填海造地道路地基軟基沉降：監(jiān)測(cè)技術(shù)與預(yù)測(cè)模型的深度剖析一、引言1.1研究背景與意義隨著全球城市化進(jìn)程的加速和土地資源的日益緊張，填海造地工程作為一種拓展土地資源的重要手段，在沿海地區(qū)得到了廣泛應(yīng)用。填海造地為城市發(fā)展、港口建設(shè)、工業(yè)布局等提供了寶貴的土地空間，有效緩解了土地供需矛盾。例如，中國南海的填海造陸工程，在短短1年4個(gè)月的時(shí)間內(nèi)修建了1314萬平方米的陸地，渚碧島、永暑礁、美濟(jì)礁等都通過填海擴(kuò)大了面積，并建設(shè)了機(jī)場跑道、漁港、城鎮(zhèn)等配套設(shè)施；中山馬鞍島擬規(guī)劃新增圍填海面積約10平方公里，開展重大平臺(tái)建設(shè)，估算總投資500億元；大連金州灣國際機(jī)場項(xiàng)目穩(wěn)步推進(jìn)填海造地工程，今年以來共形成陸域150公頃，累計(jì)形成路域16.27平方公里。在填海造地形成的土地上進(jìn)行道路建設(shè)時(shí)，軟土地基的沉降問題成為了影響道路工程質(zhì)量和安全的關(guān)鍵因素。軟土地基具有強(qiáng)度低、含水量高、壓縮性高、透水性差等特性。在道路荷載和其他外部因素的作用下，軟土地基容易產(chǎn)生沉降，且沉降過程往往具有復(fù)雜性和長期性。不均勻沉降可能導(dǎo)致路面出現(xiàn)裂縫、坑洼、起伏不平等病害，影響道路的平整度和行車舒適性，增加車輛的磨損和能耗，甚至危及行車安全；過大的沉降還可能使道路結(jié)構(gòu)遭到破壞，縮短道路的使用壽命，增加后期的維修和養(yǎng)護(hù)成本。對(duì)填海造地道路地基處理工程中的軟基沉降進(jìn)行監(jiān)測(cè)及預(yù)測(cè)分析具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。通過實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的沉降監(jiān)測(cè)，可以及時(shí)掌握軟土地基的沉降動(dòng)態(tài)，了解地基的變形情況，判斷地基的穩(wěn)定性。這有助于在施工過程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的問題，采取有效的措施進(jìn)行調(diào)整和處理，避免因沉降問題導(dǎo)致工程事故的發(fā)生，保證道路工程的順利施工。沉降預(yù)測(cè)分析能夠根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和相關(guān)理論模型，對(duì)軟土地基的未來沉降趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)估，為道路工程的設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營管理提供科學(xué)依據(jù)。在設(shè)計(jì)階段，可以根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果合理確定道路的結(jié)構(gòu)形式、基礎(chǔ)類型和施工工藝，提高設(shè)計(jì)的合理性和可靠性；在施工階段，可以依據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果合理安排施工進(jìn)度和加載速率，控制地基的沉降量；在運(yùn)營階段，可以通過預(yù)測(cè)分析提前制定維護(hù)計(jì)劃，及時(shí)采取措施應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的沉降問題，保障道路的安全運(yùn)營。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在軟基沉降監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)領(lǐng)域，國內(nèi)外學(xué)者開展了大量研究，取得了豐富的成果。國外方面，早期主要依賴水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀等傳統(tǒng)測(cè)量儀器進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)。隨著科技的不斷進(jìn)步，各種先進(jìn)的監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。例如，全球定位系統(tǒng)（GPS）技術(shù)憑借其高精度、全天候、實(shí)時(shí)性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于軟基沉降監(jiān)測(cè)中。通過在監(jiān)測(cè)點(diǎn)上設(shè)置GPS接收機(jī)，能夠?qū)崟r(shí)獲取監(jiān)測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，從而精確計(jì)算出沉降量。合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量（InSAR）技術(shù)也在軟基沉降監(jiān)測(cè)中展現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，該技術(shù)利用雷達(dá)衛(wèi)星獲取的影像數(shù)據(jù)，通過干涉處理能夠獲取大面積區(qū)域的地表形變信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)軟基沉降的宏觀監(jiān)測(cè)，能夠有效監(jiān)測(cè)城市區(qū)域、大型基礎(chǔ)設(shè)施周邊軟土地基的沉降情況。光纖傳感技術(shù)則利用光纖的敏感特性，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)軟土地基內(nèi)部應(yīng)變和位移的分布式監(jiān)測(cè)，為深入了解軟土地基的變形機(jī)理提供了有力支持。在沉降預(yù)測(cè)方法上，國外學(xué)者提出了多種理論和模型。太沙基（Terzaghi）的一維固結(jié)理論是軟土地基沉降計(jì)算的經(jīng)典理論，該理論基于飽和土體的滲流固結(jié)原理，通過建立孔隙水壓力消散與土體變形的關(guān)系，計(jì)算地基的固結(jié)沉降量，為后續(xù)的沉降預(yù)測(cè)研究奠定了基礎(chǔ)。隨后，基于土力學(xué)原理和數(shù)學(xué)方法，發(fā)展出了分層總和法、有限元法等沉降計(jì)算方法。分層總和法將地基分成若干層，分別計(jì)算各層的沉降量，然后疊加得到總沉降量；有限元法則通過將地基離散化，利用數(shù)值方法求解土體的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，從而計(jì)算沉降量。近年來，人工智能技術(shù)的興起為軟基沉降預(yù)測(cè)帶來了新的思路和方法。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）模型能夠通過對(duì)大量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)，建立輸入與輸出之間的復(fù)雜非線性映射關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)軟基沉降的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)；支持向量機(jī)（SVM）模型則基于統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)理論，在小樣本、非線性問題的處理上具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，在軟基沉降預(yù)測(cè)中也得到了廣泛應(yīng)用。國內(nèi)在軟基沉降監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)方面的研究也取得了顯著進(jìn)展。在監(jiān)測(cè)技術(shù)方面，除了積極引進(jìn)和應(yīng)用國外先進(jìn)技術(shù)外，還結(jié)合國內(nèi)工程實(shí)際情況，進(jìn)行了技術(shù)創(chuàng)新和改進(jìn)。例如，研發(fā)了適用于不同工程環(huán)境的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)軟基沉降的實(shí)時(shí)、連續(xù)監(jiān)測(cè)。一些監(jiān)測(cè)系統(tǒng)集成了傳感器技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)和數(shù)據(jù)分析軟件，能夠自動(dòng)采集、傳輸和處理監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)沉降異常情況。在沉降預(yù)測(cè)方法研究上，國內(nèi)學(xué)者在借鑒國外理論的基礎(chǔ)上，結(jié)合國內(nèi)豐富的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出了許多實(shí)用的預(yù)測(cè)方法和模型。如雙曲線法、指數(shù)曲線法、灰色理論模型等在工程中得到了廣泛應(yīng)用。雙曲線法假設(shè)地基沉降與時(shí)間的關(guān)系符合雙曲線形式，通過對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的擬合，推算地基的最終沉降量；指數(shù)曲線法和灰色理論模型則從不同角度建立了沉降與時(shí)間的數(shù)學(xué)模型，對(duì)軟基沉降進(jìn)行預(yù)測(cè)?，F(xiàn)有研究仍存在一些不足之處。在監(jiān)測(cè)技術(shù)方面，雖然各種先進(jìn)技術(shù)不斷涌現(xiàn)，但在實(shí)際應(yīng)用中，仍面臨著數(shù)據(jù)精度、可靠性、監(jiān)測(cè)范圍和成本等問題。例如，GPS監(jiān)測(cè)受衛(wèi)星信號(hào)遮擋、多路徑效應(yīng)等因素影響，在復(fù)雜地形和城市環(huán)境中可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)精度下降；InSAR技術(shù)在監(jiān)測(cè)精度和分辨率上還不能完全滿足某些工程的需求，且對(duì)數(shù)據(jù)處理和分析的要求較高；光纖傳感技術(shù)雖然具有高精度和分布式監(jiān)測(cè)的優(yōu)勢(shì)，但系統(tǒng)的安裝和維護(hù)成本較高，限制了其大規(guī)模應(yīng)用。在沉降預(yù)測(cè)方面，各種預(yù)測(cè)方法和模型都有其一定的適用范圍和局限性，預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性往往受到土體參數(shù)不確定性、荷載條件復(fù)雜性以及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量等因素的影響。例如，傳統(tǒng)的基于土力學(xué)理論的預(yù)測(cè)方法，由于土體參數(shù)的測(cè)定存在誤差，且實(shí)際工程中的荷載條件復(fù)雜多變，導(dǎo)致預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際沉降量存在較大偏差；人工智能模型雖然能夠較好地?cái)M合歷史數(shù)據(jù)，但對(duì)數(shù)據(jù)的依賴性較強(qiáng)，缺乏明確的物理意義，在數(shù)據(jù)量不足或數(shù)據(jù)特征發(fā)生變化時(shí)，預(yù)測(cè)精度可能會(huì)受到影響?，F(xiàn)有研究在軟基沉降的長期演化規(guī)律、不同處理方法對(duì)沉降的影響機(jī)制以及多因素耦合作用下的沉降預(yù)測(cè)等方面的研究還不夠深入，需要進(jìn)一步加強(qiáng)研究。1.3研究內(nèi)容與方法1.3.1研究內(nèi)容本研究聚焦于填海造地道路地基處理工程，旨在全面、深入地對(duì)軟基沉降進(jìn)行監(jiān)測(cè)及預(yù)測(cè)分析，具體涵蓋以下幾方面內(nèi)容：軟基沉降監(jiān)測(cè)技術(shù)與方案：系統(tǒng)研究適用于填海造地道路地基的軟基沉降監(jiān)測(cè)技術(shù)，包括傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)技術(shù)如水準(zhǔn)儀測(cè)量、全站儀測(cè)量等，以及現(xiàn)代先進(jìn)監(jiān)測(cè)技術(shù)如GPS監(jiān)測(cè)、InSAR監(jiān)測(cè)、光纖傳感監(jiān)測(cè)等。對(duì)比分析不同監(jiān)測(cè)技術(shù)的原理、特點(diǎn)、適用范圍和精度，根據(jù)工程實(shí)際情況，如地質(zhì)條件、施工環(huán)境、道路設(shè)計(jì)要求等，選擇合適的監(jiān)測(cè)技術(shù)并制定科學(xué)合理的監(jiān)測(cè)方案，確定監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置原則、數(shù)量、位置以及監(jiān)測(cè)頻率等。軟基沉降特性與影響因素：通過對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的詳細(xì)分析，深入探究填海造地道路軟土地基的沉降特性，包括沉降的時(shí)間-沉降曲線變化規(guī)律、沉降在空間上的分布特征、不同土層的沉降貢獻(xiàn)等。