軟土地基壩軸線處的沉降量,通常可根據(jù)土工試驗資料按下式估算:
S∞=Sc+Sd (1)
式中 S∞-地基的總沉降量,cm;
Sc-土壤正常固結(jié)產(chǎn)生的沉降量,cm;
Sd-地基側(cè)向變形產(chǎn)生的沉降量(即由于體積不變而形狀改變所產(chǎn)生的地基沉降量),cm。
一、Sc的計算
可用分層總和法計算,即
(2)
式中 σzi-地基某一分層由于荷重增加后垂向附加應(yīng)力,kg/m2;
Δh-地基土壤各分層厚度,cm;
Mvi-各分層之間體積壓縮系數(shù),cm2/kg;
ε1-自重作用下地基分層土壤的天然孔隙比;
ε2-荷載作用后分層土壤的孔隙比;
ai-壓縮系數(shù)。
在軟土地基中壓縮層厚度,應(yīng)算至附加應(yīng)力σz=0.1γsH處(γs為土壤的天然容重,H為地基土層厚度)。
二、Sd計算
(3)
式中 -彈性變形階段由于側(cè)向變形而引起的沉降,在一定荷載作用下, 為一定值,與加荷速率無關(guān),在理論上認(rèn)為加荷后立即產(chǎn)生,可按彈性力學(xué)公式計算(見下);
-超過彈性變形階段因側(cè)向變形而引起的沉降,其數(shù)值決定于加荷速率,應(yīng)視為變數(shù);在一般情況下如用填土的加荷速率控制地基變形,使其不超過彈性變形階段,則 不會發(fā)生或者為量甚小,可忽略不計。
可按下述公式計算。
(一)矩形均布荷載作用下, 按下式計算:
(4)
式中 σmi-地基某一分層的平均附加應(yīng)力,kg/m2, ;
σzi-地基某一分層的豎向附加應(yīng)力,kg/m2;
σxi-地基一分層的水平向附加應(yīng)力,kg/m2;
Δh-地基某一分層的厚度,cm;
E-地基土壤的彈性模量,kg/m2。
(二)梯形條狀荷載作用下, 按下式公式計算:
(5)
式中 F-系數(shù),由下圖查得;
B-見下圖所示;
P-地基的荷載,kg/m2。
圖 壩軸線沉陷系數(shù)F值
按公式(4)及(5)計算 時,E值得測定往往不易準(zhǔn)確,故也可采用如下半經(jīng)驗公式直接計算最終沉陷量。
S∞=mSe (6)
式中 m-地基側(cè)向變形的經(jīng)驗系數(shù),對正常固結(jié)或稍超固結(jié)的軟土可取m=1.1~1.4,壩高度和地基強度取大值,反之取小值。
三、任意時間t沉陷量St計算
St=Sd+UtSe (7)
式中 Ut-任意時間t時地基固結(jié)度,其余符號同前。