專利名稱：一種通過觀測(cè)孔隙水壓力以控制路基加載速率的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高速公路建設(shè)工程，具體是指一種通過觀測(cè)孔隙水壓力以控制路基加載速率的方法。
背景技術(shù)：
在高速公路建設(shè)中，利用孔隙水壓力計(jì)觀測(cè)軟土地基在外加荷載作用下軟土中孔隙水壓力漲消過程以控制加載速率，目前已得到一定的應(yīng)用?？紫端畨毫τ^測(cè)是通過孔隙水壓力計(jì)來實(shí)施的?？讐河?jì)種類較多，如水管式、測(cè)壓管式、差動(dòng)電阻式等等、由于鋼弦式孔隙水壓力計(jì)具有穩(wěn)定性好、靈敏度高、使用簡(jiǎn)單、方便等特點(diǎn)，因而得到普遍應(yīng)用。鋼弦式孔隙水壓力計(jì)組成部份與工作原理如下:鋼弦式孔隙水壓力計(jì)主要構(gòu)造由透水石與壓力傳感器兩部份組成:透水石材料一般由氧化硅或不銹金屬粉末制成，具有很高的透水性能。鋼弦式壓力傳感器。由不繡鋼承壓膜、鋼弦、支架殼體和信號(hào)傳輸電纜組成。其構(gòu)造是將一根鋼弦的一端固定在承壓膜中心，另一端固定在支架上，鋼弦旁邊安裝一電磁圈，用以激振和感應(yīng)頻率信號(hào)。鋼弦式頻率測(cè)定儀。為鋼弦式孔隙水壓力計(jì)的配套(儀器)設(shè)備，用其收集孔隙水壓力計(jì)測(cè)頭頻率。鋼弦式孔隙水壓力計(jì)在測(cè)頭承壓膜上承受壓力使膜變形后，使得固定于膜上的鋼弦變形松弛，從而改變弦的自振頻率，應(yīng)用鋼弦頻率計(jì)(測(cè)讀儀)接收其自振頻率，即可根據(jù)下式求得其作用力(孔隙水壓力)。兩者關(guān)系如下:
u 二 k if Q2 - Z1 2)...............................................(I)
式中-M為孔隙水壓力(kPa) k為常數(shù)，稱為傳感器系數(shù)，由室內(nèi)標(biāo)定給出； f 0零壓力(大氣壓力)下鋼弦的自振頻率(Hz)
Z1為在孔隙水壓力作用下，鋼弦自振頻率，通過鋼弦式頻率測(cè)定儀測(cè)讀不同時(shí)刻鋼弦自振頻率(Hz)便可求得孔隙水壓力u (kPa)?？讐河?jì)埋沒后即可進(jìn)行觀測(cè)。觀測(cè)時(shí)，將鋼弦式頻率測(cè)定儀與孔壓計(jì)屏蔽電纜中接頭相連接，在鋼弦式頻率測(cè)定儀上即顯示出該(孔隙水壓力計(jì))測(cè)點(diǎn)的自振頻率(Hz)。按
(I)式即可求得該點(diǎn)在該測(cè)次時(shí)的孔隙水壓力U (kPa)，據(jù)此，可方便繪制出孔隙水壓力U與時(shí)間t關(guān)系過程線。由于引起軟基產(chǎn)生形變的是超孔隙水壓力，因此還需對(duì)地下水位漲落情況進(jìn)行觀測(cè)，以便對(duì)監(jiān)測(cè)所得孔隙水壓力U進(jìn)行修正。修正后的孔隙水壓力為超孔隙水壓力u，可按上述方法繪制出超孔隙水壓力過程線。此外，在進(jìn)行孔隙水壓力觀測(cè)的同時(shí)還需進(jìn)行荷載增量(填土厚度h )的觀測(cè)，為便于比較荷載增量與超孔隙水壓兩者間漲落關(guān)系，可將其編繪在同一圖上，即荷載、超孔隙水壓力與時(shí)間關(guān)系過程線。很明顯，可定性了解孔隙水壓力與荷載兩者之間的關(guān)系。但從定量上分析兩者間的關(guān)系以用于控制填土速率則顯得力不從心?，F(xiàn)階段，采用孔隙水壓力以控制填土速率的方法是“單級(jí)孔壓系數(shù)”與“綜合孔壓系數(shù)”監(jiān)控法。根據(jù)開普頓(A.ff.Skempton)提出的孔隙水壓力理論，孔隙水壓力系數(shù)表達(dá)式為:
B 單級(jí)=Δ u/Δ P(2 )
綜合孔隙水壓力系數(shù)方綜合表達(dá)式為:
B齡二 (U-U0)ZZPi(3)
上兩式中:Λ u —超孔隙水壓力增量ikPa)；
Λ P——荷載增量、kPa)；
Ui —第/測(cè)點(diǎn)孔隙水壓力{kPa)；
U0——初始孔隙水壓力{kPa)；
ΓΖ1 Pi —累計(jì)到第i級(jí)的總荷載、kPa)。將上述資料代入(2) (3)式，即可計(jì)算出各測(cè)點(diǎn)在不同加載期的單級(jí)孔壓系數(shù)與綜合孔壓系數(shù)?？讐合禂?shù)監(jiān)控指標(biāo)與監(jiān)控:孔隙水壓力系數(shù)監(jiān)控指標(biāo)多由設(shè)計(jì)院在設(shè)計(jì)圖中提供:一般情況下單級(jí)孔壓系數(shù)為0.6，綜合孔壓系數(shù)為0.4。通過上述觀測(cè)與計(jì)算，其監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)為:單級(jí)孔壓系數(shù)沒μ =」u/ΔΡ彡0.6、或當(dāng)綜合孔壓系數(shù)Bms= (UrU0)ZZPi ^ 0.4時(shí)，停止加載。停載后路基處于靜載預(yù)壓狀態(tài)時(shí)，隨著時(shí)間的推移，孔隙水壓力消散，復(fù)算得出孔壓系數(shù)沒0.5、綜合孔壓系數(shù)0.3時(shí)可恢復(fù)加載，
采用孔隙水壓計(jì)對(duì)路基 實(shí)行監(jiān)控在我國(guó)是上世紀(jì)末出現(xiàn)的一種新技術(shù)，屬于應(yīng)力觀測(cè)。與路基常規(guī)的形變(沉降、位移)觀測(cè)相比，其靈敏度遠(yuǎn)高于后者。實(shí)踐表明，當(dāng)荷載施加在路基上的同時(shí)，便可測(cè)得孔隙水壓力所發(fā)生的改變。顯然這對(duì)于控制路基失穩(wěn)是大有好處的。目前孔隙水壓力計(jì)埋置工藝已趨成熟。此外，數(shù)據(jù)采集筒單且準(zhǔn)確為該技術(shù)的一大優(yōu)點(diǎn)。從(2) (3)式可知，求解孔隙水壓力系數(shù)需要獲得超孔隙水壓力與其增量Zl U，也應(yīng)獲得荷載與其增量Zl P。在常規(guī)軟基觀測(cè)中，通過孔隙水壓力探頭測(cè)到的總孔隙水壓力U包括兩部份:即靜水壓力h和由附加應(yīng)力(路基上填土)所引起的超孔隙水壓力u (excesspore-water pressure)。超孔隙水壓力表達(dá)式為:
u=U~h(4)
式中:u——超孔隙水壓力{kPa) φ —靜水壓力(按A Y ω?fù)Q算成1 ) 'U —總孔隙水壓力ikPa)；
上述三元素在高速公路觀測(cè)中，因受地質(zhì)地貌、現(xiàn)場(chǎng)施工條件等多因素限制，除總孔隙水壓力U可很獲得準(zhǔn)確的數(shù)值外，其余兩元數(shù)的獲取均存有以下一些不足之處:a、靜水壓力計(jì)算的定義缺陷
靜水壓力h，在《巖土工程基本術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)》中定義為:“給定點(diǎn)與自由水位高程差引起的水壓力”[1]。這一定義有欠準(zhǔn)確:
當(dāng)?shù)靥幤麦w的穩(wěn)定滲流上的土體(如高速公路半挖半填段)，按此定義，其靜水壓力u=Y.h (式中h為土體到坡體自由水位高程差)。但是，如果從該土體所處重力勢(shì)與壓力勢(shì)分析，通過簡(jiǎn)單的幾何計(jì)算，上式中土體到自由水位高程差應(yīng)是該土體的等勢(shì)線在該土體豎向垂直線上的投影h’(h’ <h)而不是上式中的h。設(shè)該穩(wěn)定滲流流向與水平線夾角為α，其靜水壓力u=Y uhcos2a。兩者差異明顯?？梢姡稁r土工程基本術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)中》靜水壓力定義有欠準(zhǔn)確，將直接影響到超孔隙水壓力計(jì)算的唯一性。靜水壓力觀測(cè)
