复杂地基处理场地沉降评价

       部分地基处理场地，由于地基处理方案或地层条件的复杂性，在进行沉降性评价时已经无法符合常规“分层总和法”的计算假设条件，或评估沉降时需要考虑非水平地层的影响及差异性沉降时（如下图1），常规的分层总和法就无法再满足工程师的计算要求。这时可以采用有限元进行沉降评价。

图1 非水平地层地基处理

       本贴所述内容的优势在于：介绍的是沉降计算的综合思路，具体沉降计算公式工程师可依据项目所在地的要求进行切换，但思路始终保持不变。此思路可以用于绝大多数复杂复合地基处理场地的沉降，且在海外项目的评估中仍然适用。下面进行具体介绍：

步骤1：确定未处理前土体压缩模型Es和承载力fsk

       压缩模量是评估沉降变形的重要参数之一。无论是采用经典分层总和法计算，还是采用有限元中各类常见的本构模型，计算都需要此参数。

       原土体承载力fsk可由经验法结合载荷板等原位试验得到

步骤2：确定复合地基承载力fspk

       采用公式法，如中国《建筑地基处理技术规范》7.1.5条所述求得fspk（条款相关公式除中国范围内采用外，在国外大部分国家也适用）；或者采用相应的场地试验进行确定（此方法国外工程采用居多）

步骤3：确定复合地基压缩模型Eeq

        经过处理后的复合地基的压缩模型Eeq=ζ Es，在未处理前土体压缩模型Es已经确定的情况下，只要确定放大系数ζ 的大小即可得到复合地基的压缩模型Eeq

       放大系数ζ在中国规范中可依照《建筑地基处理技术规范》7.1.7条得到，即

ζ=fspk/fsk

       在海外工程中可采用原位试验法或者经验公式法，经验公式可参见Barksdale and Bachus（1983），Han（2010），在此进行引述：

ζ=1+（n-1）m

上式中：

       m——地基处理时的面积置换率

        n——可由增强体材料的模量EC和土体模量ES计算得到：n=1+0.217（Ec/Es-1）

步骤4：进行复合地基的变形计算

在进行变形计算时可分为如下两类情况：

（1）地层条件简单且地基处理方法单一，符合土力学经典分层总和法计算模型

       计算时，可直接按照《地基基础设计规范》5.3.5节所述的分层总和法进行计算。注意，中国规范在用分层总和法求解出沉降计算值s’后，尚应当根据《建筑地基处理技术规范》7.1.8节对沉降计算值s’进行修正，后方可作为评估的计算结果。

（2）地层复杂或地基处理方法多样，不符合土力学经典分层总和法计算模型

       此种模式的计算，建议采用数值分析的方法进行计算。计算的步骤思路也是按照本文所述，不再采用分层总和法，而是在进行完本文所述的前3个步骤后，采用数值分析的方法进行变形计算。

步骤5：进行变形验算

      根据上部结构的类型，及工程的要求，进行上部结构的验算。

附例说明

       假设某储仓如图所示，在储仓下部和一定的扩大范围内采用地基处理。储仓下部采用长短桩综合处理，短桩采用散体桩，长桩采用混凝土桩；扩大范围内仅采用短桩处理。具体处理平面布置图及地层条件如下图所示：

示例的复合地基变形的求解过程如下：

（1）确定原土体压缩模型Es和承载力特征值fsk

（2）确定复合地基fspk

（3）确定上部结构的荷载

（4）确定模量放大系数ζ ，并确定复合地基模量Eeq

（5）本例题由于处理方法多样，不符合分层总和法的计算模型，故采用数值分析进行变形求解。

模型如下：