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太沙基一维固结理论在软土路基沉降变形初期阶段的开拓应用探讨太沙基一维固结理论是我们经常用到的沉降变 形及沉降时间预测计算的重要方法之一。按照常规， 在固结系数或渗透系数已知的情况下，便可较理想 地计算最终沉降量以及任意时间的沉降变形，但如 果路基软土多层而又缺乏上述已知条件，单靠路堤 完工一年多以后才开始的少量断续监测资料而又无 法分层反演其固结参数的情况下，怎样利用该方法 并能达到较为理想的预测目的，需要深人探讨。本文 正是在这样的条件下，结合某高速公路K98十028、 K98十470两处路堤的类似情况，通过对该方法的开 拓应用，并通过对比分析，充分论证了该方法的有效 性和可行性
该高速公路的两处路堤建于谷地冲洪积成因的 粘性土、淤泥及砂土之上。据钻探揭露，地质结构具 有横向不均匀性且二者略有不同，现按层位由上而 下分述如下。
K98+028处路基地
（1）填筑土：以砂、泥岩碎块石为主预制管桩试桩施工方案，粘性土含
量约20%。块石大者30～50cm，松散一稍密。层厚 5.8～12.8m。在高速公路中隔带上，层厚为 12.8m。 （2）粉质粘土：灰棕色，软塑，很湿，局部受挤压 具扰动现象。层厚1.5～2.5m。 （3）淤泥质粘土：棕灰、黑灰色，软塑，局部流 塑，饱和，含腐殖质及朽木，局部夹薄层细砂及淤泥。 层厚2.4~3.8m，局部尖灭。 （4）粉细砂土：灰、灰绿色，局部灰黑色，松散 稍密，饱水，局部含泥和夹淤泥薄层。层厚3.65～ 6.55m，局部尖灭。 （5）泥岩、泥质粉砂岩：紫、紫红色，中厚层互层 状，层理发育。顶面最大埋深21.35m。
（1）填筑土：以砂岩、泥岩碎块石为主，充填有 角砾和粘性土，松散一稍密。层厚3.6～11.2m。在 高速公路中隔带上，层厚为11.2m。 （2）粘土：灰棕色，软塑，很湿，局部下部含淤泥 质，呈透镜体或似层状。层厚0.8～3.7m。 （3）淤泥质粘土：灰棕、灰黑色，软塑，饱水，局 部含腐殖质及朽木。层厚1.1～2.35m，局部尖灭。
（4）淤泥：灰黑、黑色，软塑，局部呈流塑状，饱 水，富含腐殖质，夹薄层细砂及淤泥质粘土透镜体 层厚5.1～9.0m，局部尖灭。 （5）粉细砂土：灰、灰绿色，松散一稍密，饱水。 层厚0.65～3.2m，局部尖灭。 （6）泥岩、泥质粉砂岩：紫、紫红色，中厚层互层 状，层理发育。顶面最大埋深23.3m。
研究区路基处于不良地质路段，在建设过程中 及建成通车后，均发生了不同程度的沉降变形。据资 料统计，该段路堤在1998年底修筑完工后，由于较 大的沉降变形，为满足通车要求，路面于1999年12 月17日通车前不得不进行了第一次重新加铺维修， 并详细测量了加铺维修前后的路面标高。之后，从 2000年3月5日开始，对该段路面变形进行了系统 观测3：以沿路基纵向每隔20m为一个监测断面， 每个断面4个监测点（图1)，监测路基沉降变形的 发展。时至2000年10月初，由于路基变形量较大， 对行车畅通和安全造成了不利，因此，对研究段路面 进行了第二次重新加铺维修，但由于没有很好保护 好前期观测点，从2001年1月份开始，又对研究区 段重新进行布点，布置方法同前，并继续进行观测。 而正是由于这种监测间断，致使路面维修期间的变 形量缺失，从而使监测结果具有不连续性，也给监测 成果的应用带来诸多不便。图2和图3分别是K98 十028处路面2000年年底路面第二次加铺前后的 沉降监测曲线；图4和图5分别是K98十470处路 面2000年年底路面第二次加铺前后的沉降监测曲 线，两处路面重新加铺过程中的变形量缺失。从路面
图1 监测点布置示意图 Fig.1 Layout sketch map of monitoring dot
第二次重新加铺前后的监测曲线对比来看，沉降变 形总体上处于等速发展阶段（K98十028处加铺前显 示渐趋稳定，但加铺后的曲线总体仍为等速），同时 在横向还具有不均匀性，
图2K98+028沉降变形监测曲线 （第二次加铺前） Fig.2 Monitoring curve of subsidence deformation of K98+028 section(Before the second repaving)
月9日2月28日4月19日6月8日7月28日9月16日
图3K98+028沉降变形监测曲线 （第二次加铺后） Fig.3Monitoring curve of subsidence deformation of K98+028 section(After the second repaving)
图4K98十470沉降变形监测曲线 （第二次加铺前） Fig. 4Monitoring curve of subsidence deformation of K98+470 section(Before the second repaving)
