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岩土工程中的土壤固结与沉降分析岩土工程是土木工程学科中的重要分支，涉及到土壤的性质与行为研究。
其中，土壤的固结与沉降分析是岩土工程中的一个关键环节。
土壤固结是指土壤由于应力加载而产生排水剪切应力差导致的变形过程。
在土壤内部，颗粒之间存在着颗粒之间的空隙，称为孔隙。
当土壤受到垂直应力作用时，孔隙中的水分受到压缩，导致孔隙减小，土壤颗粒之间会发生重新排列，从而引起固结变形。
土壤固结过程可以通过固结指标来表征，常用的固结指标包括固结压缩指数、固结度和预压力等。
土壤沉降是指土壤由于固结引起的垂直减少变形。
沉降是土壤固结过程的自然延伸，对工程建设具有重要影响。
土壤沉降的预测是岩土工程中一个关键的技术问题，主要是为了保证工程的稳定性和安全性，以及对工程设计提供有力的依据。
土壤沉降是土壤固结的结果，通常可以通过试验室和现场观测来进行评估和预测。
土壤固结与沉降分析对工程建设具有重要的指导意义。
首先，通过对土壤固结和沉降过程的分析，可以合理选择施工方法和施工工艺，以减少土壤固结对工程的不利影响。
其次，土壤固结与沉降分析可以用于预测和评估工程的变形和沉降情况，在工程设计中提供必要的技术支持。
此外，对土壤固结和沉降过程的深入研究，可以为岩土工程的理论研究和工程实践提供重要的参考。
土壤固结与沉降分析中常用的方法包括理论分析方法和实验方法。
理论分析方法主要是通过建立数学模型和力学方程，来模拟和预测土壤固结与沉降过程。
实验方法包括室内试验和现场观测，通常采用标准试验方法和现场监测仪器来进行数据采集和分析。
综合运用理论分析和实验方法，能够有效地评估土壤固结和沉降的发展趋势和程度，从而为土木工程的设计和施工提供科学依据。
在土壤固结与沉降分析中，需要考虑的因素较多。
首先，土壤的物理性质和力学性质对固结与沉降过程具有重要影响。
例如，土壤的颗粒组成、颗粒大小和孔隙结构等特征，会直接影响土壤的固结和沉降性质。
其次，外界加载条件也是影响土壤固结与沉降的重要因素。
路基沉降原因分析及处理措施1、路基不均匀沉降的原因1.1、路基填土压实度不足由于压实度不足，往往导致填方路基的不均匀沉降变形，路基两侧出现纵向裂缝，路基土体压实度不足的主要原因有以下几点：（1）施工受实际条件的限制。
路基施工时，天气太干燥，局部路堤填料粘土土块粉碎不足致使路基压实度不均匀;暗埋式构造物处因构造物长度限制使路基边缘不能超宽碾压，致使路基边缘压实度不够;某些加减速车道与行车道没有同步施工，当拼接处理得不好时，其拼接处也会产生压实度不足的情况。
（2）考虑到施工安全和进度，使得压力或压力作用时间不足，路基压实不充分，致使路基压实度达不到规范要求。
（3）由于填方土体的最佳含水量控制不好，压实效果达不到规范要求。
（4）在填方路堤施工中，当路堤施工到一定高度以后，路堤边缘土体往往存在压实度不足问题，对于较高的填方路基，通常都要做相应的处治。
填方土体压实度不足，其结果是土体前期固结压力小于自重应力和各种附加应力之和，在自重作用下就会发生沉降变形，这些附加应力主要来自以下几个方面:①车载，尤其超载情况;②含水量变化造成土体容重的改变;③地下水位升降而导致浮力作用改变;④土体饱和度改变，引起负孔隙水压力改变。
这些附加应力引起土体中有效应力改变，从而导致土体发生压缩变形。
土体压实度不足还会导致填土路基的侧向变形。
目前采用的地基沉降计算方法是假定侧向完全受限，仅有竖向变形，实际路基土中存在有侧向变形，这种侧向变形会引起沉降。
1.2、路堤填料不均匀，控制不当在公路施工过程中，对填料、级配很难得到有效的控制，填料常常是开挖路堑、隧道掘进产生的废方，这些填料性质差异大、级配也相差很远。
一方面，在施工过程中，如果分层碾压厚度过大，小颗粒填料和软弱物质很难得到有效压实，在荷载的长期作用下，回填料会产生不协调沉降变形，路面会产生局部沉陷，刚性路面还可能产生裂纹。