同時(shí)，全面剖析影響軟基沉降的各種因素，如軟土的物理力學(xué)性質(zhì)（含水量、孔隙比、壓縮模量、抗剪強(qiáng)度等）、道路荷載的大小和分布（車輛荷載、路面結(jié)構(gòu)自重等）、地基處理方法（排水固結(jié)法、強(qiáng)夯法、復(fù)合地基法等）、施工工藝和施工進(jìn)度（加載速率、施工順序等）以及地下水水位變化、地震等外部環(huán)境因素，明確各因素對(duì)沉降的影響程度和作用機(jī)制。軟基沉降預(yù)測(cè)模型與方法：綜合研究現(xiàn)有的軟基沉降預(yù)測(cè)模型和方法，包括基于土力學(xué)理論的傳統(tǒng)預(yù)測(cè)方法（如分層總和法、太沙基一維固結(jié)理論等）、經(jīng)驗(yàn)公式法（雙曲線法、指數(shù)曲線法等）以及基于人工智能技術(shù)的預(yù)測(cè)方法（人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)等）。分析各預(yù)測(cè)模型和方法的基本原理、適用條件、優(yōu)缺點(diǎn)，并通過實(shí)際工程案例數(shù)據(jù)對(duì)不同模型和方法進(jìn)行驗(yàn)證和對(duì)比分析，建立適合填海造地道路軟基沉降預(yù)測(cè)的模型，提高預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性。工程案例分析與應(yīng)用：選取具有代表性的填海造地道路地基處理工程案例，對(duì)軟基沉降監(jiān)測(cè)及預(yù)測(cè)分析進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用研究。根據(jù)監(jiān)測(cè)方案對(duì)工程現(xiàn)場進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)，獲取監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并運(yùn)用建立的預(yù)測(cè)模型對(duì)軟基沉降進(jìn)行預(yù)測(cè)。將預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，評(píng)估預(yù)測(cè)模型的精度和可靠性，總結(jié)工程實(shí)踐中的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，為類似工程提供參考和借鑒。針對(duì)工程中出現(xiàn)的沉降問題，提出有效的處理措施和建議，確保道路工程的質(zhì)量和安全。1.3.2研究方法為實(shí)現(xiàn)上述研究內(nèi)容，本研究將綜合運(yùn)用多種研究方法，確保研究的科學(xué)性、全面性和可靠性：文獻(xiàn)研究法：廣泛查閱國內(nèi)外關(guān)于填海造地工程、軟土地基沉降監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)、道路工程等領(lǐng)域的相關(guān)文獻(xiàn)資料，包括學(xué)術(shù)期刊論文、學(xué)位論文、研究報(bào)告、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等。了解該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)和前沿技術(shù)，梳理已有的研究成果和存在的問題，為研究提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持，明確研究的切入點(diǎn)和方向。案例分析法：深入研究國內(nèi)外多個(gè)典型的填海造地道路地基處理工程案例，收集工程的地質(zhì)勘察資料、設(shè)計(jì)文件、施工記錄、沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等。對(duì)這些案例進(jìn)行詳細(xì)的分析和總結(jié)，對(duì)比不同工程的軟基沉降特性、監(jiān)測(cè)方法、預(yù)測(cè)模型以及處理措施，從中找出共性規(guī)律和個(gè)性特點(diǎn)，為研究提供實(shí)際工程依據(jù)，驗(yàn)證研究成果的可行性和有效性。數(shù)值模擬法：利用專業(yè)的巖土工程數(shù)值模擬軟件，如ANSYS、FLAC3D等，建立填海造地道路軟土地基的數(shù)值模型?？紤]軟土的物理力學(xué)性質(zhì)、地基處理方法、道路荷載等因素，對(duì)軟基沉降過程進(jìn)行數(shù)值模擬分析。通過數(shù)值模擬，可以直觀地了解軟土地基在不同工況下的應(yīng)力應(yīng)變分布、沉降發(fā)展規(guī)律，預(yù)測(cè)軟基的沉降量和沉降趨勢(shì)，為工程設(shè)計(jì)和施工提供參考，同時(shí)也可以與實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，提高研究的準(zhǔn)確性。現(xiàn)場監(jiān)測(cè)法：在選定的填海造地道路工程現(xiàn)場，按照制定的監(jiān)測(cè)方案，運(yùn)用選定的監(jiān)測(cè)技術(shù)和儀器設(shè)備，對(duì)軟土地基的沉降進(jìn)行實(shí)時(shí)、長期的監(jiān)測(cè)。獲取準(zhǔn)確、可靠的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，為沉降特性分析和預(yù)測(cè)模型驗(yàn)證提供第一手資料。在監(jiān)測(cè)過程中，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決監(jiān)測(cè)中出現(xiàn)的問題，確保監(jiān)測(cè)工作的順利進(jìn)行。理論分析法：基于土力學(xué)、工程地質(zhì)學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等相關(guān)學(xué)科的基本理論，對(duì)填海造地道路軟土地基的沉降機(jī)理、影響因素進(jìn)行深入的理論分析。推導(dǎo)和建立相關(guān)的數(shù)學(xué)模型和計(jì)算公式，為沉降預(yù)測(cè)和工程設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。結(jié)合實(shí)際工程情況，對(duì)理論分析結(jié)果進(jìn)行合理的修正和完善，使其更符合工程實(shí)際。二、軟基沉降監(jiān)測(cè)技術(shù)2.1監(jiān)測(cè)內(nèi)容2.1.1沉降監(jiān)測(cè)沉降監(jiān)測(cè)是軟基沉降監(jiān)測(cè)的核心內(nèi)容，主要包括表面沉降監(jiān)測(cè)和分層沉降監(jiān)測(cè)。表面沉降監(jiān)測(cè)能夠直觀地反映軟土地基在垂直方向上的整體變形情況，對(duì)于評(píng)估道路工程的穩(wěn)定性和安全性具有重要意義。通過對(duì)表面沉降的監(jiān)測(cè)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)地基的沉降異常，如沉降速率過快、不均勻沉降等問題，從而采取相應(yīng)的措施進(jìn)行處理，避免道路出現(xiàn)裂縫、塌陷等病害，確保道路的正常使用。常用的表面沉降監(jiān)測(cè)方法是水準(zhǔn)測(cè)量法，利用水準(zhǔn)儀建立水平視線，通過測(cè)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)與水準(zhǔn)基點(diǎn)之間的高差變化，來確定監(jiān)測(cè)點(diǎn)的沉降量。在實(shí)際操作中，需要在軟土地基表面合理布置沉降觀測(cè)點(diǎn)，一般在道路中心線、路肩等位置設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)，這些位置能夠較好地反映道路地基的沉降情況。同時(shí)，要選擇穩(wěn)定可靠的水準(zhǔn)基點(diǎn)，水準(zhǔn)基點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在不受地基沉降影響的堅(jiān)硬土層或基巖上，以保證測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。觀測(cè)時(shí)，嚴(yán)格按照水準(zhǔn)測(cè)量的規(guī)范要求進(jìn)行操作，確保測(cè)量精度。例如，在某填海造地道路工程中，通過定期對(duì)沉降觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量，發(fā)現(xiàn)道路中心線處的沉降量明顯大于路肩處，經(jīng)分析是由于地基處理不均勻?qū)е碌?，及時(shí)采取了加固措施，避免了道路病害的發(fā)生。分層沉降監(jiān)測(cè)則是深入了解軟土地基不同深度土層的沉降特性，對(duì)于研究地基的變形機(jī)理和評(píng)估地基處理效果具有關(guān)鍵作用。不同土層的物理力學(xué)性質(zhì)存在差異，在荷載作用下的沉降響應(yīng)也各不相同。通過分層沉降監(jiān)測(cè)，可以獲取各土層的沉降量、沉降速率以及沉降隨時(shí)間的變化規(guī)律，為準(zhǔn)確分析地基的變形提供詳細(xì)的數(shù)據(jù)支持。分層沉降監(jiān)測(cè)的原理主要基于土力學(xué)中的變形協(xié)調(diào)原理，通過在不同深度土層中埋設(shè)監(jiān)測(cè)元件，測(cè)量各監(jiān)測(cè)元件的位移變化，從而得到相應(yīng)土層的沉降量。常用的監(jiān)測(cè)方法有電磁式分層沉降儀法和干簧管式分層沉降儀法。電磁式分層沉降儀利用電磁感應(yīng)原理，通過測(cè)量沉降磁環(huán)與探頭之間的距離變化來確定土層的沉降量；干簧管式分層沉降儀則是利用干簧管的磁性感應(yīng)特性，當(dāng)沉降磁環(huán)隨土層沉降到一定位置時(shí)，觸發(fā)干簧管閉合，從而記錄下沉降量。在某大型填海造地工程中，采用電磁式分層沉降儀對(duì)軟土地基進(jìn)行分層沉降監(jiān)測(cè)，結(jié)果顯示，淺層土層的沉降量較大，且沉降速率較快，隨著深度的增加，土層的沉降量逐漸減小，沉降速率也逐漸降低，這為后續(xù)的地基處理和道路設(shè)計(jì)提供了重要依據(jù)。2.1.2孔隙水壓力監(jiān)測(cè)孔隙水壓力是指土體孔隙中所存在的水壓力，它與軟基沉降密切相關(guān)，是軟基沉降監(jiān)測(cè)的重要參數(shù)之一。在軟土地基中，當(dāng)受到外部荷載作用時(shí)，土體中的有效應(yīng)力會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致孔隙水壓力的產(chǎn)生和消散。孔隙水壓力的變化直接影響著土體的固結(jié)過程和沉降變形。在加載初期，孔隙水壓力迅速上升，土體處于欠固結(jié)狀態(tài)，此時(shí)地基的沉降主要由孔隙水的排出和土體的壓縮引起；隨著時(shí)間的推移，孔隙水逐漸排出，孔隙水壓力逐漸消散，土體開始固結(jié)，沉降速率逐漸減小。通過監(jiān)測(cè)孔隙水壓力的變化，可以了解軟土地基的固結(jié)狀態(tài)和沉降發(fā)展趨勢(shì)，為控制加載速率、確定卸載時(shí)間提供科學(xué)依據(jù)。常用的孔隙水壓力監(jiān)測(cè)方法是采用孔隙水壓力計(jì)進(jìn)行測(cè)量?？紫端畨毫τ?jì)主要有振弦式、電阻應(yīng)變式和鋼弦式等類型。振弦式孔隙水壓力計(jì)利用鋼弦的振動(dòng)頻率與所受壓力的關(guān)系來測(cè)量孔隙水壓力，具有精度高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)；電阻應(yīng)變式孔隙水壓力計(jì)則是通過測(cè)量電阻應(yīng)變片的應(yīng)變來確定孔隙水壓力，具有響應(yīng)速度快的特點(diǎn)；鋼弦式孔隙水壓力計(jì)的工作原理與振弦式類似，也是利用鋼弦的振動(dòng)來測(cè)量壓力。在監(jiān)測(cè)過程中，需要根據(jù)工程實(shí)際情況合理選擇孔隙水壓力計(jì)的類型和埋設(shè)位置。一般在軟土地基中不同深度和位置埋設(shè)孔隙水壓力計(jì)，以全面了解孔隙水壓力的分布和變化情況。在某填海造地道路工程中，在地基不同深度埋設(shè)了振弦式孔隙水壓力計(jì)，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)孔隙水壓力的變化，發(fā)現(xiàn)隨著道路填筑荷載的增加，孔隙水壓力迅速上升，當(dāng)孔隙水壓力達(dá)到一定值時(shí)，及時(shí)調(diào)整了加載速率，避免了地基失穩(wěn)，保證了工程的順利進(jìn)行。2.1.3其他相關(guān)參數(shù)監(jiān)測(cè)除了沉降監(jiān)測(cè)和孔隙水壓力監(jiān)測(cè)外，地下水位、土體應(yīng)力應(yīng)變等參數(shù)對(duì)軟基沉降也有著重要影響，因此也需要進(jìn)行監(jiān)測(cè)。地下水位的變化會(huì)改變土體的有效應(yīng)力狀態(tài)，進(jìn)而影響軟基的沉降。當(dāng)?shù)叵滤簧仙龝r(shí)，土體的浮力增加，有效應(yīng)力減小，導(dǎo)致土體的壓縮性增大，沉降量增加；反之，當(dāng)?shù)叵滤幌陆禃r(shí)，有效應(yīng)力增大，土體可能會(huì)發(fā)生固結(jié)沉降。在填海造地工程中，由于海水的潮汐作用和地下水的補(bǔ)給排泄等因素，地下水位變化較為頻繁，對(duì)軟基沉降的影響更為顯著。常用的地下水位監(jiān)測(cè)方法是采用水位計(jì)進(jìn)行測(cè)量，水位計(jì)有鋼尺水位計(jì)、壓力式水位計(jì)等。