【文章內(nèi)容簡介】 量明顯大于一般路基. 特殊條件下的臺背路基與一般路基沉降規(guī)律比較選取小磨公路上k105+020（臺背高填方）k105+150（高填方）兩不同觀測點(diǎn)位特征斷面進(jìn)行實(shí)測沉降數(shù)據(jù)比較。由上例中得出累計(jì)沉降量在施工后期較為穩(wěn)定，可從2006年12月10日開始觀測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從2006年12月10日至施工完成,期間兩斷面填土厚度均為零。沉降曲線對比如下()所示,可得出如下結(jié)論: 臺背高填方和高填方沉降值的曲線對比,k105+020臺背高填方路基處沉降值總體趨于穩(wěn)定,有小幅度波動。,k105+150高填方路基處累計(jì)沉降值增大趨勢明顯,且沉降變化量遠(yuǎn)大于臺背高填方路基. 從以上兩種情況的臺背路基和一般路基的沉降變化特點(diǎn)的比較發(fā)現(xiàn)，兩種情況的沉降差異不同，第一種情況的臺背路基沉降大于一般路基的沉降，且沉降穩(wěn)定的時間較長，而后一種情況卻正好相反，臺背路基不僅沉降量遠(yuǎn)小于一般路基，而且臺背路基的沉降穩(wěn)定時間也較短，從兩種情況的地基和臺背填土條件分析，出現(xiàn)這種不同差異的原因主要是由地基條件和填土壓實(shí)度的差異引起的，第一種情況由于地基條件較好，地基沉降較小，而臺背填土壓實(shí)度相對較差，因此路基沉降主要為路基填土的沉降，其結(jié)果必然是臺背路基的沉降大于一般路基的沉降，而第二種情況卻是地基條件相對較差，路基總沉降主要以地基沉降為主，因此臺背路基沉降小于一般路基沉降。 臺背路基的沉降預(yù)測方法目前對于臺背路基，已有的沉降計(jì)算方法比較多，已有的elgp曲線法，應(yīng)力路徑法等；數(shù)值分析中的差分解法、有限元解法等；另外還有概率統(tǒng)計(jì)分析法。傳統(tǒng)的沉降預(yù)估方法是建立在太沙基等人創(chuàng)立的經(jīng)典土力學(xué)基礎(chǔ)之上，其中引入了許多簡化假定，在預(yù)估時將地基沉降分為瞬時沉降、固結(jié)沉降和次固結(jié)沉降三部分，并按分層總和法分別計(jì)算；數(shù)值分析法是近代土力學(xué)研究的產(chǎn)物，如有限元法、有限差分法；以上的一些理論方法由于本身的局限性和實(shí)際地質(zhì)條件的復(fù)雜性和非均勻性，結(jié)果必然與真實(shí)值有出入，隨著現(xiàn)場觀測技術(shù)的發(fā)展，一些基于實(shí)測沉降資料的預(yù)估法先后出現(xiàn)[8,9,10,11,12,13]，如雙曲線法、指數(shù)曲線法、泊松曲線法、灰色預(yù)測法、+364和K157+541兩個臺后路基沉降板的中后期沉降以及最終沉降進(jìn)行了擬合預(yù)測。 Compertz曲線模型的建立將我們要研究的預(yù)測目標(biāo)用一個定量指標(biāo)表示。是的微分，它表示的變化速率。則的增長率就等于除以，于是，我們便可用微分方程 （，） () 來描述的“成長”過程，式中、是模型的參數(shù)。上式的意義是，當(dāng)很小時（即在初始發(fā)展階段），右邊第二項(xiàng)近似等于零。這時按一固定的增長速度發(fā)展；隨著的逐漸增長，所起的作用逐漸增大。故方程的實(shí)際意義是的增長對本身的發(fā)展起著一定的抑制作用，并使增長速度逐漸下降。它體現(xiàn)了外部環(huán)境對發(fā)展的綜合反應(yīng)。當(dāng)時，方程右邊等于零，這時增長速度也等于零。通常計(jì)，稱為飽和參數(shù)或發(fā)展極限。用分離變量法對微分方程()求解，有： ()對式()進(jìn)行有理式分解，兩邊積分得；或 ()是待定系數(shù)，令，代入上式可以解得：將代入式()，最后整理得： ()式()就是邏輯斯蒂(logistic)成長曲線方程，也稱泊松曲線或皮爾曲線方程。如果的增長率不與成比例，而與成比例，即 ()則求解式()可以得到 或 （為常數(shù)） ()式()稱為Compertz曲線方程。