另一方面，由于回填料的性质不一样，特别是有的回填料具有膨胀性，在路基排水系统局部失效后，水的渗入会使路面局部隆起，影响行车舒适度，严重的会使路面破坏。
基坑降水引起地面沉降原因探讨摘要：根据地区环境的不同，基坑降水是造成地面沉降的主要因素，对于城市的建设和发展都造成一定的影响。
并且，对深基坑勘察、支护及降水设计、监测等提出了很高的要求，深基坑降水引起地面沉降已成为城市建设的主要灾害之一。
下面我们以某一地区的地面沉降为例，对于基坑降水引起的地面沉降原因进行分析。
关键词：基坑降水；地面沉降；原因引言目前，城市中大多数深基坑尤其是地铁基坑开挖在地下水位以下，施工时间长，且大部分地处高楼林立、地下管线复杂的繁华市区，因此减小基坑降水引起的地表沉降，确保周围地面及建筑物的安全尤为重要。
1截水设计理念1.1 地面沉降机理基坑降水开挖时，在基坑四周一定范围内，潜水必然产生水位降落，水位降低减少了土中地下水对土颗粒的浮托力，减小的孔隙水压力会转换成有效应力增量，即潜水水位每降低1m，有效应力增量为10kPa，这个有效应力增量使土体产生固结压密，引起土层发生变形，反映到地表面上，形成地表沉降或水平移动，地下水位降落的曲面分布必然会引起不均匀沉降。
相对隔水的粘性土层的渗透系数和固结系数极低，释水压密遵从渗透固结规律缓慢发展。
抽水引起的地面沉降既发生在含水层中，同时也发生在粘性土中，但各自主次不同所占比例不同。
坑内外水头差的存在将引发粉砂土颗粒随地下水渗流（侧壁管涌）产生地层损失，最终反映为地面沉降。
1.2 基坑降水引起地面沉降的范围及影响程度基坑降水时，抽降水引起地面沉降影响范围就是抽水水位下降漏斗的范围，并且具有离基坑愈近水位下降值愈大，地面沉降愈大的特点。
当水位下降后的标高接近于枯水期地下水水位标高时，可作为基坑降水时的影响范围。
对深基坑开挖与降水引起的地面沉降，主要由围护结构自身变形和坑外地下水位下降引起，但目前尚无法准确区分。
深基坑开挖引起地面沉降的范围一般为开挖深度（h）的1~4倍，在深层承压水无法完全截水，采取降压悬挂止水、坑内降水方案时，降压影响增加，承压含水层弹性释水，承压性未变，地面沉降在距坑壁2h以内主要由围护结构自身变形引起，2h以外范围主要由降水引起，6h范围外地表变形不明显。
个非常重要的计算参数来看待[在工程的设计和研究过程中先期固结压力指标都应该被充分考虑，使建筑物的设计情况更接近工程实际的情况，使工程设计图纸更加优化合理，这一指标对保证建筑物的安全具有重要的意义，同时也可以通过合理优化设计来降低工程成本。
所以准确确定先期固结压力是工程人员应该注意的问题。
1先期固结压力理论1.1传统的先期固结压力理论把土体在其应力历史中荷载对土体的压缩变形作为研究基础是传统的先期固结压力理论的特征。
先期固结压力用Pc 符号表示。
判断土体应力历史的时候先期固结压力被作为一个非常关键的指标。
地基沉降计算中受到先期固结压力值的影响非常的大。
我们所说的超固结比是指先期固结压力和当今的土层上面覆盖的土的自重应力的比,用OCR 符号来表示，土的天然压密状态这个指标我们经常用超固结比这个指标来描述。
国内广泛分布南方红土、东北黄土状土、长江中下游下蜀土等粘土。
通过对这些广泛分布的具有地质特征的土进行的地质研究发现，以上各种土体的Pc 值除了和土的应力历史紧密联系以外，它的大小还跟土的组成物质和结构特征有关系。
这些联系表现明显的土是老粘土。
粘性土体的结构特征和物质组成各具独特的性质，原因在于它们各自形成过程的不同，各自的地质经历以及形成的环境的不同，这些土体相对应的先期固结压力值也千差万别，而且对于同一种类型的土体的Pc 值在地质剖面上的变化情况也比较显著。
本文主要就花岗岩残积红土、黄土状土和下蜀土的基本物理特性进行对比分析，通过对他们的形成环境、物质组成和结构特征进行比较分析，来分析哪些影响因素决定了先期固结压力值的大小。
期望通过研究使土的Pc 值在建筑行业中得到有效运用。
（1）各类粘性土的组成和结构特点土的形成经历了漫长的沉淀，它的物理化学以及力学特性复杂而且多变。