鋼尺水位計(jì)通過測(cè)量鋼尺上的刻度來確定水位高度，具有操作簡單、精度較高的特點(diǎn)；壓力式水位計(jì)則是利用壓力傳感器測(cè)量水壓力，通過換算得到水位高度，具有自動(dòng)化程度高、可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的優(yōu)點(diǎn)。在某沿海填海造地道路工程中，通過安裝壓力式水位計(jì)對(duì)地下水位進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，結(jié)合沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)地下水位的波動(dòng)與軟基沉降存在明顯的相關(guān)性，為工程的設(shè)計(jì)和施工提供了重要參考。土體應(yīng)力應(yīng)變反映了土體在荷載作用下的力學(xué)響應(yīng)，與軟基沉降密切相關(guān)。在道路荷載和其他外部因素的作用下，土體內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力應(yīng)變，當(dāng)應(yīng)力應(yīng)變超過土體的承載能力時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致土體的破壞和沉降的發(fā)生。通過監(jiān)測(cè)土體應(yīng)力應(yīng)變，可以了解土體的受力狀態(tài)和變形情況，為評(píng)估軟基的穩(wěn)定性和預(yù)測(cè)沉降提供依據(jù)。常用的土體應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)方法有土壓力計(jì)法和應(yīng)變計(jì)法。土壓力計(jì)用于測(cè)量土體中的壓力，應(yīng)變計(jì)則用于測(cè)量土體的應(yīng)變。在監(jiān)測(cè)時(shí)，需要根據(jù)工程實(shí)際情況合理布置土壓力計(jì)和應(yīng)變計(jì)的位置，以準(zhǔn)確獲取土體的應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)。在某填海造地道路工程中，在地基不同位置埋設(shè)了土壓力計(jì)和應(yīng)變計(jì)，通過監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在道路荷載較大的區(qū)域，土體的應(yīng)力應(yīng)變明顯增大，且隨著時(shí)間的推移，應(yīng)力應(yīng)變逐漸向深部土層傳遞，這為進(jìn)一步研究軟基沉降的機(jī)理和采取相應(yīng)的加固措施提供了有力支持。2.2監(jiān)測(cè)儀器與設(shè)備2.2.1水準(zhǔn)儀水準(zhǔn)儀是軟基沉降監(jiān)測(cè)中常用的傳統(tǒng)儀器，其工作原理基于水準(zhǔn)測(cè)量原理，通過建立水平視線來測(cè)定地面兩點(diǎn)間的高差。水準(zhǔn)儀主要由望遠(yuǎn)鏡、水準(zhǔn)器和基座三部分組成。望遠(yuǎn)鏡用于瞄準(zhǔn)目標(biāo)，水準(zhǔn)器則用于指示儀器的水平狀態(tài)，基座用于支撐和固定儀器。當(dāng)水準(zhǔn)儀處于水平狀態(tài)時(shí)，通過望遠(yuǎn)鏡讀取水準(zhǔn)尺上的讀數(shù)，即可計(jì)算出兩點(diǎn)間的高差，進(jìn)而得到監(jiān)測(cè)點(diǎn)的沉降量。水準(zhǔn)儀具有操作簡單、精度較高、成本較低等優(yōu)點(diǎn)，適用于各種地形條件下的軟基沉降監(jiān)測(cè)，特別是在小范圍、高精度的沉降監(jiān)測(cè)中應(yīng)用廣泛。在某小型填海造地道路工程中，由于監(jiān)測(cè)范圍較小，對(duì)監(jiān)測(cè)精度要求較高，采用水準(zhǔn)儀進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)，能夠準(zhǔn)確地獲取監(jiān)測(cè)點(diǎn)的沉降數(shù)據(jù)，為工程的施工和質(zhì)量控制提供了可靠依據(jù)。但水準(zhǔn)儀的監(jiān)測(cè)效率相對(duì)較低，需要人工逐點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，且受地形和通視條件的限制較大，在復(fù)雜地形和視線受阻的區(qū)域，測(cè)量工作可能會(huì)受到影響。2.2.2沉降板沉降板是一種用于測(cè)量軟土地基表面沉降的監(jiān)測(cè)設(shè)備，通常由鋼板、測(cè)桿和保護(hù)套管組成。在使用時(shí)，將沉降板的鋼板埋設(shè)在軟土地基表面，測(cè)桿與鋼板連接并垂直向上延伸，保護(hù)套管套在測(cè)桿外，起到保護(hù)測(cè)桿和防止外界因素干擾的作用。隨著地基的沉降，沉降板也會(huì)隨之下降，通過測(cè)量測(cè)桿頂端的高程變化，即可得到地基的沉降量。沉降板具有結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、成本低廉等特點(diǎn)，能夠直觀地反映軟土地基表面的沉降情況，適用于大面積軟土地基的表面沉降監(jiān)測(cè)。在某大型填海造地工程中，在地基表面廣泛布置沉降板，對(duì)不同區(qū)域的沉降情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，為工程的整體規(guī)劃和施工提供了重要的數(shù)據(jù)支持。然而，沉降板只能測(cè)量地基表面的沉降，無法獲取地基內(nèi)部不同深度土層的沉降信息，且在施工過程中，沉降板容易受到施工機(jī)械和其他外界因素的損壞，需要加強(qiáng)保護(hù)。2.2.3孔隙水壓力計(jì)孔隙水壓力計(jì)是用于測(cè)量土體中孔隙水壓力的儀器，根據(jù)工作原理的不同，可分為振弦式、電阻應(yīng)變式和鋼弦式等類型。振弦式孔隙水壓力計(jì)利用鋼弦的振動(dòng)頻率與所受壓力的關(guān)系來測(cè)量孔隙水壓力。當(dāng)土體中的孔隙水壓力作用于鋼弦時(shí)，鋼弦的振動(dòng)頻率會(huì)發(fā)生變化，通過測(cè)量鋼弦的振動(dòng)頻率，即可計(jì)算出孔隙水壓力的大小。電阻應(yīng)變式孔隙水壓力計(jì)則是通過測(cè)量電阻應(yīng)變片的應(yīng)變來確定孔隙水壓力，當(dāng)孔隙水壓力作用于電阻應(yīng)變片時(shí)，電阻應(yīng)變片的電阻值會(huì)發(fā)生變化，根據(jù)電阻值的變化與孔隙水壓力的關(guān)系，計(jì)算出孔隙水壓力。鋼弦式孔隙水壓力計(jì)的工作原理與振弦式類似，也是利用鋼弦的振動(dòng)來測(cè)量壓力?？紫端畨毫τ?jì)具有精度高、響應(yīng)速度快、能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，適用于軟土地基中孔隙水壓力的監(jiān)測(cè)，對(duì)于研究軟土地基的固結(jié)過程和沉降變形具有重要意義。在某填海造地道路工程中，采用振弦式孔隙水壓力計(jì)對(duì)地基不同深度的孔隙水壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過分析孔隙水壓力的變化規(guī)律，及時(shí)調(diào)整了施工加載速率，確保了地基的穩(wěn)定。但是，孔隙水壓力計(jì)的安裝和埋設(shè)要求較高，需要保證儀器與土體的良好接觸，以確保測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，且儀器的維護(hù)和校準(zhǔn)也較為復(fù)雜。2.3監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)2.3.1監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置應(yīng)遵循全面性、代表性、針對(duì)性和經(jīng)濟(jì)性的原則，以確保能夠準(zhǔn)確、全面地獲取軟土地基的沉降信息。在平面布置上，應(yīng)根據(jù)填海造地道路的走向、路基寬度、軟土地基的分布范圍以及工程的重要部位等因素，合理確定監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位置和數(shù)量。在道路中心線、路肩、邊坡等位置應(yīng)設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，以監(jiān)測(cè)道路不同部位的沉降情況。對(duì)于填海造地形成的大面積軟土地基，可采用網(wǎng)格狀布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，網(wǎng)格間距根據(jù)軟土地基的均勻性和工程要求確定，一般為20-50m。在軟土地基的邊界、地質(zhì)條件變化較大的區(qū)域以及可能存在不均勻沉降的部位，應(yīng)適當(dāng)加密監(jiān)測(cè)點(diǎn)。在某填海造地道路工程中，通過在道路中心線每隔30m設(shè)置一個(gè)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，路肩每隔50m設(shè)置一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，以及在軟土地基邊界和地質(zhì)變化處加密監(jiān)測(cè)點(diǎn)，全面掌握了地基的沉降情況。在剖面布置上，應(yīng)根據(jù)軟土地基的分層情況、地基處理方法以及工程對(duì)沉降分析的要求，確定監(jiān)測(cè)點(diǎn)在不同深度土層中的位置。對(duì)于采用排水固結(jié)法處理的軟土地基，應(yīng)在排水體附近、不同土層分界面以及預(yù)計(jì)沉降較大的土層中設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，以監(jiān)測(cè)孔隙水壓力的消散和土層的沉降情況。在某采用塑料排水板堆載預(yù)壓處理的軟土地基中，在塑料排水板周圍、淤泥質(zhì)土層與砂質(zhì)土層分界面以及淤泥質(zhì)土層中不同深度設(shè)置了孔隙水壓力計(jì)和分層沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，通過監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確分析了地基的固結(jié)過程和沉降特性。對(duì)于采用復(fù)合地基法處理的軟土地基，應(yīng)在樁頂、樁間土以及加固區(qū)與下臥層分界面處設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，以監(jiān)測(cè)樁土應(yīng)力分擔(dān)和地基的整體沉降情況。2.3.2監(jiān)測(cè)頻率確定監(jiān)測(cè)頻率的確定應(yīng)綜合考慮施工階段、軟土地基的穩(wěn)定性、沉降速率以及工程的重要性等因素，以確保能夠及時(shí)捕捉到軟土地基的沉降變化。在施工初期，由于地基開始承受荷載，沉降變化較為明顯，監(jiān)測(cè)頻率應(yīng)相對(duì)較高。在填海造地道路地基處理工程中，當(dāng)進(jìn)行路基填筑施工時(shí)，每填筑一層土后，應(yīng)立即進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)，一般每天監(jiān)測(cè)1-2次。隨著施工的進(jìn)行，地基逐漸趨于穩(wěn)定，沉降速率逐漸減小，監(jiān)測(cè)頻率可適當(dāng)降低。在路基填筑完成后的預(yù)壓期，可根據(jù)沉降速率調(diào)整監(jiān)測(cè)頻率，當(dāng)沉降速率較大時(shí)，如大于10mm/d，每天監(jiān)測(cè)1次；當(dāng)沉降速率較小時(shí)，如小于5mm/d，可每2-3天監(jiān)測(cè)1次。在施工過程中，如遇到特殊情況，如暴雨、地震、加載速率突然改變等，應(yīng)加密監(jiān)測(cè)頻率，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)地基的異常變化。在某填海造地道路工程施工期間，遭遇了強(qiáng)臺(tái)風(fēng)暴雨襲擊，為確保地基的安全，在暴雨期間及雨后連續(xù)3天內(nèi)，每天對(duì)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行3-4次監(jiān)測(cè)，及時(shí)掌握了地基在惡劣天氣條件下的沉降情況。在工程的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，如卸載、路面施工等階段，也應(yīng)適當(dāng)增加監(jiān)測(cè)頻率，以保證工程的順利進(jìn)行。在卸載前，連續(xù)3天每天監(jiān)測(cè)2次沉降量，當(dāng)沉降速率滿足設(shè)計(jì)要求后，進(jìn)行卸載操作，并在卸載過程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)沉降變化。2.4監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理與分析在軟基沉降監(jiān)測(cè)過程中，獲取的原始監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可能存在誤差、噪聲以及異常值等問題，因此需要對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)合理的處理，以提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性，為后續(xù)的分析提供可靠依據(jù)。數(shù)據(jù)處理方法主要包括數(shù)據(jù)濾波、數(shù)據(jù)插值和數(shù)據(jù)平滑等。