對(duì)于路堤兩側(cè)均地處可見自由水面路基靜水壓力的觀測(cè)，多在路基兩側(cè)邊坡設(shè)置水位觀測(cè)點(diǎn)。根據(jù)觀測(cè)結(jié)果推算出其對(duì)路基的浸潤(rùn)線。此后依據(jù)兩測(cè)次浸潤(rùn)線在孔壓測(cè)點(diǎn)垂直向定點(diǎn)的變化差以確定靜水壓力值的變化值。對(duì)于兩側(cè)處在與外界相通的河湖塘揠的路基，通過對(duì)其自由水位高程的觀測(cè)，采用上述方法決定A是可行的。但對(duì)于路基兩側(cè)(或一側(cè))在沒有可見的自由水位(塘、河)段，由于受到公路征地影響，不少觀測(cè)者將地下水位測(cè)管設(shè)置在離路基邊坡lm-3m的位置。地下水位管緊臨路基，受路基邊坡荷載影響，其水位變化有相當(dāng)部份為路基邊坡應(yīng)力所引起，當(dāng)屬超孔隙水壓力。以水位測(cè)管中部份超孔隙水壓力作為靜水壓力，犯了概念上的錯(cuò)誤。若將上述觀測(cè)結(jié)果此代入(2)、(3)式計(jì)算孔隙水壓力系數(shù)，其值必小，用以控制填土速率很有可能危及路基安全。浸潤(rùn)線的計(jì)算
當(dāng)獲得路基兩側(cè)自由水位高程后，則可進(jìn)行路基浸潤(rùn)線計(jì)算以確定圖1中A點(diǎn)的水位高程變化位置以確定靜水壓力h。浸潤(rùn)線計(jì)算公式多且計(jì)算繁雜。各公式有各公式使用的邊界條件，涉及參數(shù)也多。如:地基滲透系數(shù)、路基滲透系數(shù)、透水地基厚度、滲流線長(zhǎng)度、路基兩側(cè)坡比與水位等等。參數(shù)越多，計(jì)算所產(chǎn)生的誤差也就相對(duì)較大。荷載計(jì)量
荷載與荷載增量是計(jì)算孔隙水壓力系數(shù)的參數(shù)之一。由于工程性觀測(cè)多為現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)測(cè)量或以運(yùn)輸計(jì)量的方法以確定荷載增量。實(shí)踐表明，無論采用何種方法，其荷載增量的量測(cè)誤差在土 2cm 土 4cm范圍內(nèi)是常有的事:計(jì)算結(jié)果說明了荷載增量誤差在Icm范圍土厚對(duì)監(jiān)控結(jié)果判斷所產(chǎn)生的影響，由此可見一斑。孔隙水壓力計(jì)位置的改變
孔隙水壓力計(jì)埋置在軟土中，軟土在固結(jié)過程中必會(huì)產(chǎn)生沉降，毫無疑問，孔隙水壓力計(jì)位置也會(huì)隨之發(fā)生改變，其下沉量如何量測(cè)？下沉速率如何？孔隙水壓力計(jì)下沉對(duì)孔隙水壓力值的影響等問題至今仍未見相關(guān)文獻(xiàn)資料報(bào)導(dǎo)。其下沉對(duì)孔壓系數(shù)的影響未可得知。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述之不足，本發(fā)明的目的在于提供一種更接近真實(shí)、簡(jiǎn)便易行、可操作性強(qiáng)的通過觀測(cè)孔隙水壓力以控制路基加載速率的方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
通過觀測(cè)孔隙水壓力以控制路基加載速率的方法，包括以下步驟:
A、孔隙水壓力計(jì)的布置和埋設(shè):在路基的每個(gè)布置點(diǎn)鉆孔，將孔隙水壓力計(jì)埋設(shè)其中；在路基的不同性質(zhì)的土層至少布置一只孔壓計(jì)；同質(zhì)軟土層較厚，則可等距布置多個(gè)孔壓計(jì)。
B、將每個(gè)孔隙水壓力計(jì)與其配套的測(cè)定設(shè)備連接，測(cè)定設(shè)備用以接收孔隙水壓力計(jì)傳送的壓力參數(shù)，通過該壓力參數(shù)得到孔隙水壓力值。C、對(duì)路基開始填土加載的過程中，通過測(cè)得的孔隙水壓力與時(shí)間關(guān)系繪制孔隙水壓力與時(shí)間關(guān)系的圖表，將圖表中的不同時(shí)間的各孔隙水壓力的位置點(diǎn)相連接形成孔壓過程線；
D、在初始加載期間的孔壓過程線上擇取兩個(gè)最高峰值點(diǎn)，將其連接并延長(zhǎng)，該線即為孔隙水壓力預(yù)警線；
E、在初始加載完成后的靜載預(yù)壓期內(nèi):對(duì)于孔隙水壓力呈平穩(wěn)消散的，取其總預(yù)壓時(shí)間中間值作為修正預(yù)警線起點(diǎn)，以此點(diǎn)作上述預(yù)警線的平行線即為修正預(yù)警線；對(duì)于孔隙水壓力呈非平穩(wěn)消散的，取各測(cè)次所得孔隙水壓力的算術(shù)平均值所在點(diǎn)作為修正預(yù)警線起點(diǎn)，以此點(diǎn)作上述預(yù)警線的平行線即為修正預(yù)警線；
F、以修正后的預(yù)警線控制后續(xù)填土速率:當(dāng)對(duì)路基繼續(xù)填土加載時(shí)，將在各個(gè)時(shí)間檢測(cè)點(diǎn)測(cè)得的孔隙水壓力值繪在孔壓過程線的圖表上，每測(cè)到一個(gè)孔隙水壓力值，立即繪出該值在圖表的位置，當(dāng)孔隙水壓力值的位置在修正預(yù)警線下方時(shí)，可繼續(xù)填土加載；當(dāng)孔隙水壓力值接近修正預(yù)警線，則放緩填土加載速率；當(dāng)孔隙水壓力值的位置達(dá)到或超過修正預(yù)警線，則停止填土加載。步驟A中，所述鉆孔采用干鉆的方式，所述孔隙水壓力計(jì)布置點(diǎn)之間的間距為2m 3m。步驟B中，所述孔隙水壓力計(jì)為鋼弦式孔隙水壓力計(jì)，其配套的測(cè)定設(shè)備為鋼弦式頻率測(cè)定儀，鋼弦式頻率測(cè)定儀與鋼弦式孔隙水壓力計(jì)上的屏蔽電纜接頭相連接，所述鋼弦式頻率測(cè)定儀接收在孔隙水壓力計(jì)傳送的測(cè)點(diǎn)的自振頻率(Hz)，利用以下公式即可求得該點(diǎn)在次時(shí)的孔隙水壓力'u = IUf 02 - Z1 2)，式中.μ為孔隙水壓力(kPa) 'k為常數(shù)，稱為傳感器系數(shù)，由室內(nèi)標(biāo)定給出'f ^零壓力(大氣壓力)下鋼弦的自振頻率(Hz) 'f\為在孔隙水壓力作用下，鋼弦自振頻率，通過鋼弦式頻率測(cè)定儀測(cè)讀不同時(shí)刻鋼弦自振頻率(Hz)便可求得孔隙水壓力u (kPa)。所述初始加載期間為10 15天。本發(fā)明的有益效果在于:a、采用孔隙水壓力圖解法，繼承了現(xiàn)有技術(shù)的全部?jī)?yōu)點(diǎn)。因而，現(xiàn)有技術(shù)中孔隙水壓力計(jì)的布置、埋置方法與觀測(cè)方法均未發(fā)生改變。b、利用觀測(cè)到的孔隙水壓力值U與時(shí)間t在電腦上繪制“孔隙水壓力過程線”，由于采集到的孔隙水壓力U準(zhǔn)確，因而所繪制出的孔隙水壓力過程線可達(dá)到“千人一圖”的效果。C、在孔隙水壓力過程線上繪制“預(yù)警線”以控制加載速率，具有準(zhǔn)確、直觀、易于操作等特點(diǎn)。