岩石的物理风化和化学风化作用决定了土的物质的组成成分。
由于长时间的风化、剥蚀等外力作用，地壳表面比较坚硬的岩石被外力分成形状不同的颗粒，这些颗粒在各种不同种类的外界力的作用下，被带到相对稳定的环境下沉积下来，常年积累就产生了土。
路基是路面的基础，路基不均匀沉降必然会引起路面的不平整，导致路面产生许多病害，主要表现为坑凹、起拱、波浪、接缝台阶、碾压车辙、桥头或涵洞两端路面沉降、桥梁伸缩缝的跳车等，不仅难以满足汽车高速行驶的要求，而且还会增加汽车的燃料消耗和轮胎磨损，加大运输成本，增加运输时间，降低社会经济效益甚至危及行车安全。
一、路基不均匀沉降产生的的原因1、路基填土压实度不足由于压实度不足，往往导致填方路基的不均匀沉降变形，路基两侧出现纵向裂缝，路基土体压实度不足的主要原因有以下几点：( 1)施工受实际条件的限制。
路基施工时，天气太干燥，局部路堤填料粘土土块粉碎不足致使路基压实度不均匀；暗埋式构造物处因构造物长度限制使路基边缘不能超宽碾压，致使路基边缘压实度不够；某些加减速车道与行车道没有同步施工，当拼接处理得不好时，其拼接处也会产生压实度不足的情况。
( 2)考虑到施工安全和进度，使得压力或压力作用时间不足，路基压实不充分，致使路基压实度达不到规范要求。
( 3 )压路机等机具不符合施工实际要求，吨位不足，使得压力不足，压实度不符合要求。
( 4)由于填方土体的最佳含水量控制不好，压实效果达不到规范要求。
( 5)在填方路堤施工中，当路堤施工到一定高度以后，路堤边缘土体往往存在压实度不足问题，填方土体压实度不足，其结果是土体前期固结压力小于自重应力和各种附加应力之和，在自重作用下就会发生沉降变形，土体压实度不足还会导致填土路基的侧向变形。
目前采用的地基沉降计算方法是假定侧向完全受限，仅有竖向变形，实际路基土中存在有侧向变形，这种侧向变形会引起沉降。
2、路堤填料不均匀，控制不当在公路施工过程中，对填料、级配很难得到有效的控制，填料常常是开挖路堑、隧道掘进产生，而作为利用方 ,这些填料性质差异大、级配也相差很远。
一方面，在施工过程中，如果分层碾压厚度过大，小颗粒填料和软弱物质很难得到有效压实，在荷载的长期作用下，回填料会产生不协调沉降变形，路面会产生局部沉陷，刚性路面还可能产生裂纹。
土的先期固结压力试验研究摘要：本文通过室内土工试验，通过对试验数据的测得和分析，研究了土的先期固结压力在不同条件下与土的埋深的关系。
为工程的应用提供一定的依据。
关键词：先期固结压力；试验测试abstract: this paper through the laboratory soil test, through to the test data measured and analysis of soilpre-consolidation pressure in different conditions of soil and the burial depth of the relationship. for engineering application to offer some basis.keywords: pre-consolidation pressure; test中图分类号：tu453文献标识码：a 文章编号：1前言土的先期固结压力是地基沉降计算时考虑土的应力历史所需的重要指标。
超固结状态常由于过去地面上有厚土层或冰川覆盖，现在被移去，或由于地下水位大幅度下降等所引起；而欠固结则因为土层系新近沉积，在自重下尚未达到完全固结所致。
[1] 2土的先期固结压力2.1先期固结压力的分类[2]土的先期固结压力pc是指土层在历史上经受过的最大有效固结压力。
它是判断天然土层所处固结状态的一个重要指标。
也是考虑应力历史对土层变形量影响的一个重要计算参数。
将某层土的先期固结压力与该层土目前上覆土层的有效自重奋力pc进行比较，可将天然土层分成三种固结状态。