數(shù)據(jù)濾波是通過特定的算法去除監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中的噪聲干擾，常用的濾波方法有均值濾波、中值濾波和卡爾曼濾波等。均值濾波是將一定時(shí)間窗口內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行平均計(jì)算，以消除數(shù)據(jù)的隨機(jī)波動(dòng)；中值濾波則是取時(shí)間窗口內(nèi)數(shù)據(jù)的中值作為濾波后的結(jié)果，對(duì)于去除突發(fā)的異常值具有較好的效果；卡爾曼濾波是一種基于狀態(tài)空間模型的最優(yōu)濾波算法，能夠在噪聲環(huán)境下對(duì)系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行最優(yōu)估計(jì)，在軟基沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理中得到了廣泛應(yīng)用。在某填海造地道路軟基沉降監(jiān)測(cè)中，采用卡爾曼濾波對(duì)水準(zhǔn)儀測(cè)量的沉降數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，有效去除了因觀測(cè)誤差和外界環(huán)境干擾產(chǎn)生的噪聲，提高了數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和精度。數(shù)據(jù)插值是在監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)存在缺失或采樣間隔不均勻的情況下，通過數(shù)學(xué)方法對(duì)缺失數(shù)據(jù)進(jìn)行估計(jì)和補(bǔ)充。常用的插值方法有線性插值、樣條插值和克里金插值等。線性插值是根據(jù)相鄰兩個(gè)已知數(shù)據(jù)點(diǎn)的線性關(guān)系來估計(jì)缺失數(shù)據(jù)；樣條插值則是通過構(gòu)建光滑的樣條函數(shù)來擬合數(shù)據(jù)，能夠更好地反映數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)；克里金插值是一種基于地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)的插值方法，考慮了數(shù)據(jù)的空間相關(guān)性，適用于空間分布數(shù)據(jù)的插值。在某填海造地道路工程中，由于部分監(jiān)測(cè)點(diǎn)在施工過程中受到損壞，導(dǎo)致一段時(shí)間內(nèi)的數(shù)據(jù)缺失，采用樣條插值方法對(duì)缺失數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充，保證了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的完整性，為后續(xù)的分析提供了充足的數(shù)據(jù)支持。數(shù)據(jù)平滑是通過對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合或加權(quán)平均等處理，使數(shù)據(jù)曲線更加光滑，突出數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)。常用的平滑方法有移動(dòng)平均法、指數(shù)平滑法和最小二乘法擬合等。移動(dòng)平均法是將一定時(shí)間窗口內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行平均，隨著時(shí)間的推移，窗口不斷移動(dòng)，從而得到平滑后的曲線；指數(shù)平滑法是對(duì)不同時(shí)刻的數(shù)據(jù)賦予不同的權(quán)重，近期數(shù)據(jù)權(quán)重較大，遠(yuǎn)期數(shù)據(jù)權(quán)重較小，能夠更好地反映數(shù)據(jù)的最新變化；最小二乘法擬合是通過構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，使模型與監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)之間的誤差平方和最小，從而得到數(shù)據(jù)的擬合曲線。在分析某填海造地道路軟基沉降的時(shí)間-沉降曲線時(shí)，采用移動(dòng)平均法對(duì)沉降數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理，清晰地展現(xiàn)了沉降隨時(shí)間的變化趨勢(shì)，便于對(duì)沉降規(guī)律進(jìn)行分析。在數(shù)據(jù)處理過程中，還需要對(duì)數(shù)據(jù)異常值進(jìn)行判斷和處理。異常值是指與其他數(shù)據(jù)差異較大的數(shù)據(jù)點(diǎn)，可能是由于測(cè)量誤差、儀器故障、外界干擾等原因?qū)е碌摹Ｅ袛喈惓Ｖ档姆椒ㄖ饕欣肋_(dá)準(zhǔn)則、格拉布斯準(zhǔn)則和狄克遜準(zhǔn)則等。拉依達(dá)準(zhǔn)則是基于正態(tài)分布原理，當(dāng)數(shù)據(jù)點(diǎn)與均值的偏差超過3倍標(biāo)準(zhǔn)差時(shí)，判定該數(shù)據(jù)點(diǎn)為異常值；格拉布斯準(zhǔn)則是在考慮樣本均值和標(biāo)準(zhǔn)差的基礎(chǔ)上，通過計(jì)算統(tǒng)計(jì)量來判斷異常值；狄克遜準(zhǔn)則則是利用數(shù)據(jù)的排序和極差來識(shí)別異常值。在某填海造地道路軟基沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理中，采用格拉布斯準(zhǔn)則對(duì)孔隙水壓力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行異常值判斷，發(fā)現(xiàn)某一監(jiān)測(cè)點(diǎn)在某一時(shí)刻的孔隙水壓力數(shù)據(jù)明顯偏離其他數(shù)據(jù)，經(jīng)檢查是由于孔隙水壓力計(jì)受到施工機(jī)械碰撞導(dǎo)致?lián)p壞，該數(shù)據(jù)為異常值，將其剔除后，重新進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。對(duì)于判斷出的異常值，需要根據(jù)具體情況進(jìn)行處理。如果是由于測(cè)量誤差或儀器故障導(dǎo)致的異常值，可采用數(shù)據(jù)插值、濾波等方法進(jìn)行修正；如果是由于外界干擾等原因?qū)е碌漠惓Ｖ?，在分析時(shí)可將其剔除，或者結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行合理的解釋和分析。在某填海造地道路工程中，對(duì)于因測(cè)量儀器故障導(dǎo)致的沉降數(shù)據(jù)異常值，通過與相鄰監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，并結(jié)合施工情況，采用線性插值的方法對(duì)異常值進(jìn)行修正，保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；對(duì)于因強(qiáng)風(fēng)天氣導(dǎo)致的地下水位監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)異常值，在分析時(shí)將其單獨(dú)列出，并說明異常值產(chǎn)生的原因，避免對(duì)整體數(shù)據(jù)分析產(chǎn)生誤導(dǎo)。數(shù)據(jù)分析是軟基沉降監(jiān)測(cè)的重要環(huán)節(jié)，通過對(duì)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以深入了解軟土地基的沉降特性和變化規(guī)律。數(shù)據(jù)分析的圖表制作是直觀展示數(shù)據(jù)特征和變化趨勢(shì)的重要手段，常用的圖表有時(shí)間-沉降曲線、沉降等值線圖、孔隙水壓力-時(shí)間曲線等。時(shí)間-沉降曲線以時(shí)間為橫坐標(biāo)，沉降量為縱坐標(biāo)，能夠清晰地反映軟土地基沉降隨時(shí)間的變化情況，通過分析曲線的斜率、拐點(diǎn)等特征，可以判斷沉降速率的變化、沉降的發(fā)展階段以及地基的穩(wěn)定性。在某填海造地道路工程中，通過繪制時(shí)間-沉降曲線，發(fā)現(xiàn)路基填筑初期沉降速率較大，隨著預(yù)壓時(shí)間的增加，沉降速率逐漸減小，當(dāng)沉降速率滿足設(shè)計(jì)要求后，進(jìn)行了卸載操作，確保了道路工程的安全。沉降等值線圖是將不同位置的沉降量用等值線表示，能夠直觀地展示沉降在空間上的分布情況，幫助分析人員了解地基的不均勻沉降程度和范圍。孔隙水壓力-時(shí)間曲線則反映了孔隙水壓力隨時(shí)間的變化規(guī)律，對(duì)于研究軟土地基的固結(jié)過程和沉降機(jī)理具有重要意義。在解讀數(shù)據(jù)分析結(jié)果時(shí)，需要綜合考慮各種因素，結(jié)合軟土地基的工程地質(zhì)條件、地基處理方法、施工過程等，對(duì)沉降特性和變化趨勢(shì)進(jìn)行深入分析。如果時(shí)間-沉降曲線出現(xiàn)異常波動(dòng)，可能是由于施工加載速率過快、地基土的性質(zhì)發(fā)生變化、地下水位波動(dòng)等原因?qū)е碌?，需要進(jìn)一步調(diào)查分析，找出原因并采取相應(yīng)的措施。在某填海造地道路工程中，時(shí)間-沉降曲線在某一時(shí)間段出現(xiàn)了異常上升，經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)是由于施工單位在該時(shí)間段內(nèi)加快了路基填筑速度，導(dǎo)致地基土的孔隙水壓力迅速增加，沉降速率加快，及時(shí)調(diào)整施工加載速率后，沉降曲線恢復(fù)正常。通過對(duì)沉降等值線圖的分析，如果發(fā)現(xiàn)沉降等值線分布不均勻，存在明顯的高低差，說明地基存在不均勻沉降，需要評(píng)估不均勻沉降對(duì)道路工程的影響程度，并采取相應(yīng)的加固措施。對(duì)于孔隙水壓力-時(shí)間曲線，如果孔隙水壓力消散緩慢，可能是由于排水系統(tǒng)不暢、土體滲透性差等原因?qū)е碌?，需要采取措施改善排水條件，加速孔隙水壓力的消散，促進(jìn)地基的固結(jié)。三、軟基沉降預(yù)測(cè)模型3.1傳統(tǒng)預(yù)測(cè)方法3.1.1雙曲線法雙曲線法是一種基于經(jīng)驗(yàn)的軟基沉降預(yù)測(cè)方法，在工程實(shí)踐中應(yīng)用廣泛。其基本原理是假設(shè)軟土地基的沉降與時(shí)間的關(guān)系符合雙曲線函數(shù)形式。在軟土地基的沉降過程中，隨著時(shí)間的推移，沉降量逐漸增加，但沉降速率逐漸減小，雙曲線函數(shù)能夠較好地?cái)M合這種變化趨勢(shì)。雙曲線法的公式推導(dǎo)基于以下假設(shè)：設(shè)地基的最終沉降量為S_{\infty}，某時(shí)刻t的沉降量為S_t，則沉降量與時(shí)間的關(guān)系可表示為：\frac{t}{S_t}=\frac{t}{S_{\infty}}+\frac{1}{a}其中，a為雙曲線參數(shù)。通過對(duì)該式進(jìn)行變形和推導(dǎo)，可以得到最終沉降量S_{\infty}和參數(shù)a的計(jì)算公式。對(duì)上述公式兩邊同時(shí)取倒數(shù)，得到：\frac{S_t}{t}=\frac{S_{\infty}}{1+aS_{\infty}t^{-1}}令y=\frac{S_t}{t}，x=\frac{1}{t}，則上式可轉(zhuǎn)化為線性方程：y=\frac{S_{\infty}}{1+aS_{\infty}x}通過對(duì)實(shí)測(cè)沉降數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，計(jì)算出不同時(shí)刻t對(duì)應(yīng)的y和x值，然后采用最小二乘法等方法對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合，得到擬合直線的斜率和截距，進(jìn)而確定參數(shù)a和最終沉降量S_{\infty}。具體計(jì)算過程如下：設(shè)通過擬合得到的線性方程為y=mx+n，其中m為斜率，n為截距。對(duì)比y=\frac{S_{\infty}}{1+aS_{\infty}x}和y=mx+n，可得：m=-aS_{\infty}^2n=S_{\infty}由n=S_{\infty}可直接得到最終沉降量S_{\infty}，再將S_{\infty}代入m=-aS_{\infty}^2，即可求出參數(shù)a：a=-\frac{m}{S_{\infty}^2}在實(shí)際應(yīng)用中，參數(shù)確定方法的準(zhǔn)確性對(duì)雙曲線法的預(yù)測(cè)精度至關(guān)重要。一般來說，需要收集足夠數(shù)量的實(shí)測(cè)沉降數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的時(shí)間跨度應(yīng)涵蓋軟土地基沉降的主要階段，以保證數(shù)據(jù)能夠反映沉降的變化規(guī)律。在某填海造地道路軟基沉降監(jiān)測(cè)中，從地基處理完成后開始，每隔一定時(shí)間（如1周）進(jìn)行一次沉降觀測(cè)，獲取了多個(gè)時(shí)間點(diǎn)的沉降數(shù)據(jù)。對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，按照上述方法計(jì)算出雙曲線參數(shù)a和最終沉降量S_{\infty}，并利用得到的雙曲線模型對(duì)后續(xù)沉降進(jìn)行預(yù)測(cè)。