／ ， 。
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用 指 数 模 型 预 测 某 一 时 刻 沉 降 时 ，根 据 模 型 自身 的特 定
第 １ ４卷 第 １ 期
２ ０１ ４住
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大 面积吹填软 土地基 处理中沉降预测方法探究
刘海民 ’ ，范 洪 浩
（ １中 交水 运 规 划设 计 院 有 限公 司 ， 北 京 １ ０ ０ ０ ０ ７ ；２衢 州 Ｉ 市 港 航 管 理 局 ，浙 江 衢 州 ３ ２ ４ ０ ０ ０） 摘 要 ：文 中对 比 研 究 了 大 面 积 吹 填 软 基 处 理 工 程 中 沉 降 预 测 问 题 ， 分 析 探 讨 了 基 于 实 测 数 据 推 求 未 知 时 间
统 分 析 法 ；第 三 类 是 基 于 Ｂｉ ｏ ｔ固 结 理 论 结 合 土 体 本 构 模 型 的数 值 方法 。 这 几 种 方法 各 有相应 的适 用条件 和 理 论机 制 ，己 经 成 为 当 前 计 算 沉 降 的 主 要 方 法 。本 文 结 合 工 程 实 例， 分 别 用 三 大 类 方 法 预 测 软 土 地 基 的 后 期 沉 降 和 最 终 沉 降。 分 析 各 自方 法 的 特 点 和 适 用 性 ，并 结 合 真 空 预 压 试 验 区实测 资 料进 行 基于 统 一评 价标 准 的 比较 ， 从 而 得 出 较 为 准确 的预 测 结论 ，为相 应 工程 提供 参 考 。 本文 以施 加 稳 定 的真 空荷 载为 沉 降分 析 的起 点 ， 不 考
软基路堤沉降预测
软基路堤沉降预测1引言在环境和车辆荷载作用下，软土地基路堤会发生沉降，使道路发生病害。
准确预报软土地基路堤沉降量，对道路病害预防有着重要的意义。
现有的路堤沉降预估方法主要分为两种：一种是试验法，首先通过试验测定土基样本来获得土基的参数，然后选择适当的模型进行计算地基沉降量；另外一种是统计分析法，通过对地基沉降數据的统计回归分析，来预测路堤的沉降量。
国内对地基沉降方面做了大量研究工作，宇云飞等[ ]对软土地基的沉降预测应用做了相关的研究工作，他针对软土地基利用泊松曲线进行了相应预测，通过结果对比证明了预测结果的准确性；王东耀等[ ]给出了高速公路的软土地基最终沉降的推理方法，该推理方法应用于确定软土地基的最终沉降值大小是方便、可行的；李又云等[ ]对饱和软土地基固结沉降进行了现场测试，测定结果可用于地基固结理论分析的依据；张留俊等[ ]应用人工神经网络来预测了路堤沉降的量，结果表明人工神经网络来预估路堤沉降是有效的；冯炜[ ]实现了MATLAB-ANN 系统在高速公路的软土地基沉降预测中的应用，将数学软件与工程实际结合，有效的预测软土地基的沉降量。
由上述文献可以看出，软土地基沉降预测方法更侧重于预测模型的构建，因此，本文阐述了一种基于费尔哈斯模型的软土地基沉降量预测方法，将生长曲线（推理曲线）应用于地基沉降预测分析，并编写了相应的计算程序，此外，为了验证该预测模型的正确性，对某地区的软土地基沉降进行了现场测定，通过实测值与预测值的对比及误差分布结果，来检验本文的预测模型精度。
2费尔哈斯模型费尔哈斯曲线是一种推理曲线，又称为S型曲线，它是在Malthusian模型的基础上进一步发展的，认为生物的繁殖不可能完全保持一定速度的生长，由于受到外界环境多方面的因素的影响，它会出现前期迅速增加，后期逐渐趋于稳定的S型增长特点。
因此，这种特性又可称为生长特性，这种生长曲线在生活实际中可以找到类似的规律，如人口增加规律、人的身高变化规律等。
软土地基沉降计算及预测方法研究
料， 发现次 固结 阶段 的变形与 时间对数 成接 近线性关
系， 由此引 出次固结 系数 ， 该法 得到 了普遍支 持 。
＝ ～
的条件相 对容 易满 足 ， 是高 速 公 路 不 仅 要求 路 堤 但 稳定 ， 而且对 于工后 沉降也 有很 高 的要求 ， 特别是 需 要严 格控 制工后 不均 匀沉 降量 和构筑 物相 邻路基 的
工后 沉 降量 。
Ｃ．ｇ １
ｈ
ｆｌ
式 中 ： 为半 对 数 曲 线 上 直 线 段 的 斜 率 ， ｅ 即次 压 缩
