[发明专利]一种成层地基固结度的计算方法

说明书

本发明公开了一种成层地基固结度的计算方法，该方法从沉降计算入手，分析成层地基的压缩层中各分层的沉降与总沉降的相互关系，研究各分层所承受的实际应力与地面预压荷载的差别，无需建立新的微分方程，避免采用高深复杂的数学方法，只需用一般的数学方法运算，利用电子表格就可完成成层地基固结度的计算，工作量小且精度满足设计要求。

技术领域

本发明属于岩土工程中软土地基加固技术领域，具体涉及一种成层地基固结度的计算方法。

背景技术：

对于成层地基固结度的计算，有采用平均指标法的，例如格雷建议的成层地基的固结度，采用加权平均固结系数的方法；也有采用当量厚度法的。经处理后，均按单一土层计算。这种方法可以简化计算，但只能计算整个土层的平均固结度，不能计算各个土层的固结度、分层沉降等，且其结果的精度不甚理想。对于成层地基固结度计算的其他方法，近年来研究成果比较多，其一般理论与公式都比较复杂，都需要借助于高深复杂的数学方法才能获得固结方程的解。有的采用数值方法，也有采用分析解法。数值方法主要用有限差分法和有限元法，解析法采用分离变量和傅里叶展开、拉格朗日插值法、拉普拉斯积分变换等方法。这对设计人员来讲都是比较繁复的，不便应用于工程实践上。

发明内容

本发明的目的在于提供一种成层地基固结度的计算方法，以解决各土层中的水渗流运动经过的路径该如何确定以及如何考虑排水路径中各层土的作用，尤其是非完整井地基中竖井对井下层的影响的问题。

一种成层地基固结度的计算方法，所述方法包括如下步骤：

将整层压缩层按自然层位划分为若干个分层，计算各层排水距离和全路径竖向固结系数并得到排水参数；

根据排水参数得到各分层的分层固结度初值；

计算分层最终沉降值和整层最终沉降值，并得到分层的应力折减系数和分层贡献率；

根据分层固结度初值和分层的应力折减系数得出分层平均固结度；

根据分层平均固结度和分层贡献率得出分层固结度贡献值；

计算分层固结度贡献值的总和，得出成层地基整层总平均固结度。

优选的，所述排水距离H_i用下式计算：

土中水自第i分层的底面到压缩层顶面的渗流运动应包括排水距离H_i内的所有分层，h_m为第m土层的层厚，单位m。

优选的，所述全路径竖向固结系数的计算方法包括如下步骤：

计算需区分竖井层和井下层，当第i分层位于竖井层中时：

式中：c_vm为第m层土的竖向固结系数，h_m为第m层土的层厚，cm。

当第i分层位于井下层中时：

计算竖井层中各分层的复合竖向固结系数，采用面积比的方法将竖井的竖向固结系数和井间土的竖向固结系数等效成各分层的复合竖向固结系数，用下式计算：

c_wsi＝[1+μ(v_i-1)]×c_vi

式中：c_wsi为第i分层的复合竖向固结系数，单位cm²/s；μ为竖井横截面面积与单井影响范围横截面面积之比，无因次，μ＝A_w/A；v_i为竖井的竖向固结系数与第i分层井间土的竖向固结系数之比，无因次，v_i＝c_w/c_vi；