通過與實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)雙曲線法在該工程中的預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際沉降量較為接近，能夠較好地反映軟土地基的沉降趨勢(shì)。同時(shí)，為了提高參數(shù)確定的準(zhǔn)確性，可以采用多種數(shù)據(jù)處理方法和擬合技術(shù)，對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證和優(yōu)化，以確保預(yù)測(cè)模型的可靠性。3.1.2三點(diǎn)法三點(diǎn)法是基于土體固結(jié)理論發(fā)展而來的一種軟基沉降預(yù)測(cè)方法，具有明確的理論基礎(chǔ)。其理論基礎(chǔ)源于太沙基一維固結(jié)理論，該理論認(rèn)為飽和土體在荷載作用下，孔隙水逐漸排出，土體發(fā)生固結(jié)沉降，沉降量隨時(shí)間的變化符合一定的規(guī)律。三點(diǎn)法通過選取沉降-時(shí)間曲線上的三個(gè)特定點(diǎn)，利用這些點(diǎn)的沉降量和時(shí)間信息，來推算地基的最終沉降量和固結(jié)度等參數(shù)。三點(diǎn)法的計(jì)算公式如下：設(shè)沉降-時(shí)間曲線上三個(gè)點(diǎn)的時(shí)間分別為t_1、t_2、t_3（t_1\ltt_2\ltt_3），對(duì)應(yīng)的沉降量分別為S_1、S_2、S_3，則最終沉降量S_{\infty}可通過以下公式計(jì)算：S_{\infty}=\frac{(S_3-S_2)^2}{S_3+S_1-2S_2}地基在時(shí)間t的固結(jié)度U_t可通過以下公式計(jì)算：U_t=\frac{S_t}{S_{\infty}}其中，S_t為時(shí)間t的沉降量。三點(diǎn)法的應(yīng)用條件較為嚴(yán)格，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量和選取的點(diǎn)有一定要求。選取的三個(gè)點(diǎn)應(yīng)具有代表性，能夠準(zhǔn)確反映沉降-時(shí)間曲線的變化特征。這三個(gè)點(diǎn)應(yīng)分布在沉降曲線的不同階段，如初始階段、中期階段和后期階段，以確保能夠全面反映地基的沉降過程。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)具有較高的準(zhǔn)確性和可靠性，避免因測(cè)量誤差等因素導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)偏差。在某軟土地基處理工程中，由于施工過程中受到外界因素干擾，部分沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常波動(dòng)。在采用三點(diǎn)法進(jìn)行沉降預(yù)測(cè)時(shí)，若直接使用這些異常數(shù)據(jù)選取三點(diǎn)，會(huì)導(dǎo)致計(jì)算得到的最終沉降量和固結(jié)度與實(shí)際情況偏差較大。因此，在應(yīng)用三點(diǎn)法前，需要對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制和篩選，剔除異常數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)的真實(shí)性和有效性。此外，三點(diǎn)法適用于地基沉降過程較為穩(wěn)定、符合太沙基一維固結(jié)理論假設(shè)的情況。在實(shí)際工程中，如果地基條件復(fù)雜，如存在多層不同性質(zhì)的土層、地下水位變化較大等情況，三點(diǎn)法的應(yīng)用可能會(huì)受到限制，需要結(jié)合其他方法進(jìn)行綜合分析和預(yù)測(cè)。3.1.3Asaoka法Asaoka法是一種基于實(shí)測(cè)沉降數(shù)據(jù)進(jìn)行軟基沉降預(yù)測(cè)的方法，其原理基于土體的固結(jié)理論和數(shù)值分析方法。該方法認(rèn)為，以體積應(yīng)變表示的一維固結(jié)方程可以近似地用一個(gè)以級(jí)數(shù)形式的微分方程表示。在軟土地基的固結(jié)過程中，孔隙水壓力的消散和土體的變形是一個(gè)連續(xù)的過程，Asaoka法通過對(duì)實(shí)測(cè)沉降數(shù)據(jù)的分析，建立數(shù)學(xué)模型來描述這個(gè)過程，從而預(yù)測(cè)地基的最終沉降量和固結(jié)度。Asaoka法的計(jì)算步驟如下：從時(shí)間-沉降曲線上選取一系列沉降值，其中S_i為t_i時(shí)刻對(duì)應(yīng)的沉降，且時(shí)間間隔\Deltat為一常量。這一步驟要求對(duì)沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確的記錄和整理，確保時(shí)間間隔的一致性和沉降數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。在某填海造地道路軟基沉降監(jiān)測(cè)中，按照一定的時(shí)間間隔（如每天）對(duì)沉降進(jìn)行監(jiān)測(cè)，得到了一系列時(shí)間-沉降數(shù)據(jù)。在以S_{i+1}、S_i為坐標(biāo)軸的平面中，將沉降值以數(shù)據(jù)點(diǎn)形式繪出，同時(shí)做S_{i+1}=S_i的45°直線。這一步驟通過圖形化的方式直觀地展示了沉降數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)，為后續(xù)的分析提供了基礎(chǔ)。過數(shù)據(jù)點(diǎn)的系列繪最佳擬合直線，讓其與45°線相交，交點(diǎn)處對(duì)應(yīng)的沉降即為最終沉降S_{\infty}，該點(diǎn)的縱、橫坐標(biāo)相等（均為S_{\infty}）。在繪制最佳擬合直線時(shí)，通常采用最小二乘法等方法，使擬合直線與數(shù)據(jù)點(diǎn)的誤差平方和最小，以提高擬合的精度。Asaoka法具有一定的優(yōu)點(diǎn)，它只需要一定數(shù)量的實(shí)測(cè)沉降資料，就能進(jìn)行最終沉降的推算，計(jì)算過程相對(duì)簡單，不需要復(fù)雜的理論計(jì)算和參數(shù)測(cè)定，在實(shí)際工程中應(yīng)用較為方便。在港珠澳大橋橋梁標(biāo)營地軟基處理工程中，采用Asaoka法對(duì)堆載預(yù)壓后的軟土地基進(jìn)行沉降預(yù)測(cè)，通過對(duì)實(shí)測(cè)沉降數(shù)據(jù)的分析和處理，準(zhǔn)確地推算出了地基的最終沉降量和固結(jié)度，為施工進(jìn)度安排提供了有效的依據(jù)。然而，Asaoka法也存在一些缺點(diǎn)，該方法對(duì)沉降過程的階段性依賴不太明顯，它主要反映了相鄰兩相同時(shí)間間隔內(nèi)沉降值的接近程度，對(duì)于沉降過程中出現(xiàn)的突變或異常情況，可能無法準(zhǔn)確反映。Asaoka法所需的分析數(shù)據(jù)必須具有相同的時(shí)間間隔，而實(shí)際變形觀測(cè)過程中，由于受到天氣、觀測(cè)周期等因素的影響，數(shù)據(jù)常為不等時(shí)距的，需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行等時(shí)距處理，增加了數(shù)據(jù)處理的難度和工作量。3.2基于機(jī)器學(xué)習(xí)的預(yù)測(cè)方法3.2.1人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ArtificialNeuralNetwork，ANN）是一種模擬人類大腦神經(jīng)元結(jié)構(gòu)和功能的計(jì)算模型，由大量的神經(jīng)元節(jié)點(diǎn)和連接這些節(jié)點(diǎn)的權(quán)重組成。它通過對(duì)大量數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)，自動(dòng)提取數(shù)據(jù)中的特征和規(guī)律，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)未知數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)和分類。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)主要包括輸入層、隱藏層和輸出層。輸入層負(fù)責(zé)接收外部數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)傳遞給隱藏層；隱藏層是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的核心部分，由多個(gè)神經(jīng)元組成，神經(jīng)元之間通過權(quán)重連接，通過對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行非線性變換和特征提取，將處理后的信息傳遞給輸出層；輸出層則根據(jù)隱藏層的輸出結(jié)果，給出最終的預(yù)測(cè)值。在軟基沉降預(yù)測(cè)中，輸入層節(jié)點(diǎn)通常對(duì)應(yīng)影響軟基沉降的各種因素，如軟土的物理力學(xué)性質(zhì)（含水量、孔隙比、壓縮模量等）、道路荷載、地基處理方法、施工時(shí)間等；輸出層節(jié)點(diǎn)則對(duì)應(yīng)軟基的沉降量。隱藏層的數(shù)量和神經(jīng)元個(gè)數(shù)可以根據(jù)具體問題進(jìn)行調(diào)整，一般來說，隱藏層越多，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)能力越強(qiáng)，但計(jì)算復(fù)雜度也會(huì)增加，容易出現(xiàn)過擬合現(xiàn)象。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在軟基沉降預(yù)測(cè)中的應(yīng)用過程主要包括數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練和預(yù)測(cè)三個(gè)階段。在數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段，需要收集大量與軟基沉降相關(guān)的歷史數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括數(shù)據(jù)清洗、歸一化等操作，以消除數(shù)據(jù)中的噪聲和異常值，使數(shù)據(jù)具有可比性。在某填海造地道路軟基沉降預(yù)測(cè)中，收集了該地區(qū)多個(gè)工程的軟土地基物理力學(xué)參數(shù)、施工過程中的荷載數(shù)據(jù)以及沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗和歸一化處理后，作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練數(shù)據(jù)。在網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練階段，將預(yù)處理后的數(shù)據(jù)輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，通過不斷調(diào)整神經(jīng)元之間的權(quán)重和閾值，使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測(cè)輸出與實(shí)際沉降值之間的誤差最小化。常用的訓(xùn)練算法有反向傳播算法（BP算法）、隨機(jī)梯度下降算法等。以BP算法為例，它通過計(jì)算預(yù)測(cè)值與實(shí)際值之間的誤差，將誤差從輸出層反向傳播到輸入層，調(diào)整各層神經(jīng)元的權(quán)重，不斷迭代優(yōu)化，直到滿足預(yù)設(shè)的訓(xùn)練停止條件。在預(yù)測(cè)階段，將經(jīng)過預(yù)處理的待預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)輸入訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)根據(jù)學(xué)習(xí)到的知識(shí)和規(guī)律，給出軟基沉降的預(yù)測(cè)值。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在軟基沉降預(yù)測(cè)中具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。它具有強(qiáng)大的非線性映射能力，能夠處理復(fù)雜的非線性關(guān)系，對(duì)于軟土地基這種具有高度非線性特征的系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確地建立輸入因素與沉降量之間的映射模型，從而提高預(yù)測(cè)精度。它具有良好的自適應(yīng)性和容錯(cuò)性，能夠自動(dòng)適應(yīng)數(shù)據(jù)的變化和噪聲干擾，即使部分?jǐn)?shù)據(jù)存在誤差或缺失，也能通過自身的學(xué)習(xí)和調(diào)整，給出較為準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)結(jié)果。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)還具有并行處理能力，計(jì)算速度快，能夠快速處理大量的數(shù)據(jù)，滿足工程實(shí)時(shí)性的要求。