系数 ｔ为 主 固结达 到 １０ 的时 间 ； 为需 要计 算 ０
次 固结 的 时 间 。
一
自１２ ９３年太沙基 创立 了 固结理 论 以来 ， 随着实
践 的增 多 ， 人们 逐渐 发 现 ， 固结 的 后 期 ， 孔 隙水 在 当
将 降低 ， 最后 孔 隙压 力 消散基 本 完成 ， 到不 变的有 达
效 应力 状态 ， 部 分 沉 降称 为 主 固结 沉 降 。主 固结 该 后 ， 土骨 架长期 的剪应 力作 用 下 ， 在 软土地 基将 发生
蠕 变沉 降 ， 这就 是 次 固 结 沉 降 ， 次 固结 过 程 中 ， 在 实
软 土地 基 的工后 沉 降在 表 现程 度 上 会 有 所 不 同 ， 估
算 工后 沉 降 的方法 也 应 有 所 区别 ， 键 在 于 对 该 工 关 程 地基 软土 性状 的正确 描述 。
２ 软 土 地 基 沉 降预 测 方 法
自 １２ ９ ３年太 沙基 固结 理论 问世 以来 ， 软 土地 对
盖层 ， 主要 特征 ： 其 天然 含水率 高 、 天然 孔 隙 比大 、 强 度低 、 灵敏度 高 、 水性 弱 、 缩性 大 ， 透 压 因此 软土地 基
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刍议大面积吹填软土地基处理中的沉降预测方法
摘要：文中对比研究了大面积吹填软基处理工程中沉降预测问题，利用基于有限差分法的FLAC3D 数值计算方法，结合工前土工试验数据，预测了未知时间内的沉降，探讨了该方法的推广价值，为类似工程提供借鉴。
关键词：软基处理；软基预测；有限差分法
一、引言
工程中常用的沉降预测方法大致可分为三类：一类是基于实测沉降历时关系的曲线拟合方法；第二类是基于系统分析法；第三类是基于Biot 固结理论结合土体本构模型的数值方法。
这几种方法各有相应的适用条件和理论机制，己经成为当前计算沉降的主要方法。
本文结合工程实例，分别用三大类方法预测软土地基的后期沉降和最终沉降。
分析各自方法的特点和适用性，并结合真空预压试验区实测资料进行基于统一评价标准的比较，从而得出较为准确的预测结论，为相应工程提供参考。
本文以施加稳定的真空荷载为沉降分析的起点，不考虑抽真空前插板期间沉降。
图 1 为试验区实测地表分层总沉降～时间变化曲线。
二、基于FLAC3D 的软基沉降预测
1．FLAC 程序简介
FLAC（Fast Lagrangian Analysis of Continua，连续介质快速拉格朗日分析）是由Cundall 和美国ITASCA 公司开发的有限差分数值分析程序，主要适用地质和岩土工程的力学分析。
该程序自1986 年问世后，经不断改版，成为国际上广泛应用的可靠程序。
2．本构模型
本文采用Mohr-Coulomb 模型，模型的破坏包络线和Mohr-Coulomb 强度准则（剪切屈服函数）以及拉破坏准则（拉屈服函数）相对应。
3．比奥固结理论
真空预压是一种典型的流固耦合过程，宜采用真三向固结理论。
比奥（Biot）固结基本理论可以反映固结过程中位移与孔隙压力的相互影响，因为比奥（Biot）固结理论能反映实际情况，故计算软土固结沉降时宜采用比奥（Biot）固结理论。
4．计算模型的建立
①计算区域及网格划分
试验区采用塑料排水板真空预压，排水板深度19m，间距0.85m，正方形布置。
由于本文只重点考虑沉降情况，采用单井简化模式，计算深度取为20m。
塑料排水板按单井考虑有效排水直径，计算区域宜大于三倍的洞径，本文模型表面取为6m。
为简化计算，假定水平面与地面平齐。
不同的土层各为一个单元区。
共划分为个3,549 节点，2,880 个单元。
见图2。
图 2 计算模型网格划分
②位移边界条件
FLAC3D 中，位移边界条件指的是速度边界条件，即通过设定模型边界节点的速度（通常设定边界节点某个方向速度为零）来实现位移边界条件。
位移边界条件取为：地基表面为自由变形，限制地基的侧向边界水平位移，限制地基底面竖向位移和水平位移。
③单井简化及荷载加载方式说明
有关真空预压地基塑料排水板地基固结计算的数值分析大多是采用平面应变分析或者单井轴对称分析。
由于真空预压处理地基有塑料排水板或砂井的存在，按平面应变计算前必须对其进行等效处理，将砂井地基转换为砂墙地基。
