动态观测 - 幻灯片1.ppt

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1、 公路软基路堤施工动态监测公路软基路堤施工动态监测l 路堤施工动态监测路堤施工动态监测 在软基表面或沿软基不同深度埋设观测仪器，进行在软基表面或沿软基不同深度埋设观测仪器，进行路堤施工和停载预压期地基土体沉降、孔隙水应力和水路堤施工和停载预压期地基土体沉降、孔隙水应力和水平位移等观测，以控制路堤稳定性，预测后期沉降发展。平位移等观测，以控制路堤稳定性，预测后期沉降发展。l动态监测目的动态监测目的为工程设计提供依据为工程设计提供依据反馈设计法反馈设计法为理论研究提供实验数据为理论研究提供实验数据l主要解决问题主要解决问题 稳定问题稳定问题 沉降问题沉降问题 类型类型观测项目观测项目仪器名称仪器名

2、称观测目的观测目的竖向位移竖向位移（沉降）（沉降）地表沉降地表沉降沉降板沉降板地表以下土体的总沉降量。地表以下土体的总沉降量。地基分层沉降地基分层沉降分层沉降仪分层沉降仪地基不同层位压缩量。地基不同层位压缩量。水平位移水平位移地面水平位移地面水平位移水平位移边桩水平位移边桩测定路堤侧向地面水平位移量并兼测定路堤侧向地面水平位移量并兼测地面沉降或隆起量，用于稳定性测地面沉降或隆起量，用于稳定性监测。监测。深层土体侧向位移深层土体侧向位移测斜仪测斜仪观测地基各层位侧向位移量。观测地基各层位侧向位移量。水压力水压力孔隙水压力孔隙水压力孔隙水压力计孔隙水压力计 观测地基孔隙水压力变化，观测地基孔隙水压

3、力变化，分析地基土固结情况。分析地基土固结情况。地下水位地下水位水位管水位管观测地基处理后地下水位变化情况。观测地基处理后地下水位变化情况。施工动态观测项目施工动态观测项目n 施工动态观测项目施工动态观测项目 路堤施工稳定性控制路堤施工稳定性控制 l沉降观测地表沉降观测地表沉降观测 沉降板由钢底板、金属测杆和保护套管三部分组成。钢底板尺寸约为5050cm，厚度为3cm；金属测杆采用直径为42mm的热轧无缝钢管制成，每节50cm，以螺扣相接；保护套管采用直径为60mm聚氯乙烯硬套管，每节长度与金属测杆相同。分层沉降观测分层沉降观测 监测深层土体垂直位移。监测深层土体垂直位移。仪器：分层沉降仪仪器

4、：分层沉降仪组成：组成：l地面接收器地面接收器钢尺沉降钢尺沉降仪，包括测头、量测电缆、仪，包括测头、量测电缆、接收系统和绕线盘。接收系统和绕线盘。l地下埋入部分：分层沉降地下埋入部分：分层沉降管（波纹状软塑料管或管（波纹状软塑料管或PVCPVC管）、管）、接头、封盖和沉降磁环接头、封盖和沉降磁环。测量方式：测量方式：回程测读回程测读 沉降管与磁环沉降管与磁环 孔隙水压力观测孔隙水压力观测测头埋设：测头埋设：l钻孔埋设法：钻孔埋设法：钻孔，孔底填干净砂，钻孔，孔底填干净砂，测头放入，周围填砂，膨测头放入，周围填砂，膨胀土封孔。胀土封孔。l压入法：压入法：土质较软情况下，将头土质较软情况下，将头缓

5、缓压入埋设标高。上部缓缓压入埋设标高。上部密封。密封。式中：式中：uu总的孔隙水压力，总的孔隙水压力，u=uu=u静静+u+u超超 k-k-常数，称为传感器系数，其数值与承压膜和钢弦常数，称为传感器系数，其数值与承压膜和钢弦的尺寸及材料性质有关，由室内标定给出；的尺寸及材料性质有关，由室内标定给出；f f0 0-标准大气压下钢弦的自振频率，标准大气压下钢弦的自振频率，HzHz；f f1 1某时刻的孔隙水压力作用下钢弦的自振频率，某时刻的孔隙水压力作用下钢弦的自振频率，通过测读不同时刻的钢弦自振频率，便可求出相应时通过测读不同时刻的钢弦自振频率，便可求出相应时刻的孔隙水压力，刻的孔隙水压力，Hz