d、孔隙水壓力過程線上繪制“預(yù)警線”以控制加載速率，其中“預(yù)警線”產(chǎn)生與應(yīng)用是“從實(shí)踐中來又回到實(shí)踐中去” 一次成功實(shí)踐，其精髓在于“具體問題具體分析”。e、由于影響軟土地基變形的不定因素太多，與采用雙曲線法推求最終沉降量一樣，確定一條質(zhì)量?jī)?yōu)良的預(yù)警線也“需要一定的(實(shí)踐)經(jīng)驗(yàn)與技巧”。這是本方法的不足之處。但對(duì)一個(gè)工程來說，設(shè)計(jì)孔隙水壓力觀測(cè)點(diǎn)位少則十幾只，多則幾十只。只要按本方法對(duì)最初的幾只孔壓計(jì)加載作好設(shè)計(jì)，并按設(shè)計(jì)組織施工，均能獲得質(zhì)優(yōu)的“預(yù)警線”。以后則就輕車熟路了。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明:
圖1為本發(fā)明孔隙水壓力與時(shí)間關(guān)系繪制的孔隙水壓力與時(shí)間關(guān)系的曲線圖。
具體實(shí)施例方式通過觀測(cè)孔隙水壓力以控制路基加載速率的方法，包括以下步驟:
A、孔隙水壓力計(jì)的布置和埋設(shè):在路基的每個(gè)布置點(diǎn)鉆孔，將孔隙水壓力計(jì)埋設(shè)其中；在路基的不同性質(zhì)的土層至少布置一只孔壓計(jì)；同質(zhì)軟土層較厚，則可等距布置多個(gè)孔壓計(jì)。一般情況孔隙水壓力計(jì)以布置在路基中軸線處，也可視地質(zhì)情況與設(shè)計(jì)要求調(diào)整布設(shè)位置。不同性質(zhì)的土層至少布置一只孔壓計(jì)；如同質(zhì)軟土層較厚，則可等距布置多個(gè)孔壓計(jì)，其距離以I只/2m-3m為宜；軟土處理邊界面下非軟土層也可布置一只孔壓計(jì)。孔隙水壓力計(jì)埋置采用鉆孔埋設(shè)，鉆孔以干鉆法為宜。首先在現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)孔隙水壓力計(jì)進(jìn)行編號(hào)測(cè)定各孔壓計(jì)的初始頻率后，將煮沸的透水石在水中裝在孔隙水壓力計(jì)上，同時(shí)使之在不脫離水的情況下移到已注滿清水的孔洞內(nèi)，下壓至設(shè)計(jì)要求高程+30cm后將電纜外遷到邊坡觀測(cè)箱內(nèi)。此外，為防此“串孔”，以“一孔一計(jì)”(即一個(gè)鉆孔埋置一只孔壓計(jì))為宜。B、將每個(gè)孔隙水壓力計(jì)與其配套的測(cè)定設(shè)備連接，測(cè)定設(shè)備用以接收孔隙水壓力計(jì)傳送的壓力參數(shù)，通過該壓力參數(shù)得到孔隙水壓力值。該步驟的具體方案為:所述孔隙水壓力計(jì)為鋼弦式孔隙水壓力計(jì)，其配套的測(cè)定設(shè)備為鋼弦式頻率測(cè)定儀，鋼弦式頻率測(cè)定儀與鋼弦式孔隙水壓力計(jì)上的屏蔽電纜接頭相連接，所述鋼弦式頻率測(cè)定儀接收在孔隙水壓力計(jì)傳送的測(cè)點(diǎn)的自振頻率(Hz)，利用以下公式即可求得該點(diǎn)在次時(shí)的孔隙水壓力-M =k (I 02 - Zi 2)，式中:《為孔隙水壓力(kPa)4為常數(shù)，稱為傳感器系數(shù)，由室內(nèi)標(biāo)定給出'f ^零壓力(大氣壓力)下鋼弦的自振頻率(Hz);/；為在孔隙水壓力作用下，鋼弦自振頻率，通過鋼弦式頻 率測(cè)定儀測(cè)讀不同時(shí)刻鋼弦自振頻率(Hz)便可求得孔隙水壓力u(kPa)。