经过此种转换之后，地基中各点的几何位置已经不能和原型一一对应，因此这种平面化方法有比较大的缺陷。
由于本文只重点探讨地基沉降预测问题，考虑采用简化的单井轴对称分析问题，即仅考虑一块排水板的作用，这种简化更加具有操作性。
在计算中，将竖向排水通道（PVD）视为负压边界条件。
根据真空预压的特点，在FLAC3D 数值分析中，负压衰减模式未知，研究真空预压塑料排水板中负压衰减模式，考虑到本文的加固深度，本文取井底的负压为井顶的三分之一，从地面向下由大到小按线形变化设置。
④计算参数的选取
表1 主要计算参数
5．沉降计算结果分析
图2~图9 分别为模拟抽真空40、60、80、100、120、140、160d 的计算区域表层沉降云图，沉降的计算结果与实测值比较接近。
计算最大表面沉降发生在简化单井（PVD）影响区范围内。
从水平面上看，距离简化单井（PVD）影响区越远，各层加固层沉降越小；从竖向平面上看，主要加固土层2、4、5 的沉降较大。
从抽真空160 地表沉降云图中还可以发现，简化单井（PVD）打设深度以下1m 范围内也有10cm 左右的沉降，这说明软基加固的深度比打设竖向排水体（塑料排水板）的深度大一些。
图 3 抽真空40d 计算区域沉降云图
图 4 抽真空60d 计算区域沉降云图
图 5 抽真空80d 计算区域沉降云图
图6 抽真空100d 计算区域沉降云图
图7 抽真空120d 计算区域沉降云图
图8 抽真空140d 计算区域沉降云图
图9 抽真空160d 计算区域沉降云图
图10 FLAC3D 预测结果与实测值的比较
如图10，采用FLAC3D 预测真空预压软基沉降，预测结果较好，能满足
信息化施工和沉降控制的要求。
特别应该指出，该方法的优点在于有明确的三维固结理论作支撑，而且与前面所述沉降预测方法相比，它不需要实测沉降观测数据作为基础，人为影响因素较少，而只是采取工前土工试验有关参数，采用简化的模型进行计算预测。
但对于目前工程技术人员普遍采用此方法还有相应的困难，笔者相信未来一定有广阔的应用前景。
笔者认为误差的主要原因如下：
（1）本文计算模型的简化加载方式与实际抽真空加载之间的差异引起计算结果的误差。
实际抽真空过程的初始阶段，由于加固大面积土体中的气相没有完全排出，实际抽真空荷载并没有完全作用在在软土上，即加固土层中的真空荷载分布模式和本文假定的分布模式有差异。
本文假定排水体（PVD）中的负压分布在抽真空模拟过程中不变，按直线变化，但实际的负压分布模式可能并非如此理想。
在抽真空末期阶段由于实际加固土层和排水体（PVD）之间的涂抹作用和阻力作用的加大。
真空荷载衰减应更大，这和本文假定也有所出入。
作者认为这方面的原因是造成FLAC3D 模拟结果和实测结果中初始阶段和后期阶段误差较大的主要原因。
三、结论
本文依托实际工程软基处理现场监测成果，首先应用基于实测沉降观测的指数曲线配合模型、双曲线模型、GM（1，1）模型预测真空预压软基处理的沉降，并建立统一的比较评价标准（灰色关联度），从而比较分析三种常用预测模型的特点和适用性以及预测精度。
然后基于摩尔—库伦本构模型和Biot 固结理论，用显示有限差分程序FLAC3D 建立了数值模拟模型，进行了沉降预测计算并分析了计算结果的误差。
主要结论如下：
（1）指数曲线配合模型、双曲线模型、GM（1，1）均为基于实测沉降数据的沉降预测模型。
指数曲线配合模型是基于主固结理论解而推求最终沉降的，由于没有考虑次固结沉降，所以预测结果较实测值偏小；双曲线模型没有明显的固结理论支持，难于找到合适的“拐点”从预测模型的预测结果来看，预测结果偏大；灰色GM（1，1）模型也没有明显的土力学固结理论作支持，是一种动态的预测方法，该模型适合于短期的预测以指导施工，对于历史跨度长的最终预测预测效果较差。
对于本文工程实例指数曲线配合模型关联度最大，双曲线模型其次，GM（1，1）最差。
（2）FLAC3D 预测模型的最大优点在于不依赖实测沉降数据即可预测工后的任意加载时间沉降，对预测的结果分析，从而表明该方法适用于真空预压软基处理工程中的沉降预测问题。
参考文献
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