基于灰色理论的道路地基沉降预测与分析

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基于灰色理论的道路地基沉降预测与分析

作者：李斌

来源：《建筑与文化》2013年第03期

【摘要】道路地基沉降问题的预测关系到人们的生产生活，其影响因素也是多方面的，

它不仅受到地质条件的影响，也受到上部荷载、地下水以及施工过程的影响，然而，这些影响因素又具有不确定性，从分析来看，地基沉降变形属于典型的灰色系统问题。在系统分析了道路地基变形影响因素的基础上，结合具体的工程实例，应用灰色系统理论对道路地基的沉降问题进行预测，并对观测中所得数据与预测数据进行对比分析，其结果证明我们利用灰色系统进行预测的数据和实测的数据基本吻合，能够有效地进行地基沉降预测分析。

【关键词】灰色理论；道路地基；沉降；预测；分析

高等公路建设中，地基沉降计算分析与预测是一个难点问题。由于公路土工构筑物等荷载通过基础或路堤的底面传递给地基，改变了天然土层原有的应力状态，形成新的土体固结和附加三向应力重分布，在应力场作用下地基发生固结沉降。常规的地基沉降计算方法有：分层总和法、有限元法、应力面积法和应力路径法等。然而，由于公路地基沉陷影响因素的复杂性和不确定性，导致地基沉降数据监测的不完全性和灰色性。为建立监测数据的样本基础上的地基沉降预测，对地基沉降系统进行全面多因素的分析基础上，本论文把灰色系统方法引入到地基沉降计算中，将公路地基变形系统作为一个灰色系统，从而避免了公路下方土体系统各影响因素的相互作用、相互影响的变化机理。结合实例，监测数据与灰色方法的预测数据基本吻合，所以该方法适于在公路地基沉降计算中应用。

一、预测地基变形的影响因素

地基土层承受上部构筑物的荷载，必然会产生变形，从而引起地基沉降，当场地土质坚实时，地基的沉降较小，对工程正常使用没有影响；但若地基为软弱土层且厚薄不均，或上部结构荷载轻重变化悬殊时，地基将发生严重的沉降和不均匀沉降，其结果将使地表构筑物发生各类事故，影响构筑物的正常使用与安全。地基土产生沉降的原因：

（一）地基变形的内因

地基的作用载体是复杂的具有不确定性的岩土体，而这种复杂不确定的工程地质条件决定了地基结构在荷载的作用下，必然会产生新的沉降变形等，从而达到一种新的平衡稳定。影响这种沉降变形的工程地质特性和岩土体的内在结构属性主要包括孔隙比、含水量、透水性、压缩系统、压缩模量、厚度、主要持力层上下土层的透水性等。

（二）地基变形的外因