C、如圖1所示，對(duì)路基開始填土加載的過程中，通過測(cè)得的孔隙水壓力與時(shí)間關(guān)系繪制的孔隙水壓力與時(shí)間關(guān)系的示意圖，將圖中的不同時(shí)間的各孔隙水壓力的位置點(diǎn)相連接形成孔壓過程線；孔隙水壓力觀測(cè)圖解法是在現(xiàn)有技術(shù)其礎(chǔ)上，排除上述靜水壓力在觀測(cè)、計(jì)算上的復(fù)雜性與多義性，荷載增量量測(cè)誤差等因素的影響，直接利用觀測(cè)得到的準(zhǔn)確的孔隙水壓力值U與時(shí)間t，在電腦上繪制孔隙水壓力與時(shí)間關(guān)系過程線(即U t曲線)。在初始加載期間(也稱第一級(jí)加載期間)顯得尤為重要。通過興寧 畬江高速公路、廣州 梧州高速公路、云浮 羅定高速公路的實(shí)踐得出:第一級(jí)加載期間以10 15天為宜。在初始加載期間(也稱第一級(jí)加載期間)，填土厚度多在“路基極限填土高程”以內(nèi)，因此可進(jìn)行快速連續(xù)加載，加載土厚按設(shè)計(jì)要求以25cm/層。荷載增加導(dǎo)致孔隙水壓力上升，孔隙水壓力上升導(dǎo)致軟土中孔隙水排出，軟土中孔隙水排出軟弱土體發(fā)生固結(jié)導(dǎo)致地基承載力提高為常理。由于孔隙水排出導(dǎo)致土體固結(jié)需要一定的時(shí)間才能完，即所謂“時(shí)間效應(yīng)”，因此，在完成第一級(jí)加載后，要求停載預(yù)壓一周左右時(shí)間再進(jìn)行下一道加載工序，以提高地基的“極限填土高層”，為下級(jí)加載做準(zhǔn)備。D、在初始加載期間的孔壓過程線上擇取兩個(gè)最高峰值點(diǎn)，將其連接并延長(zhǎng)，該線即為孔隙水壓力預(yù)警線，圖1中，作為實(shí)線的直線為孔隙水壓力預(yù)警線；
實(shí)際操作中，利用電腦可很方便獲得孔隙水壓力與時(shí)間關(guān)系過程線，審視孔隙壓力過程線，取兩個(gè)峰值點(diǎn)將其連接并延長(zhǎng)到X，則AX線即為該測(cè)點(diǎn)的孔隙水壓力預(yù)警線。
E、在初始加載完成后的靜載預(yù)壓期內(nèi):對(duì)于孔隙水壓力呈平穩(wěn)消散的，取其總預(yù)壓時(shí)間中間值作為修正預(yù)警線起點(diǎn)，以此點(diǎn)作上述預(yù)警線的平行線即為修正預(yù)警線；對(duì)于孔隙水壓力呈非平穩(wěn)消散的，取各測(cè)次所得孔隙水壓力的算術(shù)平均值所在點(diǎn)作為修正預(yù)警線起點(diǎn)，以此點(diǎn)作上述預(yù)警線的平行線即為修正預(yù)警線，圖1中，作為虛線的直線為孔隙水壓力的修正預(yù)警線?？紫端畨毫︻A(yù)警線是第一級(jí)加載實(shí)踐的產(chǎn)物，其線斜率如實(shí)地反映出在該級(jí)加載過程中荷載增加與地承載力的提高是相互適應(yīng)的。毫無疑問，這種相互適應(yīng)的關(guān)系對(duì)即將發(fā)生的第二級(jí)加載定能起到一定的指導(dǎo)作用。但存在著數(shù)量上大小的變化。為慎重起見，有必要對(duì)孔隙水壓力預(yù)警線加以修正?？紫端畨毫︻A(yù)警線的修正方法:取第一級(jí)加載停載后所測(cè)得的孔隙水壓加U1至第二級(jí)加載前觀測(cè)所得U2的算術(shù)平均值作為修正預(yù)警線的起點(diǎn)0，計(jì)算式為(UJU2) /2，以O(shè)為起點(diǎn)作射線0Υ//ΑΧ即可，所作OY線即為被修正后的預(yù)警線。以此作為后續(xù)一級(jí)加載的孔隙水壓力預(yù)警線。在實(shí)際施工中，由于受到天氣、料場(chǎng)、機(jī)械調(diào)配、工期等諸多因素影響，停載期間也往往出現(xiàn)零星、間斷型的加載。這種加載導(dǎo)致孔壓增長(zhǎng)與消散反映在孔壓過程曲線圖上呈鋸齒型狀上過波動(dòng)。