在本文中，代表時刻時的沉降預(yù)測值，其單位為長度單位；為時間，其單位為時間單位；、為模型待定參數(shù)；的單位為與相對應(yīng)的長度單位。式()代表的是一條非對稱的右偏曲線，這種形式較為符合地基土體沉降變形遞減的特點(diǎn)。 Compertz模型參數(shù)的計(jì)算Compertz曲線方程的三個參數(shù)可采用三段估計(jì)法求出[12]。首先，令，它則變?yōu)樾拚笖?shù)形式： ()假設(shè)已知一時間序列、…、滿足上述方程，即…將個數(shù)據(jù)平均分成三段（如果不能被3整除，可以通過增減個別數(shù)據(jù)使其恰為3的倍數(shù)），每段含有個數(shù)，即，對各段求和得 () () ()由級數(shù)求和公式，有代入式()、()、()，得： () () ()由式()、()、()經(jīng)后式減去前式，有 () ()由以上兩式，可得： ()故有 ()同時，可解得： () ()將式a、b代入上式可得 ()由上述方法類推，我們不難得到龔帕斯曲線方程()式中的參數(shù)計(jì)算式為： () () ()基于以上算法和思想。 工程實(shí)例的比較與分析 計(jì)算結(jié)果本文選取小磨公路K157+364和K157+541兩個臺后路基沉降板各中前期的18組實(shí)測數(shù)據(jù)資料()： 表21小磨公路K157+36K157+341觀測時間以及沉降量K157+364時 間(d)121138149163179194211223235沉降量(mm)時 間(d)247261298323352409436484505沉降量(mm)K157+341時 間(d)129144159174191207222234245沉降量(mm)時 間(d)258284302334367406425453495沉降量(mm)利用Compertz曲線法對臺背路基進(jìn)行長期以及其最終沉降的預(yù)測，并與雙曲線法預(yù)測沉降值以及實(shí)測結(jié)果進(jìn)行對比分析比較()。表22小磨公路K157+36K157+341各模型長期預(yù)測比較測 點(diǎn)天 數(shù)600650700750800850890位 置實(shí) 測 值K157+364　pertz 曲 線　預(yù)測值50殘 差誤差(%)%%%%%%%雙曲線　預(yù)測值殘 差誤差(%)%%%%%%%K157+541　天 數(shù)600650700750800850900實(shí) 測 值pertz 曲 線　預(yù)測值殘 差誤差(%)%%%%%%% 雙曲線　預(yù)測值殘 差誤差(%)%%%%%%%根據(jù)兩種方法預(yù)測結(jié)果和實(shí)測數(shù)據(jù)，繪出兩沉降板的實(shí)測沉降～時間曲線與各模型預(yù)測沉降～時間曲線(、),為使提高顯示效果，便于比較分析，只畫相應(yīng)時段內(nèi)的實(shí)測以及模型擬合曲線。+364沉降板實(shí)測曲線與預(yù)測曲線對比+541沉降板實(shí)測曲線與預(yù)測曲線對比并且繪出了模型的預(yù)測擬合誤差曲線(、)。 K157+364各模型的預(yù)測 K157+541各模型的預(yù)測擬合誤差曲線 擬合誤差曲線 計(jì)算結(jié)果比較和分析、兩種方法都可以較好地對實(shí)測曲線進(jìn)行擬合，較為符合實(shí)際臺背路基沉降變化規(guī)律。由兩圖中的曲線擬合對比，結(jié)合表二的預(yù)測結(jié)果可以看出，pertz曲線法較雙曲線法對臺背路基沉降的擬合精度更高，離散性也不大，因此pertz曲線法對臺背路基沉降的擬合是合適的、準(zhǔn)確可行的。在對臺背后期沉降的預(yù)測也同樣顯示了pertz曲線法的這種優(yōu)點(diǎn)，例如本文對K157+541沉降板129天～495天的18各實(shí)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對600天以后的沉降值進(jìn)行了預(yù)測，、（％以內(nèi)）。