软土地基坝轴线处的沉降量,通常可根据土工试验资料按下式估算:
S∞=Sc+Sd (1)
式中 S∞-地基的总沉降量,cm;
Sc-土壤正常固结产生的沉降量,cm;
Sd-地基侧向变形产生的沉降量(即由于体积不变而形状改变所产生的地基沉降量),cm。
一、Sc的计算
可用分层总和法计算,即
(2)
式中 σzi-地基某一分层由于荷重增加后垂向附加应力,kg/m2;
Δh-地基土壤各分层厚度,cm;
Mvi-各分层之间体积压缩系数,cm2/kg;
ε1-自重作用下地基分层土壤的天然孔隙比;
ε2-荷载作用后分层土壤的孔隙比;
ai-压缩系数。
在软土地基中压缩层厚度,应算至附加应力σz=0.1γsH处(γs为土壤的天然容重,H为地基土层厚度)。
二、Sd计算
(3)
式中 -弹性变形阶段由于侧向变形而引起的沉降,在一定荷载作用下, 为一定值,与加荷速率无关,在理论上认为加荷后立即产生,可按弹性力学公式计算(见下);
-超过弹性变形阶段因侧向变形而引起的沉降,其数值决定于加荷速率,应视为变数;在一般情况下如用填土的加荷速率控制地基变形,使其不超过弹性变形阶段,则 不会发生或者为量甚小,可忽略不计。
可按下述公式计算。
(一)矩形均布荷载作用下, 按下式计算:
(4)
式中 σmi-地基某一分层的平均附加应力,kg/m2, ;
σzi-地基某一分层的竖向附加应力,kg/m2;
σxi-地基一分层的水平向附加应力,kg/m2;
Δh-地基某一分层的厚度,cm;
E-地基土壤的弹性模量,kg/m2。
(二)梯形条状荷载作用下, 按下式公式计算:
(5)
式中 F-系数,由下图查得;
B-见下图所示;
P-地基的荷载,kg/m2。
图 坝轴线沉陷系数F值
按公式(4)及(5)计算 时,E值得测定往往不易准确,故也可采用如下半经验公式直接计算最终沉陷量。
S∞=mSe (6)
式中 m-地基侧向变形的经验系数,对正常固结或稍超固结的软土可取m=1.1~1.4,坝高度和地基强度取大值,反之取小值。
三、任意时间t沉陷量St计算
St=Sd+UtSe (7)
式中 Ut-任意时间t时地基固结度,其余符号同前。