但只要這種曲線總體呈水平狀或下降趨勢(shì)，均可采用此法來修正所述的預(yù)警線。F、以修正后的預(yù)警線控制后續(xù)填土速率:當(dāng)對(duì)路基繼續(xù)填土加載時(shí)，將在各個(gè)時(shí)間檢測(cè)點(diǎn)測(cè)得的孔隙水壓力值繪在孔壓過程線的圖表上，每測(cè)到一個(gè)孔隙水壓力值，立即繪出該值在圖表的位置，當(dāng)孔隙水壓力值的位置在修正預(yù)警線下方時(shí)，可繼續(xù)填土加載，倘若兩者間距較大，則可以適度增大填土速率以促工期；當(dāng)孔隙水壓力值接近修正預(yù)警線，則放緩填土加載速率；當(dāng)孔隙水壓力值的位置達(dá)到或超過修正預(yù)警線，則停止填土加載，當(dāng)停止加載后，在正常情況下孔隙水壓力U會(huì)逐漸消散，當(dāng)其下降到“預(yù)警線”下方時(shí)，則可恢復(fù)加載；反之，在停載靜置期間孔隙水壓力值U不降反升的反常情況。此時(shí)，可與同一斷面設(shè)置的其它觀測(cè)點(diǎn)(如沉降、位移)的資料進(jìn)行系統(tǒng)分析，以決定是否“減載反壓”以策安全。工程實(shí)例:
廣梧高速公路18合同段kll8+250 kll8+360段左側(cè)為山體，右側(cè)為軟土地基，屬典型半挖半填路段，該段采用3塊沉降板、2根位移邊樁與2只孔隙水壓力對(duì)路基加載進(jìn)行監(jiān)控。設(shè)計(jì)要求監(jiān)控指標(biāo)為:單級(jí)孔壓系數(shù)< 0.6、綜合孔壓系數(shù)< 0.4、沉降每天< 10mm、水平位移每天< 5_時(shí)方可進(jìn)行加載。本實(shí)施例中，從孔壓曲線圖中可看出3月18日，兩孔測(cè)點(diǎn)孔隙水壓力均超過了預(yù)警線。本應(yīng)下達(dá)停載通知，為慎重計(jì)，同時(shí)也為了為檢驗(yàn)“預(yù)警線”的可靠性，于是對(duì)當(dāng)天沉降速率與孔壓系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，其結(jié)果見表I與表2。表I指令停載期沉降觀測(cè)資料匯總表
權(quán)利要求
1.一種通過觀測(cè)孔隙水壓力以控制路基加載速率的方法，其特征在于:包括以下步驟: A、孔隙水壓力計(jì)的布置和埋設(shè):在路基的每個(gè)布置點(diǎn)鉆孔，將孔隙水壓力計(jì)埋設(shè)其中；在路基的不同性質(zhì)的土層至少布置一只孔壓計(jì)；同質(zhì)軟土層較厚，則可等距布置多個(gè)孔壓計(jì)； B、將每個(gè)孔隙水壓力計(jì)與其配套的測(cè)定設(shè)備連接，測(cè)定設(shè)備用以接收孔隙水壓力計(jì)傳送的壓力參數(shù)，通過該壓力參數(shù)得到孔隙水壓力值； C、對(duì)路基開始填土加載的過程中，通過測(cè)得的孔隙水壓力與時(shí)間關(guān)系繪制孔隙水壓力與時(shí)間關(guān)系的圖表，將圖表中的不同時(shí)間的各孔隙水壓力的位置點(diǎn)相連接形成孔壓過程線.D、在初始加載期間的孔壓過程線上擇取兩個(gè)最高峰值點(diǎn)，將其連接并延長(zhǎng)，該線即為孔隙水壓力預(yù)警線； E、在初始加載完成后的靜載預(yù)壓期內(nèi):對(duì)于孔隙水壓力呈平穩(wěn)消散的，取其總預(yù)壓時(shí)間中間值作為修正預(yù)警線起點(diǎn)，以此點(diǎn)作上述預(yù)警線的平行線即為修正預(yù)警線；對(duì)于孔隙水壓力呈非平穩(wěn)消散的，取各測(cè)次所得孔隙水壓力的算術(shù)平均值所在點(diǎn)作為修正預(yù)警線起點(diǎn)，以