1月92月28日4月19日6月8日7月28日9月16日 图5K98十470沉降变形监测曲线 （第二次加铺后） Fig.5Monitoring curve of subsidence deformation of K98+470 section(After the second repaving)
太沙基一维固结公式应用探讨
为预测地面沉降的发展趋势，在水位升降已经 稳定的情况下，规范中推荐利用太沙基一维固结
理论计算地基土的固结变形和相应固结时间，即土 层变形量与时间变化关系，可用下列公式计算：
说，在进行编程计算时对公式(1)进行如下变换
S = Sc0·Un S2=S0·U 43 =S·U3
式中，S为最终沉降量（mm)；s.为预测某时刻t月 以后的土层变形量（mm）；U.为固结度（%)；t为时 间（月）；N.为时间因素；C.为固结系数；压缩时为 Cvc，回弹时为Cvs（mm²/月）；H为土层的计算厚 度，两面排水时取实际厚度的一半，单面排水时取全 部厚度（mm）。
4.2太沙基一维固结公式开拓应用探讨
根据太沙基一维固结公式的应用条件，在水位 升降已经稳定的情况下，为预测地面沉降的发展趋 势及土层变形量与时间变化关系，可应用上面所提 到的公式(1)、(2)和（3)来计算，但由于固结系数Cv 或渗透系数K未知，加之地基土又为多层软弱土层 组成，因此，不但不能直接利用这些公式进行沉降量 和沉降时间预测计算，即使对固结系数进行反演也 不可能仅利用少量的观测资料同时对多层地基土进 行反演。因此，本文根据填筑体经过压实其变形量相 对远小于下部厚层软弱土层、以及砂土的变形一般 在短期内即可迅速完成（此处考虑为在施工期间业 已完成）的前提条件，对一维固结计算公式进行大胆 开拓，即将现今沉降观测值考虑为均为软土层所产 生，这样可以将整个软土层考虑为一个整体，利用观 测资料对固结系数进行反演，然后再反求固结沉降 变形量和固结时间。也就是说，首先对一维固结公式 进行推导变换，编制程序，并利用2000年3月5日 至2000年9月25日的观测资料（路面第一次重新 加铺维修后至第二次重新加铺维修前的监测成果）， 以及岩土工程勘测资料对整体固结系数进行反算， 然后再利用反算的固结系数对最终沉降量和固结沉 降时间进行初步预估，并对2001年以来的沉降变形 进行预测，将预测结果与2001年来（路面第二次重 新加铺维修后）的沉降变形监测结果进行对比，以验 证该方法的可行性。具体如下： （1）选用时间起算点。计算时选取2000年3月 5日第一次观测基准值作为相对起算点进行计算， 但为了缩小观测值引起的误差，预测计算过程中应 将每组观测值（三个）均相减（即取其差值）。也就是
式(5)减去（4)、式（6)减去（4)，然后两式相除， 便可暂时消除最终沉降量S，从而得到下式：
（2）假定t～t这段时间内固结系数C。为定 值，将固结度及时间因素计算公式（2)和(3)（它们最 终都是固结系数C的函数）带入公式（7)当中，便可 求得固结系数C的一个迭代公式：
湖北恩来恩黔高速公路第六合同段路基排水施工方案+ +2 ） + +{]
其余符号同前。 (3）编程计算。将选代公式（8)编程，利用观测 数据（自由组合）便可计算得出一系列的对应固结系 数Cv值，然后利用格拉布斯（Grubbs）法（适用小样 本)或极限误差法（适用大样本）对异常数据进行舍 弃判别，再根据规范2对地基土物理力学性质指标 统计的基本规定和要求，对固结系数Cv进行统计处 理，求得平均值和标准值。 （4）最终沉降量及沉降时间。根据上一步反算 出的固结系数，利用2000年3月5日至2000年9 月25日的沉降观测值，回代到公式（1)中，便可算出 几组最终沉降量，仍对其进行统计处理，将平均值或 统计标准值近似作为该计算点的相对最终沉降量； 同时，根据固结系数，回代到固结度U.计算公式 (2)，便可求得达到不同固结度时的固结时间。然后， 利用预测的相对最终沉降量及固结系数对2001年 以来的观测值进行预测对比。 该方法的最大特点：一是将地基土一体化，大大 简化了计算过程，并减小了监测资料利用上的困难；
二是引进统计处理，统计程序自编，统计过程中对异 常值的判断和舍弃均一次完成，既简便又增加了计 算值的可信度。
（1）沉降变形量及沉降时间预测结果 为了更好地对比太沙基一维固结公式的沉降量 预测结果，特将利用《建筑地基基础设计规范》所计 算的最终沉降量同时列于表1。
注：表中一维固结法计算实际值一相对值+第一次加铺前的沉降量。
营法计算实际值=相对值土第一次
（2）沉降变形结果拟合对比 根据对研究段路段固结系数Cv的反演和最终 沉降量及沉降时间的预测结果施工组织设计（人工挖孔桩施工方案），可对2000年和
表2研究段特征点沉降量实测值与预测结果对比
2001年的沉降监测结果进行预测对比，具体结果见 表2。