但人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也存在一些局限性，它對(duì)數(shù)據(jù)的依賴性較強(qiáng)，需要大量的高質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，如果數(shù)據(jù)量不足或數(shù)據(jù)質(zhì)量不高，會(huì)影響神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)效果和預(yù)測(cè)精度；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)選擇缺乏明確的理論指導(dǎo)，往往需要通過大量的試驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)來確定，增加了模型建立的難度和工作量；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測(cè)結(jié)果缺乏可解釋性，難以直觀地理解其預(yù)測(cè)過程和依據(jù)，在實(shí)際工程應(yīng)用中可能會(huì)受到一定的限制。3.2.2支持向量機(jī)法支持向量機(jī)（SupportVectorMachine，SVM）是一種基于統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)理論的機(jī)器學(xué)習(xí)方法，其基本原理是通過尋找一個(gè)最優(yōu)分類超平面，將不同類別的數(shù)據(jù)分開。在軟基沉降預(yù)測(cè)中，將沉降數(shù)據(jù)看作是不同的類別，通過SVM模型來建立沉降與影響因素之間的關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)沉降的預(yù)測(cè)。SVM的核心思想是將低維空間中的非線性問題通過核函數(shù)映射到高維空間，在高維空間中尋找一個(gè)線性分類超平面，使得不同類別的數(shù)據(jù)點(diǎn)到該超平面的距離最大化。這個(gè)最大化的距離稱為間隔，間隔越大，模型的泛化能力越強(qiáng)。在尋找最優(yōu)分類超平面的過程中，SVM通過求解一個(gè)二次規(guī)劃問題來確定超平面的參數(shù)，這個(gè)過程可以轉(zhuǎn)化為求解拉格朗日對(duì)偶問題，從而提高計(jì)算效率。在軟基沉降預(yù)測(cè)中，SVM將影響軟基沉降的因素作為輸入特征，沉降量作為輸出標(biāo)簽，通過訓(xùn)練數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)到輸入特征與輸出標(biāo)簽之間的映射關(guān)系，建立預(yù)測(cè)模型。在某填海造地道路軟基沉降預(yù)測(cè)中，將軟土的物理力學(xué)參數(shù)、道路荷載、施工時(shí)間等作為輸入特征，沉降量作為輸出標(biāo)簽，利用SVM模型進(jìn)行訓(xùn)練和預(yù)測(cè)。核函數(shù)的選擇是SVM應(yīng)用中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，不同的核函數(shù)會(huì)導(dǎo)致不同的映射方式和分類效果。常用的核函數(shù)有線性核函數(shù)、多項(xiàng)式核函數(shù)、徑向基核函數(shù)（RBF）和Sigmoid核函數(shù)等。線性核函數(shù)是最簡單的核函數(shù)，它直接在原始特征空間中進(jìn)行線性分類，計(jì)算速度快，但對(duì)于非線性問題的處理能力有限；多項(xiàng)式核函數(shù)可以處理一定程度的非線性問題，通過調(diào)整多項(xiàng)式的次數(shù)，可以控制模型的復(fù)雜度；徑向基核函數(shù)是應(yīng)用最為廣泛的核函數(shù)之一，它具有良好的局部逼近能力，能夠處理復(fù)雜的非線性問題，對(duì)數(shù)據(jù)的適應(yīng)性強(qiáng)；Sigmoid核函數(shù)則常用于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的激活函數(shù)，在SVM中也有一定的應(yīng)用。在選擇核函數(shù)時(shí)，需要根據(jù)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)和問題的性質(zhì)進(jìn)行綜合考慮。一般來說，對(duì)于線性可分的數(shù)據(jù)，線性核函數(shù)可能就能夠取得較好的效果；對(duì)于非線性數(shù)據(jù)，徑向基核函數(shù)通常是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。還可以通過交叉驗(yàn)證等方法，對(duì)不同核函數(shù)的SVM模型進(jìn)行比較和評(píng)估，選擇性能最優(yōu)的核函數(shù)。在某填海造地道路軟基沉降預(yù)測(cè)中，分別嘗試了線性核函數(shù)、多項(xiàng)式核函數(shù)和徑向基核函數(shù)，通過交叉驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，徑向基核函數(shù)的SVM模型在該工程中的預(yù)測(cè)精度最高，因此選擇徑向基核函數(shù)作為最終的核函數(shù)。SVM在軟基沉降預(yù)測(cè)中具有一些優(yōu)點(diǎn)。它基于結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)最小化原則，能夠在小樣本情況下獲得較好的泛化性能，對(duì)于軟基沉降預(yù)測(cè)這種數(shù)據(jù)量相對(duì)有限的問題，具有較高的預(yù)測(cè)精度。SVM對(duì)非線性問題的處理能力較強(qiáng)，通過核函數(shù)的巧妙運(yùn)用，可以有效地解決軟土地基沉降中的非線性關(guān)系，提高預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。SVM的模型復(fù)雜度由支持向量決定，支持向量是訓(xùn)練數(shù)據(jù)中對(duì)分類超平面起關(guān)鍵作用的數(shù)據(jù)點(diǎn)，模型只依賴于這些支持向量，而不是整個(gè)訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，因此具有較好的稀疏性，計(jì)算效率較高。SVM也存在一些缺點(diǎn)，它對(duì)參數(shù)的選擇比較敏感，不同的參數(shù)設(shè)置可能會(huì)導(dǎo)致模型性能的較大差異，需要通過大量的試驗(yàn)和優(yōu)化來確定合適的參數(shù)；SVM的計(jì)算復(fù)雜度較高，特別是在處理大規(guī)模數(shù)據(jù)集時(shí)，求解二次規(guī)劃問題的計(jì)算量較大，可能會(huì)影響模型的訓(xùn)練速度和應(yīng)用效果；SVM主要適用于二分類問題，對(duì)于多分類問題或回歸問題，需要進(jìn)行一些改進(jìn)和擴(kuò)展，增加了模型應(yīng)用的難度。3.3數(shù)值模擬方法有限元軟件在軟基沉降預(yù)測(cè)中具有重要應(yīng)用，它能夠?qū)?fù)雜的工程問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)模型，通過數(shù)值計(jì)算求解，從而預(yù)測(cè)軟基的沉降情況。在眾多有限元軟件中，ANSYS、ABAQUS、FLAC3D等都在巖土工程領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。以ABAQUS軟件為例，在進(jìn)行軟基沉降預(yù)測(cè)時(shí)，模型建立是關(guān)鍵的第一步。首先，需要根據(jù)實(shí)際工程的地質(zhì)條件和幾何形狀，確定模型的范圍和邊界條件。對(duì)于填海造地道路軟基，模型范圍應(yīng)包括軟土地基、道路結(jié)構(gòu)以及周邊一定范圍內(nèi)的土體，以充分考慮土體的相互作用和邊界效應(yīng)。邊界條件的設(shè)定要符合實(shí)際情況，如底部邊界可設(shè)置為固定約束，模擬地基與基巖的接觸；側(cè)面邊界可根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置為位移約束或應(yīng)力邊界條件。在某填海造地道路工程中，通過現(xiàn)場地質(zhì)勘察獲取了軟土地基的分布范圍和深度，以及道路的設(shè)計(jì)參數(shù)，以此為依據(jù)建立了ABAQUS模型。模型的水平范圍取道路兩側(cè)各50m，垂直方向從軟土地基底部到地面，底部邊界設(shè)置為固定約束，側(cè)面邊界設(shè)置為水平位移約束。土體本構(gòu)模型的選擇直接影響模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性。不同的土體本構(gòu)模型反映了土體不同的力學(xué)特性和變形規(guī)律。常用的土體本構(gòu)模型有摩爾-庫侖模型、Drucker-Prager模型、修正劍橋模型等。摩爾-庫侖模型假設(shè)土體為理想彈塑性材料，以剪應(yīng)力達(dá)到抗剪強(qiáng)度作為屈服準(zhǔn)則，適用于模擬一般的砂土和黏土；Drucker-Prager模型在摩爾-庫侖模型的基礎(chǔ)上，考慮了中間主應(yīng)力對(duì)土體屈服的影響，對(duì)巖土材料的模擬更為準(zhǔn)確；修正劍橋模型則基于臨界狀態(tài)土力學(xué)理論，能夠較好地描述土體的彈塑性變形和體積變化。在軟基沉降預(yù)測(cè)中，需要根據(jù)軟土的特性和工程實(shí)際情況選擇合適的本構(gòu)模型。對(duì)于軟黏土，由于其具有較強(qiáng)的非線性和流變特性，修正劍橋模型可能更能準(zhǔn)確地反映其力學(xué)行為；而對(duì)于砂質(zhì)軟土，摩爾-庫侖模型或Drucker-Prager模型可能更為適用。在某填海造地道路軟基模擬中，根據(jù)軟土的物理力學(xué)性質(zhì)和三軸試驗(yàn)結(jié)果，選擇了修正劍橋模型作為土體本構(gòu)模型，通過合理設(shè)置模型參數(shù)，能夠較好地模擬軟土地基在荷載作用下的變形和沉降過程。參數(shù)設(shè)置是數(shù)值模擬的重要環(huán)節(jié)，直接關(guān)系到模擬結(jié)果的可靠性。土體參數(shù)的選取應(yīng)基于現(xiàn)場勘察和室內(nèi)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，包括彈性模量、泊松比、密度、滲透系數(shù)、抗剪強(qiáng)度參數(shù)等。這些參數(shù)的準(zhǔn)確性對(duì)模擬結(jié)果有著顯著影響。在某填海造地道路工程中，通過現(xiàn)場鉆孔取樣，進(jìn)行了土工試驗(yàn)，包括含水量試驗(yàn)、密度試驗(yàn)、壓縮試驗(yàn)、剪切試驗(yàn)等，獲取了軟土地基的各項(xiàng)物理力學(xué)參數(shù)。在數(shù)值模擬時(shí)，將這些試驗(yàn)數(shù)據(jù)作為模型參數(shù)輸入ABAQUS軟件，確保了模擬結(jié)果的可靠性。對(duì)于一些難以直接測(cè)定的參數(shù)，如土體的初始孔隙比、壓縮指數(shù)等，可以參考類似工程的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)或通過反分析方法確定。反分析方法是根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，通過調(diào)整模型參數(shù)，使模擬結(jié)果與監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)相匹配，從而確定合理的參數(shù)值。在某軟土地基處理工程中，通過對(duì)現(xiàn)場沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，采用反分析方法對(duì)土體的壓縮指數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，使模擬結(jié)果與實(shí)際沉降情況更加吻合。荷載施加方式也需要根據(jù)實(shí)際工程情況進(jìn)行合理設(shè)定。在填海造地道路工程中，主要荷載包括道路結(jié)構(gòu)自重、車輛荷載等。道路結(jié)構(gòu)自重可根據(jù)道路的設(shè)計(jì)尺寸和材料密度進(jìn)行計(jì)算，在模擬中作為初始荷載施加；車輛荷載則可根據(jù)交通流量、車型等因素，按照一定的分布規(guī)律進(jìn)行施加。在模擬某城市填海造地道路時(shí)，根據(jù)該城市的交通規(guī)劃和實(shí)際交通流量，確定了車輛荷載的大小和分布形式。將車輛荷載簡化為均布荷載和集中荷載，按照不同的車道和行駛方向，在道路表面進(jìn)行施加，以模擬車輛行駛對(duì)軟土地基的影響。還需要考慮施工過程中的加載順序和速率，因?yàn)榧虞d過程對(duì)軟基的沉降和穩(wěn)定性有著重要影響。在模擬施工過程時(shí)，按照實(shí)際的施工順序，逐步施加荷載，并控制加載速率，以反映軟土地基在施工過程中的變形和固結(jié)情況。在完成模型建立、參數(shù)設(shè)置和荷載施加后，即可進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。計(jì)算完成后，對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析是評(píng)估軟基沉降情況的重要步驟。通過查看云圖、曲線等結(jié)果顯示方式，可以直觀地了解軟土地基的沉降分布、應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)等信息。