6、Hz；钢选弦式孔压仪：钢选弦式孔压仪：土体水平位移观测土体水平位移观测测斜测斜n仪器：测斜仪（活动式）仪器：测斜仪（活动式）组成：组成：1 1、测头、测头2 2、测度仪、测度仪3 3、电缆：连接测头和测度仪、电缆：连接测头和测度仪4 4、测斜管、测斜管 d=50-75mm ,d=50-75mm ,每节每节2-4m.2-4m.先埋设带导槽的测斜管，先埋设带导槽的测斜管，间隔一定时间将测头放入管内间隔一定时间将测头放入管内沿导槽滑动，测定斜度变化，沿导槽滑动，测定斜度变化，计算水平位移。计算水平位移。路基施工稳定性控制路基施工稳定性控制n利用地表沉降控制路基稳定性利用地表沉降控制路基稳定性 公路公

7、路 标准标准京津塘京津塘高速公路高速公路杭甬杭甬高速公路高速公路佛开佛开高速公路高速公路深汕高速公深汕高速公路试验段路试验段泉厦泉厦高速公路高速公路规范规规范规定标准定标准垂直沉降垂直沉降1.01.01.01.0 1.01.01.31.31.51.51.01.01.01.0中心沉降速率控制标准表中心沉降速率控制标准表（单位：（单位：cm/dcm/d）公路公路 标准标准京津塘京津塘杭甬杭甬佛开佛开深汕试验段深汕试验段泉厦泉厦规范规规范规定标准定标准侧向位移侧向位移0.50.50.50.5 0.50.50.50.50.60.60.20.20.50.5n利用侧向位移控制路基稳定性利用侧向位移控制路基

8、稳定性（单位：cm/d）三、三、利用孔隙水压力控制路基稳定性 路堤填筑n孔隙水压力增量与荷载孔隙水压力增量与荷载增量曲线（增量曲线（uupp曲线）不得产生曲线）不得产生非线性向上转折，即控非线性向上转折，即控制孔隙水压力与荷载增制孔隙水压力与荷载增量比不得突然增大超过量比不得突然增大超过曲线的线性斜率曲线的线性斜率K Ku u值：值：式中式中 Ku Ku 初孔隙水压力增量初孔隙水压力增量与荷载增量曲线中早期测定的与荷载增量曲线中早期测定的线性关系的斜率；线性关系的斜率；孔隙水压力与荷载累积孔隙水压力与荷载累积 增量比。增量比。2 2、控制孔隙水压力、控制孔隙水压力u u和荷载和荷载p p的比值

9、的比值 只要地基中孔隙水压力只要地基中孔隙水压力u u和荷载和荷载p p之比小于之比小于某一定值时，即可不断加载，不致造成地基失某一定值时，即可不断加载，不致造成地基失稳，建议的控制指标为稳，建议的控制指标为 u/pu/p0.5-0.60.5-0.6 判断地基是否失稳应将沉降、侧向位移、孔判断地基是否失稳应将沉降、侧向位移、孔隙水压力观测结果综合分析，而不能片面的采隙水压力观测结果综合分析，而不能片面的采用某一单一标准用某一单一标准利用现场沉降观测资料，预测后期沉降发展利用现场沉降观测资料，预测后期沉降发展 1 1、双曲线法、双曲线法式中：式中：S St t压载后（填土完了）压载后（填土完了）

10、经过时间经过时间t t时间的沉降量；时间的沉降量；S S0 0压载后压载后t t0 0时间的沉时间的沉降量；降量；，待定系数。待定系数。(1)如果将上式改写成下面的形式如果将上式改写成下面的形式：这里（这里（t-tt-t0 0）/（S St t-S-S0 0）-（t-tt-t0 0）恰为斜率为）恰为斜率为、截距、截距的直线关系的方程式。待定系数的直线关系的方程式。待定系数、可以根据沉降观可以根据沉降观测资料用图解法求出。测资料用图解法求出。（2）将求得的将求得的、和和S St t、t t0 0代入（代入（1 1）式，此时若）式，此时若已知任意时间已知任意时间t t则可以预测沉降量则可以预测沉降

11、量S St t。最终沉降量最终沉降量S S：S S=S=S0 0+1/(3)+1/(3)用此方法推测用此方法推测t t时的沉降，要求：时的沉降，要求：实测沉降时间至少在半年以上实测沉降时间至少在半年以上基本方程如下：基本方程如下：式中，式中，A A、B B和和S S通过指通过指数拟合法确定数拟合法确定2、指数法汕汾高速公路第一试验场预压期对预测结构的影响预压期对预测结构的影响结论：利用双曲线法进行沉降预测，选择相同的时间起点，结论：利用双曲线法进行沉降预测，选择相同的时间起点，观测时间长，可以利用的资料就越多，相关系数就越高，预观测时间长，可以利用的资料就越多，相关系数就越高，预测就越准确，观