又由于其曲線函數(shù)的有界性，我們可以推斷出其在長時間沉降穩(wěn)定后的最大沉降值(如下表23)，這對于橋頭臺背處的病害防治有重要的意義，而這個特點(diǎn)是雙曲線函數(shù)所不具備的。表23小磨公路K157+36K157+541最大沉降預(yù)測值沉 降 板 編 號K157+364K157+541最大沉降量預(yù)測值（mm）,因此在施工期間的沉降量明顯大于一般路基。：在填土條件相同的條件下，臺背地基的土中應(yīng)力小于一般路段的地基應(yīng)力，但臺背路堤的壓實(shí)度較低，所以臺背地基的沉降與一般路基相比，具有地基沉降較小，路堤沉降相對較大的特點(diǎn)。,沉降變化特征不同于一般地質(zhì)條件下的臺背路基和一般路基,在施工后期,高填方路基的沉降量增大趨勢明顯,而臺背路基呈現(xiàn)波動狀態(tài),且高填方路基的沉降量反而大于高填方臺背.,它不但可以較真實(shí)地反映地基全過程的沉降量與時間的關(guān)系，預(yù)測結(jié)果的準(zhǔn)確性高，其原理算法易于理解接受，適應(yīng)性也較廣，并且適用于對瞬時加載、性線加載或多級加載的地基沉降預(yù)測問題。因此，該方法在臺背路基沉降預(yù)測中具有較高的推廣應(yīng)用價值?！珪r間曲線，對于粗略估計(jì)，二者都是可以使用的。但由誤差比較可以看出顯然pertz曲線法比雙曲線法的預(yù)測精度要更高一些，具有更高的穩(wěn)定性。，從而得出最終穩(wěn)定沉降量，這對避免橋頭臺背路面板斷裂、橋頭跳車等病害有很直觀的意義。，在通過精度的比選來得出最優(yōu)方法，從而提高預(yù)測精度。 第三章 臺背路基工后沉降取值標(biāo)準(zhǔn)的研究 概述容許工后沉降量是填土路堤控制剩余沉降（即路基的總沉降量和施工期間沉降量之差）的指標(biāo)。對于橋頭臺背路基而言，若設(shè)有搭板，則指搭板末段下土體的容許工后沉降，通常采用搭板容許縱坡變化值作為控制：若不設(shè)搭板，則會發(fā)生縱坡變化，指發(fā)生縱坡變化的末端土體的容許工后沉降?，F(xiàn)國內(nèi)外研究成果對路基工后沉降提出了不同的指標(biāo),包括臺背路基容許工后沉降量、臺背前后的沉降差、設(shè)搭板時的搭板容許縱坡變化值和橋臺與搭板之間的容許坡差作為其控制。由于臺背處路基填土壓實(shí)不夠和其狹小空間的限制，使得臺背填土達(dá)不到所要求的壓實(shí)度，在工后行車荷載的反復(fù)作用下，必定會產(chǎn)生不同程度的差異沉降。而且，由于結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)要求的限制下部基礎(chǔ)較好，故而其頂部豎向變形幾乎為零。這樣就必然造成臺背處的差異沉降。由于這種差異沉降的存在，一方面造成路面平整度的降低，從而導(dǎo)致橋頭跳車現(xiàn)象的發(fā)生：另一方面，由于臺背路基的局部沉降，使得路基結(jié)構(gòu)層產(chǎn)生附加應(yīng)力，而其值是隨沉降的增加而增大的，所以當(dāng)沉降達(dá)到某一個限值的時，必然由于過大的附加應(yīng)力而導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)層的破壞。為了盡量緩解乃至完全避免以上病害的發(fā)生，在實(shí)際工程中采用了加固地基、選擇合適的填料以及夯實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)置橋頭搭板等技術(shù)措施，然而，這些技術(shù)措施的適用性和有效性，除了施工的因素以外，關(guān)鍵問題是確定一個工后差異沉降量的控制的指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)。因此，臺背路基容許工后沉降取值標(biāo)準(zhǔn)的問題是一個有待研究的重要問題。 臺背路基工后沉降的取值標(biāo)準(zhǔn)目前，國內(nèi)外已有大量從設(shè)計(jì)、施工和管理的角度研究如何減小臺背沉降以