沉降云圖能夠清晰地展示軟土地基在不同位置的沉降量大小，幫助分析人員確定沉降較大的區(qū)域和不均勻沉降的范圍；應(yīng)力應(yīng)變曲線則可以反映軟土地基在加載過程中應(yīng)力和應(yīng)變隨時(shí)間的變化規(guī)律，為評(píng)估地基的穩(wěn)定性提供依據(jù)。在某填海造地道路軟基沉降模擬結(jié)果分析中，通過查看沉降云圖，發(fā)現(xiàn)道路中心線處的沉降量最大，且向兩側(cè)逐漸減小，存在一定程度的不均勻沉降；通過分析應(yīng)力應(yīng)變曲線，了解到隨著荷載的增加，軟土地基的應(yīng)力和應(yīng)變逐漸增大，在加載后期，地基的變形逐漸趨于穩(wěn)定，為工程設(shè)計(jì)和施工提供了重要參考。將模擬結(jié)果與實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，可以進(jìn)一步評(píng)估模型的準(zhǔn)確性和可靠性。如果模擬結(jié)果與監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)相差較大，需要分析原因，檢查模型建立、參數(shù)設(shè)置等環(huán)節(jié)是否存在問題，對(duì)模型進(jìn)行修正和優(yōu)化，直到模擬結(jié)果與實(shí)際情況相符。在某填海造地道路工程中，將數(shù)值模擬得到的沉降結(jié)果與現(xiàn)場監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)模擬結(jié)果與監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)在趨勢(shì)上基本一致，但在數(shù)值上存在一定差異。通過對(duì)模型參數(shù)的進(jìn)一步優(yōu)化和調(diào)整，使模擬結(jié)果與監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的吻合度得到了提高，驗(yàn)證了數(shù)值模擬方法在軟基沉降預(yù)測(cè)中的有效性。3.4不同預(yù)測(cè)方法的比較與選擇不同的軟基沉降預(yù)測(cè)方法各有其優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍，在實(shí)際工程應(yīng)用中，需要根據(jù)具體情況進(jìn)行綜合比較和選擇，以確保預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。雙曲線法、三點(diǎn)法和Asaoka法等傳統(tǒng)預(yù)測(cè)方法具有一定的優(yōu)勢(shì)。雙曲線法計(jì)算過程相對(duì)簡單，易于理解和應(yīng)用，在工程實(shí)踐中積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于一些沉降規(guī)律較為簡單、符合雙曲線變化趨勢(shì)的軟土地基，能夠快速地進(jìn)行沉降預(yù)測(cè)。在某小型填海造地道路工程中，軟土地基的沉降特性較為單一，采用雙曲線法進(jìn)行預(yù)測(cè)，計(jì)算過程簡便，預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際沉降情況基本相符。三點(diǎn)法基于明確的土體固結(jié)理論，具有一定的理論基礎(chǔ)，對(duì)于地基沉降過程較為穩(wěn)定、符合太沙基一維固結(jié)理論假設(shè)的情況，能夠較為準(zhǔn)確地推算地基的最終沉降量和固結(jié)度。在某軟土地基處理工程中，地基條件較為均勻，沉降過程符合理論假設(shè)，三點(diǎn)法的預(yù)測(cè)結(jié)果較為可靠。Asaoka法只需要一定數(shù)量的實(shí)測(cè)沉降資料，就能進(jìn)行最終沉降的推算，計(jì)算過程相對(duì)簡便，在一些對(duì)計(jì)算精度要求不是特別高、且有一定實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的工程中應(yīng)用較為方便。在港珠澳大橋橋梁標(biāo)營地軟基處理工程中，采用Asaoka法對(duì)堆載預(yù)壓后的軟土地基進(jìn)行沉降預(yù)測(cè)，為施工進(jìn)度安排提供了有效的依據(jù)。傳統(tǒng)預(yù)測(cè)方法也存在一些局限性。雙曲線法主要基于經(jīng)驗(yàn)公式，對(duì)沉降過程的物理機(jī)制解釋不夠深入，且當(dāng)軟土地基的沉降特性較為復(fù)雜時(shí)，預(yù)測(cè)精度可能會(huì)受到影響。在某復(fù)雜地質(zhì)條件的填海造地工程中，軟土地基存在多層不同性質(zhì)的土層，且地下水位變化頻繁，雙曲線法的預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際沉降量偏差較大。三點(diǎn)法對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量和選取的點(diǎn)要求較高，若數(shù)據(jù)存在誤差或選取的點(diǎn)不具有代表性，會(huì)導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)較大偏差。在某工程中，由于沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)受到外界干擾，存在一定誤差，采用三點(diǎn)法計(jì)算得到的最終沉降量與實(shí)際值相差較大。Asaoka法對(duì)沉降過程的階段性依賴不太明顯，它主要反映了相鄰兩相同時(shí)間間隔內(nèi)沉降值的接近程度，對(duì)于沉降過程中出現(xiàn)的突變或異常情況，可能無法準(zhǔn)確反映。在實(shí)際變形觀測(cè)過程中，由于受到天氣、觀測(cè)周期等因素的影響，數(shù)據(jù)常為不等時(shí)距的，而Asaoka法所需的分析數(shù)據(jù)必須具有相同的時(shí)間間隔，需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行等時(shí)距處理，增加了數(shù)據(jù)處理的難度和工作量?；跈C(jī)器學(xué)習(xí)的預(yù)測(cè)方法，如人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法和支持向量機(jī)法，具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有強(qiáng)大的非線性映射能力，能夠處理復(fù)雜的非線性關(guān)系，對(duì)于軟土地基這種具有高度非線性特征的系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確地建立輸入因素與沉降量之間的映射模型，從而提高預(yù)測(cè)精度。它還具有良好的自適應(yīng)性和容錯(cuò)性，能夠自動(dòng)適應(yīng)數(shù)據(jù)的變化和噪聲干擾。在某填海造地道路軟基沉降預(yù)測(cè)中，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法能夠較好地?cái)M合復(fù)雜的沉降數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)精度較高。支持向量機(jī)基于結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)最小化原則，能夠在小樣本情況下獲得較好的泛化性能，對(duì)于軟基沉降預(yù)測(cè)這種數(shù)據(jù)量相對(duì)有限的問題，具有較高的預(yù)測(cè)精度。它對(duì)非線性問題的處理能力較強(qiáng)，通過核函數(shù)的巧妙運(yùn)用，可以有效地解決軟土地基沉降中的非線性關(guān)系。在某軟土地基沉降預(yù)測(cè)中，支持向量機(jī)法在小樣本數(shù)據(jù)下仍能取得較好的預(yù)測(cè)效果。機(jī)器學(xué)習(xí)方法也存在一些不足。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)數(shù)據(jù)的依賴性較強(qiáng)，需要大量的高質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，如果數(shù)據(jù)量不足或數(shù)據(jù)質(zhì)量不高，會(huì)影響神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)效果和預(yù)測(cè)精度。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)選擇缺乏明確的理論指導(dǎo)，往往需要通過大量的試驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)來確定，增加了模型建立的難度和工作量。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測(cè)結(jié)果缺乏可解釋性，難以直觀地理解其預(yù)測(cè)過程和依據(jù)，在實(shí)際工程應(yīng)用中可能會(huì)受到一定的限制。支持向量機(jī)對(duì)參數(shù)的選擇比較敏感，不同的參數(shù)設(shè)置可能會(huì)導(dǎo)致模型性能的較大差異，需要通過大量的試驗(yàn)和優(yōu)化來確定合適的參數(shù)。SVM的計(jì)算復(fù)雜度較高，特別是在處理大規(guī)模數(shù)據(jù)集時(shí)，求解二次規(guī)劃問題的計(jì)算量較大，可能會(huì)影響模型的訓(xùn)練速度和應(yīng)用效果。SVM主要適用于二分類問題，對(duì)于多分類問題或回歸問題，需要進(jìn)行一些改進(jìn)和擴(kuò)展，增加了模型應(yīng)用的難度。數(shù)值模擬方法，如利用有限元軟件進(jìn)行軟基沉降預(yù)測(cè)，能夠考慮復(fù)雜的地質(zhì)條件、土體本構(gòu)關(guān)系和荷載情況，對(duì)軟土地基的沉降過程進(jìn)行較為全面和準(zhǔn)確的模擬。通過數(shù)值模擬，可以直觀地了解軟土地基在不同工況下的應(yīng)力應(yīng)變分布、沉降發(fā)展規(guī)律，為工程設(shè)計(jì)和施工提供詳細(xì)的信息。在某填海造地道路工程中，利用有限元軟件建立模型，考慮了軟土地基的分層特性、土體的非線性本構(gòu)關(guān)系以及道路荷載的作用，模擬結(jié)果能夠較好地反映軟土地基的實(shí)際沉降情況。數(shù)值模擬方法也存在一些問題，模型的建立需要準(zhǔn)確的地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)和合理的參數(shù)設(shè)置，若數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確或參數(shù)選擇不合理，會(huì)導(dǎo)致模擬結(jié)果出現(xiàn)偏差。數(shù)值模擬的計(jì)算量較大，需要較高的計(jì)算機(jī)性能和較長的計(jì)算時(shí)間，在實(shí)際工程應(yīng)用中可能會(huì)受到一定的限制。在選擇預(yù)測(cè)方法時(shí)，需要綜合考慮工程的具體情況。對(duì)于地質(zhì)條件簡單、沉降規(guī)律較為明確的軟土地基，可優(yōu)先考慮使用傳統(tǒng)預(yù)測(cè)方法，如雙曲線法、三點(diǎn)法等，這些方法計(jì)算簡單、成本較低，能夠滿足工程的基本需求。在某小型填海造地道路工程中，軟土地基的地質(zhì)條件較為單一，采用雙曲線法進(jìn)行沉降預(yù)測(cè)，既滿足了工程精度要求，又節(jié)省了計(jì)算成本。當(dāng)軟土地基的沉降特性較為復(fù)雜，存在明顯的非線性關(guān)系時(shí)，基于機(jī)器學(xué)習(xí)的預(yù)測(cè)方法可能更為合適，如人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、支持向量機(jī)法等，它們能夠更好地處理復(fù)雜的非線性問題，提高預(yù)測(cè)精度。在某大型填海造地工程中，軟土地基受到多種因素的影響，沉降特性復(fù)雜，采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法進(jìn)行預(yù)測(cè)，取得了較好的效果。對(duì)于需要考慮復(fù)雜地質(zhì)條件、土體本構(gòu)關(guān)系和荷載情況的工程，數(shù)值模擬方法能夠提供更詳細(xì)的信息，為工程設(shè)計(jì)和施工提供有力支持。在某重要的交通樞紐填海造地工程中，利用有限元軟件進(jìn)行數(shù)值模擬，全面考慮了各種因素對(duì)軟基沉降的影響，為工程的安全和穩(wěn)定提供了保障。還可以結(jié)合多種預(yù)測(cè)方法，相互驗(yàn)證和補(bǔ)充，以提高預(yù)測(cè)結(jié)果的可靠性。在某填海造地道路工程中，同時(shí)采用雙曲線法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法和有限元數(shù)值模擬法進(jìn)行軟基沉降預(yù)測(cè)，通過對(duì)比分析不同方法的預(yù)測(cè)結(jié)果，綜合評(píng)估軟土地基的沉降情況，為工程決策提供了更全面的依據(jù)。四、案例分析4.1工程概況某填海造地道路地基處理工程位于我國東南沿海地區(qū)，該區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，土地資源緊張，為滿足城市發(fā)展和交通建設(shè)的需求，開展了大規(guī)模的填海造地工程，并在新造陸地上規(guī)劃建設(shè)一條重要的交通干道。工程規(guī)模方面，填海造地面積達(dá)500萬平方米，道路全長8公里，設(shè)計(jì)為雙向六車道，路基寬度為30米。