（1）正常固结土：指土层在自身重力作用下自然沉积并固结稳定，且其固结过程中没有受过侵蚀，卸荷或其他荷载的作用（pc=p0）。
（2）欠固结土：指新近沉积起来的土层，该土层在自身重务作用下尚未达到固结稳定，属于欠压密状态（pc p0）。
2.2先期固结压力室内土工试验方法[3]（1）主要仪器设备：试验主要包括固结仪、百分表、环刀、护环、透水板水槽及加压上盖等。
路基沉降的原因及处理措施摘要：本文对路基沉降的原因进行了分析，并就路基产生沉降的处理措施进行了探讨，指出应从设计方法与施工两个方面着手，采取切实有效的措施，以避免及减小路基沉降的发生。
关键词：路基沉降原因措施路基填筑是路面施工的基础,路基不均匀沉降必然会引起路面的不平整,导致路面产生许多病害,主要表现为坑凹、起拱、波浪、接缝台阶、碾压车辙、桥头或涵洞两端路面沉降、桥梁伸缩缝的跳车等,这些路面病害必然会增加汽车的燃料消耗和轮胎磨损,加大运输成本,降低社会经济效益甚至危及行车安全。
对公路工程人员必须重视路基填筑施工质量，不断积累施工经验和防治措施。
笔者作为管理人员对其产生的原因作较全面的分析、总结，现抛砖引玉。
1路基不均匀沉降原因分析造成路基不均匀沉降的原因有很多，如荷载大小、土体性质、水分分布及施工工艺等。
大量的调查研究表明，路基不均匀沉降是多方面因素综合作用的结果。
归纳起来，填方路基不均匀沉降有以下几种：1.1路基填土压实度不足由于压实度不足，往往导致填方路基的不均匀沉降变形，路基两侧出现纵向裂缝。
路基土体压实度不足的主要原因有以下几点：（1）施工受实际条件的限制。
路基施工时，天气太干燥，局部路堤填料粘土土块粉碎不足，致使路基压实度不均匀；暗埋式构造物处因构造物长度限制使路基边缘不能超宽碾压，致使路基边缘压实度不够；某些加减速车道与行车道没有同步施工，当拼接处理得不好时，其拼接处也会产生压实度不足的情况。
（2）考虑到施工安全和进度，使得压实或压实作用时间不足。
特别是在高填方高路垫路段，设计方设计路面高程时都有一个路基沉降稳定和观察阶段。
但施工单位由于施工工期安排不合理，为了赶工期，经常忽视路基沉降稳定，匆忙进入下一工序施工，为路基稳定造下隐患。
(3)由于填方土体的最佳含水量控制不好，压实效果达不到规范要求。
填方土体压实度不足，其结果是土体前期固结压力小于自重应力和各种附加应力之和，在自重作用下就会发生沉降变形，这些附加应力主要来自以下几个方面:①车载，尤其超载情况;②含水量变化造成土体容重的改变;③地下水位升降而导致浮力作用改变;④土体饱和度改变，引起负孔隙水压力改变。
前期固结压力对沉降的影响研究
要：土层应力历史与土层的性质如压缩性等有着重要关系，只有确定土层应力历史后，才能正确划分土层固结状态。
而前期固结压力即土层历史上曾经承受过的最大固结压力又是了解土层应力历史的重要指标，它是一个非常有用的概念和物理量。
并且，由于不同固结状态下的土体沉降量计算方法有异，因此，在沉降计算中考虑前期固结压力的影响，能够使得计算结果更加符合实际情况。
关键词：土层应力历史；前期固结压力；土体沉降
1 土层应力历史
土层的应力历史是指在历史过程中土的应力变化情况。
土层的应力历史与土层的力学等性质密切相关，并且影响着土层的应力状态。
在进行施工设计前，应当准确地确定土层应力历史，这样才能正确地划分土层的固结状态。
否则，由于设计因素掌握不足会使得设计过于浪费或是不安全。
历史应力会压缩土体，一般情况下，前期应力压缩大，然后逐渐减小，直到后期应力平衡不再产生压缩。
工程设计中应当考虑土体在卸除负载后的回弹。
2 土层的固结
2.1 土层的固结压力
土体压缩是指土体颗粒在外力作用下重新排列使得体积缩小的现象。
一般情况下，孔隙水和土粒本身的压缩量可以忽略不计，土体的压缩全是由土中孔隙体积减小的结果。
土体的压缩随时间增长的过程就叫做土的固结。
而使土体固结或压缩的力称为固结压力。
而土层历史上曾经承受过的最大固结压力，也就是地质历史上土体在固结过程中所承受的最大有效应力，称为前期固结压力。
对于地基土层，固结压力主要包括土的自重压力和由外荷引起的附加压力两种。
