饱和尾矿砂地基非线性沉降计算
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摘要：提出两种沉降计算方法，研究饱和尾矿砂地基的沉降。采用双曲线法对载荷试验曲线进行拟合，由双曲线切线模量方程与原状土割线模量法分别对饱和尾矿砂地基桩间土的沉降进行计算，并对计算结果与实测沉降结果对比分析。试验结果表明：双曲线切线模量方程的计算方法偏于安全，对饱和尾矿砂地基β取0.91较为合理，可为相同类型饱和尾矿砂地基桩间土的沉降计算提供参考。
关键词：载荷试验；地基沉降计算；饱和尾矿砂地基
中图分类号：TU 472文献标识码：A文章编号：
0 引言
由于岩土的复杂性，地基变形或沉降计算的准确性仍较差 [1]，普遍采用的方法是由室内压缩试验得到计算参数，依据分层总和法计算出沉降量，而参数因取样扰动、压缩试验完全侧限等条件的制约，不能很好反映原状土的压缩特性，计算值与实际值相差较大。
利用原位试验结果，采用原状土非线性模量计算地基变形，由于相关参数能够反映地基非线性变形特征，使计算结果更加符合实际情况[2]。饱和尾矿砂地基的填料通常处于饱和的疏松状态，对扰动敏感，很少在公路工程中作为地基使用。结合工程实例，以文献[2]提出的双曲线切线模量方程与文献[3]采用的原状土割线模量法分别计算饱和尾矿砂地基的沉降值，并对计算结果分析比较，为尾矿库地基沉降提供参考。
1 双曲线拟合及两计算方法
1.1 双曲线拟合
一般可假设土体的压板试验p-s 曲线为一双曲线方程[4,5]：
（1）
式中：a、b是曲线拟合参数
1.2 沉降计算方法
方法1[2]：
（2）
式中：为荷载作用下地基沉降量；为荷载在深度处的地基附加应力值；为分层厚度，地基压缩层共分 n 层；
（3）
式中：为在深度处的切线模量；为初始切线模量，由文献[4]根据式（1）拟合方程相关参数求得；为附加应力折减系数，一般在0.85~1.0之间；为附加应力水平，,，为附加破坏应力，由地基极限承载力求得。
方法2[3]：
（4）
式中：为在处的割线模量：
（5）
式中： 为地基的极限承载力，其它字母含义同前。
2.非线性模量法沉降分析
2.1工程实例及计算结果对比分析
依托王庄堡至繁峙高速公路越红铁矿尾矿库K55+700标段，地基填料为级配不良的饱和含细粒土砂或细粒土质砂，处理方式为CFG桩，采用式（1）对17-18#桩间土 p-s曲线进行双曲线拟合，得到相关计算参数。
采用方法1和方法2，其中β取1.0，对17-18#桩间土沉降进行计算，实测p-s与计算p-s关系曲线如图1示。
图117-18#实测沉降与计算沉降关系曲线
由图1知，两种沉降方法均能反映地基非线性沉降的过程；方法1的计算值大于实测值，方法2的沉降计算结果在荷载150kPa后比实测值小；两种方法计算结果的差值随荷载增大而增大；方法1的计算结果偏于安全。因此采用方法1计算饱和尾矿砂地基的沉降较为合理。
2.2饱和尾矿砂地基沉降计算
由方法1，当附加应力系数β变化时计算p-s与实测p-s曲线见图2。
图217-18#β取不同值时计算沉降与实测沉降比较
由图2知，对方法1当β减小时，同一荷载下计算沉降值减小；β取0.91、0.85时，计算沉降量与实测值接近，β取0.85且荷载较大时对应的计算结果略小于实测值，偏安全考虑，β取0.91作为附加应力修正系数值较为合理。
越红铁尾矿库黄土路基填方高度3.5m，经换算作用在地基顶部荷载约为52.5kPa,由17-18#桩间土计算p-s曲线，即应用方法1同时β取0.91，得出此条件下的沉降值约为0.31mm。因此，可采用同样方法对同类型饱和尾矿砂地基在不同路基填方高度下的桩间土沉降值进行估算。
3结论
（1）采用两种沉降计算方法不考虑修正系数的影响时，方法1的计算结果偏于安全。
（2）对方法1，考虑β取0.91作为附加应力修正系数值较为合理。
（3）对相同类型饱和尾矿砂地基在不同路基填方高度下的桩间土沉降值可采用同样方法进行估算。
参考文献：
[1]. 杨光华. 地基沉降计算的新方法 [J]. 岩石力学与工程学报, 2008, 4(4):679-686.
[2]. 李仁平. 用双曲线切线模量方程计算地基非线性沉降[J]. 岩土力学, 2008,7(7):1987-1992.
[3]. 杨光华. 地基非线性沉降计算的原状土切线模量法[J].岩土工程学报, 2006, 11(11) 1927－1931.
[4] 杨光华. 残积土上基础非线性沉降的双曲线模型的研究[C]//第七届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集.大连:大连理工大出版社,2001: 168 –171.
[5] 杨光华. 基础非线性沉降的双曲线模型法[J]. 地基处理 ,1997(1):50 – 53.