此點(diǎn)作上述預(yù)警線的平行線即為修正預(yù)警線； F、以修正后的預(yù)警線控制后續(xù)填土速率:當(dāng)對(duì)路基繼續(xù)填土加載時(shí)，將在各個(gè)時(shí)間檢測(cè)點(diǎn)測(cè)得的孔隙水壓力值繪在孔壓過程線的圖表上，每測(cè)到一個(gè)孔隙水壓力值，立即繪出該值在圖表的位置，當(dāng)孔隙水壓力值的位置在修正預(yù)警線下方時(shí)，可繼續(xù)填土加載；當(dāng)孔隙水壓力值接近修正預(yù)警線，則放緩填土加載速率；當(dāng)孔隙水壓力值的位置達(dá)到或超過修正預(yù)警線，則停止填土加載。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過觀測(cè)孔隙水壓力以控制路基加載速率的方法，其特征在于:步驟A中，所述鉆孔采用干鉆的方式，所述孔隙水壓力計(jì)布置點(diǎn)之間的間距為2m 3m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過觀測(cè)孔隙水壓力以控制路基加載速率的方法，其特征在于:步驟B中，所述孔隙水壓力計(jì)為鋼弦式孔隙水壓力計(jì)，其配套的測(cè)定設(shè)備為鋼弦式頻率測(cè)定儀，鋼弦式頻率測(cè)定儀與鋼弦式孔隙水壓力計(jì)上的屏蔽電纜接頭相連接，所述鋼弦式頻率測(cè)定儀接收在孔隙水壓力計(jì)傳送的測(cè)點(diǎn)的自振頻率(Hz)，利用以下公式即可求得該點(diǎn)在次時(shí)的孔隙水壓力-M = k if 02 - Z1 2)，式中.μ為孔隙水壓力(kPa) 'k為常數(shù)，稱為傳感器系數(shù)，由室內(nèi)標(biāo)定給出'f ^零壓力(大氣壓力)下鋼弦的自振頻率(Hz);/；為在孔隙水壓力作用下，鋼弦自振頻率，通過鋼弦式頻率測(cè)定儀測(cè)讀不同時(shí)刻鋼弦自振頻率(Hz)便可求得孔隙水壓 力u (kPa)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過觀測(cè)孔隙水壓力以控制路基加載速率的方法，其特征在于:所述步驟D中，初始加載期間為10 15天。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種通過觀測(cè)孔隙水壓力以控制路基加載速率的方法，包括以下步驟孔隙水壓力計(jì)的布置和埋設(shè)；將每個(gè)孔隙水壓力計(jì)與其配套的測(cè)定設(shè)備連接；對(duì)路基開始填土加載的過程中，通過測(cè)得的孔隙水壓力與時(shí)間關(guān)系繪制的孔隙水壓力與時(shí)間關(guān)系的圖表；在初始加載期間的孔壓過程線上擇取兩個(gè)最高峰值點(diǎn)，將其連接并延長(zhǎng)，該線即為孔隙水壓力預(yù)警線；在初始加載完成后的靜載預(yù)壓期內(nèi)對(duì)所述預(yù)警線進(jìn)行修正；以修正后的預(yù)警線控制后續(xù)填土速率。本發(fā)明避免了靜水壓力定義的缺陷、填土增量在實(shí)際施工難予準(zhǔn)確定量等因素對(duì)孔隙水壓系數(shù)值所產(chǎn)生的不利影響；具有準(zhǔn)確、直觀、易于操作等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)E01C3/04GK103205956SQ20121056985
公開日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月25日
發(fā)明者吳定略, 盧自立, 陳瑞禮, 楊文亞 申請(qǐng)人:廣東省長(zhǎng)大公路工程有限公司