一种路堤坡脚处测斜管深层水平位移预测方法与流程

本发明涉及一种路堤坡脚处测斜管深层水平位移预测方法，适用于基础工程领域。

背景技术：

在软土地区修建公路或铁路路堤时，由于软土地基承载力较低，若填土不当，容易造成路堤边坡垮塌。为了防止其垮塌，对施工期间的地基进行监测十分必要。其中，在路堤坡脚处打设测斜管，监测坡脚处的深层水平位移是控制边坡垮塌的措施之一。测斜管的深层水平位移通常采用测斜管进行测量；测斜管需要底部位于坚硬土层上，若打设不好，会引起测量误差。测斜管的水平位移需要技术人员到现场进行测量，往往耗时耗力。目前，对于测斜管的水平位移尚缺乏相应的理论公式进行预测。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种路堤坡脚处测斜管深层水平位移预测方法。

本发明的技术方案在于：一种路堤坡脚处测斜管深层水平位移预测方法，包括，

（1）确定路堤填土经压实后的重度；

（2）确定路堤填土的尺寸，包括顶面宽度、底面宽度、高度；

（3）确定路堤的计算宽度；

（4）确定路堤填土对地基表面产生的竖向荷载；

（5）确定路堤坡脚处地基不同深度处的水平附加应力和竖向附加应力；

（6）确定路堤坡脚处不同深度处的水平方向上的应变，

（7）确定路堤坡脚处地基土体的水平位移；

（8）确定地基土体与测斜管的刚度比；

（9）确定路堤坡脚处测斜管的深层水平位移。

进一步地，所述步骤（1）中，在压实后的路堤内取原状土样，采用环刀法测得其密度，然后乘以重力加速度得到其重度。

进一步地，所述步骤（2）中，路堤填土的尺寸采用钢尺测量或由设计方案得到。

进一步地，所述步骤（3）中，；所述步骤（4）中，。

进一步地，所述步骤（5）中，

；

；

其中，，为地基深度；，在路堤中心处时，。

进一步地，所述步骤（6）中，，其中，为地基土体的泊松比，根据工程经验或三轴试验确定，为土体的弹性模量，同样工程经验或三轴试验确定。

进一步地，所述步骤（7）中，。

进一步地，所述步骤（8）中，，

其中，为地基土体的压缩系数，单位为mpa^-1，由压缩试验测得；为测斜管的抗弯刚度，单位为kpa·m⁴，其中，；

；

；

其中，为测斜管的弹性模量，由测斜管管材性质确定，根据抗压试验测得；为测斜管的内径，为测斜管的外径，由选用的测斜管量测得到。

进一步地，所述步骤（9）中，。

与现有技术相比较，本发明具有以下优点：该用于确定路堤坡脚处测斜管深层水平位移的方法具有结构简单、流程性强和结果可靠的优点。

具体实施方式

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，作详细说明如下，但本发明并不限于此。

一种路堤坡脚处测斜管深层水平位移预测方法，包括：

（1）确定路堤填土经压实后的重度。

在压实后的路堤内取原状土样，采用环刀法测得其密度，然后乘以重力加速度得到其重度。

（2）确定路堤填土的尺寸，包括顶面宽度、底面宽度、高度。

路堤填土的尺寸采用钢尺测量或由设计方案得到。

（3）确定路堤的计算宽度，（1）。

（4）确定路堤填土对地基表面产生的竖向荷载，（2）。

（5）确定路堤坡脚处地基不同深度处的水平附加应力和竖向附加应力；

（3）；

（4）

其中，，为地基深度；，在路堤中心处时，。

（6）确定路堤坡脚处不同深度处的水平方向上的应变。

（5）

其中，为地基土体的泊松比，根据工程经验或三轴试验确定，为土体的弹性模量，同样工程经验或三轴试验确定。

（7）确定路堤坡脚处地基土体的水平位移，（6）。

（8）确定地基土体与测斜管的刚度比，（7），

其中，为地基土体的压缩系数，单位为mpa^-1，由压缩试验测得；为测斜管的抗弯刚度，单位为kpa·m⁴，其中，；

（8）；

（9）；

其中，为测斜管的弹性模量，由测斜管管材性质确定，根据抗压试验测得；为测斜管的内径，为测斜管的外径，由选用的测斜管量测得到。

（9）确定路堤坡脚处测斜管的深层水平位移，（10）。

例如：福建省东南沿海某地区分布着大量深厚的软土，该软土地区拟修建一条城市快速路，由于地下水位较高，需采用路堤形式。在里程k3+220处，压实后的路堤填土内采用环刀取土，测得其密度为1.85g/cm³，乘以重力加速度后，得到其重度为18.5kn/m³；路堤填土高度为2.7m，路堤顶部宽度为26m，路堤底部宽度为32m；采用式（1）计算得到路堤的计算宽度为29m；进一步计算得到路堤填土对地基表面产生的竖向荷载为50kpa；采用式（3）和式（4）计算当深度取不同数值时，如0、0.5、1.0、1.5、…，水平附加应力和竖向附加应力，然后代入式（5）计算不同深度处的水平方向上的应变，其中，根据经验，该地基土体的泊松比为0.40，由三轴试验测得该地基土体的弹性模量为300kpa；代入式（6）计算地基土体的水平位移；由压缩试验，测得该地基土体的压缩系数为0.50mpa^-1；测斜管的弹性模量为1.1×10⁶kpa，内径为0.065m，外径为0.070m，进一步计算得到测斜管的抗弯刚度为0.33kpa·m⁴，计算得到地基土体与测斜管的刚度比为0.66；最后采用式（10）计算得到不同深度处测斜管的深层水平位移，结果汇总于表1中。由于计算量较大，故本案例的计算过程采用matlab编程实现。

测斜管的深层水平位移如下表：

。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出不同形式的路堤坡脚处测斜管深层水平位移预测方法并不需要创造性的劳动，在不脱离本发明的原理和精神的情况下凡依本发明申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应属本发明的涵盖范围。