12、测时间最好在九个月以上测就越准确，观测时间最好在九个月以上t t0 0对预测精度的影响对预测精度的影响时间起点时间起点t t0 0分别取停载后分别取停载后1616天、天、6464天、天、116116天、天、175175天、天、292292天、天、394394天，计算的最终沉降量见表天，计算的最终沉降量见表4343。计计算算时间时间起点起点t0线线性回性回归归方程方程相关系数相关系数最最终终沉降量沉降量（mm）40St=-553-(t-40)/0.1388+0.0015*(t-40)0.9996122088St=-739-(t-88)/0.2196+0.0022*(t-88)0.99811194

13、140St=-905-(t-140)/0.6278+0.0031*(t-140)0.98991228199St=-982-(t-199)/0.9974+0.0043*(t-199)0.98171215316St=-1058-(t-316)/0.14691+0.0011*(t-316)0.96841163418St=-1084-(t-418)/0.9360+0.0017*(t-418)0.95921169提高预测精度的措施 尽量利用预压后期沉降观测资料进行拟合。利用所有的观测资料预测的最终沉降量为利用所有的观测资料预测的最终沉降量为1.730m1.730m，相关系数为，相关系数为0.93040.

14、9304，利用后面利用后面7 7个点拟合，预测的最终沉降量为个点拟合，预测的最终沉降量为1.313m1.313m，相关系数为，相关系数为0.99680.9968，预测的最终沉降也比前者准确的多，这相预测的最终沉降也比前者准确的多，这相当于用一年的所有观测资料拟合计算的结果。当于用一年的所有观测资料拟合计算的结果。利用此方法得到预压期为利用此方法得到预压期为116116天、天、141141天、天、269269天、天、362362天、天、448448天、天、551551天和天和697697天的最终沉降见天的最终沉降见下表，预预测沉降与实测沉降对比见下图。下表，预预测沉降与实测沉降对比见下图。表 不

15、同预压时间的预测结果预压时间预压时间t（天）（天）线线性回性回归归方程方程相关系数相关系数最最终终沉降量（沉降量（m）116St=-480-(t-24)/0.1537+0.0010*(t-24)0.98481.480141St=-480-(t-24)/0.1242+0.0013*(t-24)0.99241.249175St=-480-(t-24)/0.1319+0.0012*(t-24)0.99681.313269St=-480-(t-24)/0.1192+0.0013*(t-24)0.99821.249362St=-480-(t-24)/0.1226+0.0013*(t-24)0.99891

16、.249448St=-480-(t-24)/0.1206+0.0013*(t-24)0.99921.249551St=-480-(t-24)/0.1203+0.0013*(t-24)0.99961.249697St=-480-(t-24)/0.1202+0.0013*(t-24)0.99981.249图表明，利用后期相关性好的点，图表明，利用后期相关性好的点，六个月六个月的观的观测资料比选用测资料比选用九个月九个月所有点进行线性拟合时的所有点进行线性拟合时的精度还要高，而九个月的观测资料就可以预测精度还要高，而九个月的观测资料就可以预测出相当准的最终沉降。因此，在利用双曲线法出相当准的最终沉降

17、。因此，在利用双曲线法进行沉降预测时，可以根据观测点的相关性，进行沉降预测时，可以根据观测点的相关性，选取后期点进行拟合，从而以较少的观测资料选取后期点进行拟合，从而以较少的观测资料实现较高精度的预测，达到了缩短工期的目的。实现较高精度的预测，达到了缩短工期的目的。汕揭高速公路沉降预测分析汕揭高速公路沉降预测分析1 1、k27+240k27+240断面沉降分析断面沉降分析 累计观测时间为累计观测时间为535535天，在第天，在第273273天停载，停载时填天停载，停载时填土高度为土高度为616.8cm616.8cm（1 1）双曲线拟合法）双曲线拟合法（2 2）指数曲线法）指数曲线法（3 3）浅岗法）浅岗法指数法得到的沉降量较小，双曲线法和浅岗法拟合的指数法得到的沉降量较小，双曲线法和浅岗法拟合的曲线的发展与实测值是吻合的，所以采用这两种方法曲线的发展与实测值是吻合的，所以采用这两种方法是比较合适的。是比较合适的。K27+240断面断面双曲线法双曲线法指数法指数法浅岗法浅岗法最终沉降量最终沉降量(m)0.5930.5470.580不同方法最终沉降量的比较不同方法最终沉降量的比较结 束