道路建成后，將成為連接該地區(qū)多個(gè)重要區(qū)域的交通樞紐，對(duì)于促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展、加強(qiáng)區(qū)域間的聯(lián)系具有重要意義。該地區(qū)的地質(zhì)條件較為復(fù)雜。表層主要為新近填筑的海相沉積物，包括淤泥、淤泥質(zhì)土和粉細(xì)砂等，厚度在5-10米不等。這些軟土具有含水量高、孔隙比大、壓縮性高、強(qiáng)度低、透水性差等特點(diǎn)。含水量高達(dá)60%-80%，孔隙比在1.5-2.5之間，壓縮系數(shù)為0.5-1.5MPa?1，不排水抗剪強(qiáng)度僅為10-20kPa，滲透系數(shù)為1×10??-1×10??cm/s。下臥層為較硬的粉質(zhì)粘土和砂質(zhì)土，但其分布不均勻，局部存在軟弱夾層，對(duì)道路地基的穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。在進(jìn)行道路地基處理前，通過地質(zhì)勘察鉆孔取樣和原位測(cè)試等手段，獲取了詳細(xì)的地質(zhì)資料，為后續(xù)的地基處理方案設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。針對(duì)該工程的軟土地基特點(diǎn)，采用了排水固結(jié)法結(jié)合復(fù)合地基法的綜合處理方案。排水固結(jié)法主要采用塑料排水板堆載預(yù)壓工藝，通過在軟土地基中打設(shè)塑料排水板，形成豎向排水通道，加速孔隙水的排出，促進(jìn)土體固結(jié)沉降。塑料排水板的型號(hào)為SPB-B型，寬度為100mm，厚度為4mm，打設(shè)間距為1.2米，呈等邊三角形布置，打設(shè)深度根據(jù)軟土厚度確定，一般為8-10米。在塑料排水板打設(shè)完成后，鋪設(shè)0.5米厚的砂墊層，作為水平排水通道，然后進(jìn)行堆載預(yù)壓，堆載材料采用山皮土，堆載高度為2米，預(yù)壓時(shí)間為6個(gè)月。復(fù)合地基法采用水泥攪拌樁加固，在道路路基范圍內(nèi)，按照一定的間距布置水泥攪拌樁，形成復(fù)合地基，提高地基的承載能力和穩(wěn)定性。水泥攪拌樁的直徑為0.5米，樁長為12-15米，樁間距為1.5米，呈正方形布置。水泥采用42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，水泥摻入量為15%，通過專用的攪拌設(shè)備將水泥漿與軟土充分?jǐn)嚢杌旌希纬删哂幸欢◤?qiáng)度和整體性的樁體，與樁間土共同承擔(dān)道路荷載。該工程的軟基處理方案經(jīng)過了多輪專家論證和方案比選，綜合考慮了工程地質(zhì)條件、施工條件、工程造價(jià)、工期要求等因素，最終確定了上述方案。在施工過程中，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求和施工規(guī)范進(jìn)行操作，確保了地基處理的質(zhì)量和效果。4.2監(jiān)測(cè)方案實(shí)施4.2.1監(jiān)測(cè)內(nèi)容依據(jù)工程特點(diǎn)與軟基沉降監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵要點(diǎn)，本工程主要監(jiān)測(cè)內(nèi)容涵蓋沉降監(jiān)測(cè)、孔隙水壓力監(jiān)測(cè)以及地下水位監(jiān)測(cè)等。沉降監(jiān)測(cè)作為核心內(nèi)容，包含表面沉降監(jiān)測(cè)與分層沉降監(jiān)測(cè)。表面沉降監(jiān)測(cè)旨在直觀掌握軟土地基在垂直方向的整體變形狀況，通過在道路中心線、路肩等關(guān)鍵位置布置沉降觀測(cè)點(diǎn)，運(yùn)用水準(zhǔn)儀定期測(cè)量觀測(cè)點(diǎn)與水準(zhǔn)基點(diǎn)的高差變化，從而確定沉降量。分層沉降監(jiān)測(cè)則深入了解不同深度土層的沉降特性，在軟土地基不同深度埋設(shè)分層沉降監(jiān)測(cè)元件，借助電磁式分層沉降儀或干簧管式分層沉降儀測(cè)量各土層的沉降量?？紫端畨毫ΡO(jiān)測(cè)對(duì)于了解軟土地基的固結(jié)狀態(tài)和沉降發(fā)展趨勢(shì)至關(guān)重要。在地基不同深度和位置埋設(shè)振弦式孔隙水壓力計(jì)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)孔隙水壓力變化，為控制加載速率和確定卸載時(shí)間提供科學(xué)依據(jù)。地下水位監(jiān)測(cè)也不容忽視，它對(duì)軟基沉降有著重要影響。采用壓力式水位計(jì)對(duì)地下水位進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)掌握地下水位的波動(dòng)情況，以便分析其對(duì)軟基沉降的影響。4.2.2監(jiān)測(cè)儀器與設(shè)備本工程選用了水準(zhǔn)儀、沉降板、孔隙水壓力計(jì)和水位計(jì)等多種監(jiān)測(cè)儀器與設(shè)備。水準(zhǔn)儀選用高精度水準(zhǔn)儀，其精度可達(dá)±0.5mm/km，能夠滿足工程對(duì)沉降監(jiān)測(cè)精度的要求。在進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)時(shí)，水準(zhǔn)儀通過建立水平視線，測(cè)量水準(zhǔn)尺上的讀數(shù)，從而計(jì)算出監(jiān)測(cè)點(diǎn)與水準(zhǔn)基點(diǎn)之間的高差，進(jìn)而得到沉降量。沉降板由500mm×500mm×10mm的鋼板、直徑32mm的測(cè)桿和直徑50mm的保護(hù)套管組成，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，成本低廉，能夠直觀反映軟土地基表面的沉降情況?？紫端畨毫τ?jì)采用振弦式孔隙水壓力計(jì)，其精度為±0.1%F.S.，穩(wěn)定性好，能夠準(zhǔn)確測(cè)量土體中的孔隙水壓力。水位計(jì)選用壓力式水位計(jì)，精度為±1cm，具有自動(dòng)化程度高、可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的優(yōu)點(diǎn)，能夠及時(shí)掌握地下水位的變化情況。4.2.3監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置遵循全面性、代表性、針對(duì)性和經(jīng)濟(jì)性原則。在平面布置上，根據(jù)道路走向、路基寬度、軟土地基分布范圍及工程重要部位，在道路中心線每隔20m設(shè)置一個(gè)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，路肩每隔30m設(shè)置一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，在軟土地基邊界、地質(zhì)條件變化較大區(qū)域以及可能存在不均勻沉降部位適當(dāng)加密監(jiān)測(cè)點(diǎn)。在剖面布置上，根據(jù)軟土地基分層情況、地基處理方法及工程對(duì)沉降分析要求，在塑料排水板周圍、不同土層分界面以及預(yù)計(jì)沉降較大土層中設(shè)置孔隙水壓力計(jì)和分層沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，在樁頂、樁間土以及加固區(qū)與下臥層分界面處設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，以全面監(jiān)測(cè)地基的沉降和應(yīng)力應(yīng)變情況。4.2.4監(jiān)測(cè)頻率確定監(jiān)測(cè)頻率依據(jù)施工階段、軟土地基穩(wěn)定性、沉降速率以及工程重要性等因素綜合確定。施工初期，路基填筑時(shí)每填筑一層土后立即進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)，每天監(jiān)測(cè)2次；隨著施工進(jìn)行，地基逐漸穩(wěn)定，沉降速率減小，在路基填筑完成后的預(yù)壓期，當(dāng)沉降速率大于10mm/d時(shí)，每天監(jiān)測(cè)1次；當(dāng)沉降速率小于5mm/d時(shí)，每2天監(jiān)測(cè)1次。施工過程中遇到特殊情況，如暴雨、地震、加載速率突然改變等，加密監(jiān)測(cè)頻率，每天監(jiān)測(cè)3-4次。在工程關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，如卸載、路面施工等階段，適當(dāng)增加監(jiān)測(cè)頻率，卸載前連續(xù)3天每天監(jiān)測(cè)2次沉降量，卸載過程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)沉降變化，以確保工程的順利進(jìn)行和安全穩(wěn)定。4.3監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果與分析在某填海造地道路地基處理工程的監(jiān)測(cè)過程中，獲取了大量的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。通過對(duì)這些數(shù)據(jù)的深入分析，能夠清晰地了解軟基沉降的特性和變化規(guī)律。從沉降隨時(shí)間的變化規(guī)律來看，以道路中心線某監(jiān)測(cè)點(diǎn)為例，在施工初期，隨著路基填筑荷載的快速增加，沉降量迅速上升，沉降速率較大。在路基填筑的前3個(gè)月，沉降量達(dá)到了50mm，沉降速率平均每天約為0.56mm。這是因?yàn)樵诩虞d初期，軟土地基中的孔隙水壓力迅速上升，土體處于欠固結(jié)狀態(tài)，孔隙水來不及排出，導(dǎo)致土體快速壓縮變形。隨著預(yù)壓時(shí)間的延長，孔隙水逐漸排出，孔隙水壓力逐漸消散，土體開始固結(jié)，沉降速率逐漸減小。在預(yù)壓6個(gè)月時(shí)，沉降量累計(jì)達(dá)到120mm，沉降速率降低到每天約0.1mm。當(dāng)預(yù)壓時(shí)間達(dá)到12個(gè)月后，沉降速率進(jìn)一步減小，每天約為0.05mm，沉降逐漸趨于穩(wěn)定。從時(shí)間-沉降曲線可以看出，沉降量隨時(shí)間的變化呈現(xiàn)出先快速增長，然后逐漸減緩，最終趨于穩(wěn)定的趨勢(shì)，符合軟土地基的沉降特性。沉降在空間上也存在明顯的分布特征。通過繪制沉降等值線圖可以發(fā)現(xiàn)，道路中心線處的沉降量最大，向兩側(cè)路肩逐漸減小。在道路中心線處，最大沉降量達(dá)到150mm，而路肩處的沉降量約為100mm。這是由于道路中心線承受的荷載最大，軟土地基在該位置的壓縮變形也最為顯著。在軟土地基的邊界和地質(zhì)條件變化較大的區(qū)域，沉降等值線較為密集，說明這些區(qū)域的沉降差異較大，存在一定程度的不均勻沉降。在軟土地基與原陸地交界處，由于土體性質(zhì)的差異和邊界效應(yīng)的影響，沉降量變化較為明顯，容易出現(xiàn)不均勻沉降，需要特別關(guān)注。影響沉降的因素是多方面的。軟土的物理力學(xué)性質(zhì)對(duì)沉降有著重要影響。含水量高、孔隙比大的軟土，其壓縮性高，在荷載作用下更容易產(chǎn)生沉降。在本工程中，軟土的含水量高達(dá)70%，孔隙比為2.0，導(dǎo)致地基的壓縮性較大，沉降量也相對(duì)較大。地基處理方法也直接影響著沉降情況。本工程采用的排水固結(jié)法結(jié)合復(fù)合地基法，有效地加速了孔隙水的排出，提高了地基的承載能力，減少了沉降量。與未進(jìn)行地基處理的區(qū)域相比，經(jīng)過處理后的區(qū)域沉降量明顯減小，沉降速率也得到了有效控制。道路荷載的大小和分布對(duì)沉降也有顯著影響。車輛荷載和路面結(jié)構(gòu)自重的增加，會(huì)導(dǎo)致地基所承受的壓力增大，從而使沉降量增加。在交通流量較大的路段，由于車輛荷載頻繁作用，沉降量相對(duì)較大。施工工藝和施工進(jìn)度同樣會(huì)影響沉降。加載速率過快會(huì)導(dǎo)致孔隙水壓力迅速上升，土體來不及固結(jié)，從而使沉降量增大。在施工過程中，嚴(yán)格控制加載速率，按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行分層填筑和預(yù)壓，能夠有效地控制沉降。4.4沉降預(yù)測(cè)與驗(yàn)證在本工程中，運(yùn)用雙曲線法、三點(diǎn)法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法對(duì)軟基沉降進(jìn)行預(yù)測(cè)，并將預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，以評(píng)估預(yù)測(cè)方法的準(zhǔn)確性和可靠性。采用雙曲線法進(jìn)行沉降預(yù)測(cè)時(shí)，依據(jù)前文所述的公式和參數(shù)確定方法，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。從施工開始后的第1個(gè)月起，每隔1個(gè)月選取一組沉降數(shù)據(jù)，共選取了12組數(shù)據(jù)。通過計(jì)算得到雙曲線參數(shù)a和最終沉降量S_{\infty}，進(jìn)而得到沉降預(yù)測(cè)曲線。從預(yù)測(cè)結(jié)果來看，在施工初期，雙曲線法的預(yù)測(cè)沉降量與實(shí)測(cè)沉降量較為接近，兩者的偏差在可接受范圍內(nèi)。隨著時(shí)間的推移，在預(yù)壓后期，預(yù)測(cè)沉降量與實(shí)測(cè)沉降量出現(xiàn)了一定的偏差，實(shí)測(cè)沉降量略小于預(yù)測(cè)沉降量，最大偏差約為10mm。這可能是由于雙曲線法基于經(jīng)驗(yàn)公式，對(duì)沉降過程的物理機(jī)制考慮