饱和的新沉积土中颗粒处于悬浮状态，在自重压力作用下，土体逐渐固结，这类自重压力就是一种固结压力。
而对于经历了漫长地质年代并且已经完全固结的土层，此时的自重压力已不再起作用，只有附加压力才能进一步引起土层的进一步压缩，而这时的附加压力即是另一种固结压力。
2.2 土层的固结状态
经过漫长的地质年代，由于各种地质作用，如搬运、剥蚀和堆积等形式，形成了今天的天然土层。
在土层形成历史中曾受过的最大有效固结压力称为前期固结压力，而前期固结压力与现有上覆压力之比则表示超固结比（Ocr），根据超固结比的大小可将土层划分为正常固结、超固结和欠固结三种固结状态。
当Ocr = 1时，即前期固结应力等于现有上覆压力，土体为正常固结土；当Ocr 1时，即前期固结力大于现有上覆压力，土体为超固结土；当Ocr 1时，即前期固结力小于现有上覆压力，土体为欠固结土。
3 土层沉降及前期固结压力对其影响
3.1 土层沉降量
在附加压力作用下，地基土体积缩小并在竖直方向下沉的现象称为沉
降。
沉降的计算方法大体可分为弹性理论法、工程实用法、经验法和数值计算法几种。
目前分层总合法是计算沉降的常用规范方法，土体在荷载作用下产生的总沉降量St由瞬时沉降Si、主固结沉降Sc和次固结沉降Ss三部分组成，即：
St = Si + Sc + Ss
其中，瞬时沉降是指在在负载下瞬时发生的沉降。
由于时间很短，土中孔隙水来不及排出，并且由于土粒和水的不可压缩，因而瞬时沉降没有体积变形。
瞬时沉降是由土体侧向变形引起的形状变形。
如果土体没有侧向变形，则Si = 0。
主固结沉降是指由于孔隙水的排出而导致土体体积随时间逐渐缩小的过程。
主固结沉降即是通常所指的固结，它是总沉降的主要组成部分。
次固结沉降是指在主固结沉降完成之后以及有效应力保持不变的情况下土体随时间进一步沉降的过程。
如果土体沉降量过大，将会影响上部建筑的正常使用，甚至危及安全。
3.2 前期固结压力对土层沉降的影响
不同固结状态的土层的沉降量计算方法不同。
因此，在考虑前期固结压力对土层压缩性的影响时，必须要解决以下两个方面的内容。
首先，需要判定土层的固结状态；其次，绘制反映现场土层实际情况的压缩曲线。
现场压缩曲线的绘制方法是通过现场取样，并根据室内压缩曲线的特征，建立两者的关系，进而推求现场压缩曲线。
压缩曲线是指通过侧限压缩试验测得的e - p和e - lgp曲线。
其中e - lgp
曲线在低压力时比较平缓，而压力较大时曲线较陡。
而固结曲线则是指压缩过程曲线。
一般情况下，粘土固结曲线近似由两条直线组成，两条直线延长线的交点的横坐标将固结曲线分为两部分，前一部分为主固结曲线，后一部分为次压缩曲线。
在采用分层总合法计算沉降时，按照规范，应当先确定固结状态，再根据压缩曲线和固结曲线求得各项压缩性指标。
计算时先分层计算土体的沉降，然后合计总沉降，最后根据地区经验进行进一步地修正。
首先，对超固结土的沉降计算。
（1）当超固结土层中的前期固结压力较大时，沉降量为：
式中P0i指第i层土有效附加压力平均值（kPa）；Si指第i层土的固结沉降量（mm）；Pzi指第i层土的有效自重压力平均值（kPa）；hi指第i 层土的平均厚度（mm）；Pci指第i层土的前期固结压力平均值（kPa）；e0i指第i层土的初始孔隙比平均值；Cri指第i层土的回弹再压缩指数平均值。
（2）当超固结土层中的前期固结压力较小时，沉降量为：
式中Cci指第i层土的压缩指数平均值。
其次，对正常固结土的沉降计算。
再次，对欠固结土的沉降计算。
最后，总的沉降量为各土层沉降量之和。
由此可见，前期固结压力在沉降计算中的重要性，它直接影响着计算结果的准确性。
4 结论
应力历史对沉降的影响是不容忽视的，而前期固结压力又是确定土层应
力历史的重要指标，因此，考虑前期固结压力对沉降的影响可以使得计算结果更加准确。
并且对于超固结土而言，考虑前期固结压力的影响会使所得到的沉降量显著减少，从而可以节省一定的地基加固费用，减少成本。
