割线模量法计算地基沉降的可视化研究

　　摘要：基础沉降计算是高等级公路建设中的一个难点问题，本文尝试运用Visual Basic软件进行编程，建立了基于割线模量法进行地基基础沉降计算的可视化界面，并对程序进行实例分析。

　　关键词：地基沉降;Visual Basic;割线模量法

　　Abstract: Foundation sedimentation is one of difficult problem on the construction of highway, it try to use Visual Basic to program and construct visual interface of foundation sedimentation calculation based on secant modulus, and give a example to analyze the program.

　　Key words: foundation sedimentation; Visual Basic; secant modulus

　　中图分类号：TU44 文献标识码： A 文章编号：

　　0 引 言

　　截止目前，全国高速公路的总里程已近4万公里以上，路堤的平均填高在3m以上，而高填方的路堤填高多在15m以上，根据已运行的高速公路情况，路堤沉降严重[1]。路堤主要病害有路面下陷，路面裂缝，下穿构造物出现断裂破坏，桥头跳车等，并跟着填土高度的增加，病害也更加严重。目前公路工程界已认识到产生这些病害的主要原因是路基的沉降差和沉降变形 [2]。

　　影响沉降量大小的因素高速公路的路基沉降主要由两部分组成，包括地基土的沉降和路堤填土的沉降。对于软土地基来说地基土的沉降要占主要部分，对于高填方路堤来说路堤本身的沉降占相当大的比例。至于路基在交通荷载作用下的沉降，由于其外部动荷载是运动的，地基土体的受力状况很复杂。计算沉降时可以将荷载折算为一定厚度的土层进行处理，但行车荷载产生的压应力约为0.98×104 Pa，据此就可以进行折算，张留俊认为对高路堤来讲，行车荷载对沉降的影响比较小，可以不考虑。

　　Basic 语言是计算机技术发展史上应用最为广泛和持久的一种语言[3]。工程专业人员可以用Visual Basic实现他所需要的任何编程功能，从开发个人使用的应用程序到大型工程软件应用系统，都可以在Visual Basic提供的工具中得到支持。ActiveX 技术可使用其他Windows应用程序提供的功能，在应用程序内很容易通过网络访问文档和应用程序或者创建Internet服务器应用程序。

　　1 割线模量法

　　常规方法是利用e---p曲线物确定的数学模式表达，资料是通过图标形式提供的，限制了在计算软件上应用。虽然e---lgP曲线可以用数学公式，但又难以将一般工程的全部荷载概括在它的应用范围之内，大大的限制了在计算软件上的使用。所以，首先从实验数据分析方法的角度去考虑问题，解决常规变形计算应用问题，使用割线模量法的土体分层沉降计算法[5]计算变形非常方便的，尤其用于计算机软件的计算。

　　2 割线模量分层总和法的程序计算参数

　　根据已知地基的资料，在应用程序计算沉降时，需要提供的基本参数包括：

　　1)地基的土层数，整数量。

　　2)每层土的基本参数包括该层土的分层数(整数量)、该层土的割线斜率B和该层土的割线模量A。

　　3)每层土的各个分层的基本参数包括土层厚度(单位：m)、该层土上部自重应力(单位：Kg/㎡)、该层土下部自重应力(单位：Kg/㎡)、该层土上部附加应力(单位：Kg/㎡)和该层土下部附加应力(单位：Kg/㎡)。

　　3 割线模量分层总和法的程序计算步骤及界面

　　根据考虑应力历史的分层总和法沉降计算公式，地基固结沉降的基本步骤如下：

　　1、输入分层土的土层数，并点击“导入自重应力值”和“附加应力值”，导入自重应力和附加应力值。点击“确定”，。

　　2、根据已知资料，输入第一土层相关的基本参数后，点击“确定”。

　　3、输入第一土层中分层土厚度，点击“确定”。

　　4、依次输入各个土层的基本参数和各个土层中分层土的厚度。输入完毕后弹出“输入完毕”对话框，点击“确定”。

　　5、点击“计算地基总体沉降值，计算地基的总体沉降值。

　　6、点击“地基总沉降横断面图”，生成地基总沉降横断面图。

　　以上即为割线模量法计算地基沉降的基本步骤，通过以上几步，输入割线模量的基本参数，实现了割线模量计算地基沉降的可视化，这样我们就可以很方便的计算出地基的总体沉降值。

　　4 结语

　　在计算机普及的今天，人们一直试图使用各种手段来方便路基沉降的计算，以方便快捷有效的计算路基沉降。利用土工实验资料总结的割线模量法理论，推算出利用割线模量的土体分层沉降计算方法，依据该沉降计算理论及公式，借助Visual Basic软件，对计算方法进行了模块化编程，实现了上述计算方法的可视化操作。同时，该程序的形成也为以后其他沉降计算方法的继续开发提供了很好的平台与借鉴。

　　路基沉降计算的可视化是一个操作性很强的课题，需要大量的专家经验和多方面的理论及信息融合技术，相信不久的将来，一定可以研究出一整套能应用于沉降计算领域比较成熟有效的实用的可视化程序。

　　参考文献：

　　[1] 陈祥福著 《沉降计算理论及工程实践》，科学出版社，2005.

　　[2] 高大钊主编，《土质学与土力学(第三版)》，人民交通出版社，2001.

　　[3] 张数兵，《VISUAL BASIC 6.0入门与提高》清华大学出版社，1996.9.

　　[4] 刘保健，张军丽.(I999)土工压缩试验的成果分析方法与应用.中国公路学报，1999,19(1).

　　[5] 谢永利，刘保健等，基于割线模量法的黄土增湿变形本构关系研究 《岩石力学与工程学报》 2006(3).

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文章名称： 割线模量法计算地基沉降的可视化研究

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