6.4　沉降計算

6.4.1　沉降計算應包括下列內容：

1　堤頂中心線處堤身和堤基的最終變形量；

2　施工期沉降量和工后沉降量；

3　對地質狀況、荷載變化或不同地基處理方式的交界面的差異沉降量。

6.4.2　沉降計算應符合下列規定：

1　堤壩應計算自重及外加荷載引起的地基變形，當堤壩側面有填土及荷載時，應計算邊荷載的影響。

2　計算施工期固結沉降時，宜采用該時期的平均水位；計算運行期固結沉降時，宜采用設計低水位。

3　地基最終沉降量計算應采用分層總和法，并對計算結果按地區經驗加以修正，有實際觀測資料的工程可由實測沉降過程曲線采用經驗公式推算。

4　軟土地基工后沉降量應結合固結計算和類似工程經驗綜合分析后確定。

6.4.3　地基的最終沉降量S∞應按下式計算：

S∞=ψsSc　　　（6.4.3）

式中：S∞——最終沉降量（mm）；

Sc——固結沉降量（mm）；

ψs——沉降計算經驗系數，可按地區經驗選取，當無地區經驗時，對軟土堤基可采用1.2～1.8，堤身較高、地基土較軟弱時取大值，反之取小值。

6.4.4　地基的固結沉降量Sc可按下列公式計算：

式中：n——壓縮層范圍內的土層數；

Sci——第i土層的壓縮量（mm）；

e0i——第i土層在現有有效應力作用下的孔隙比；

e1i——第i土層在地基自重壓力σsi和附加壓力σzi共同作用下的孔隙比；

hi——第i土層的厚度（m）。

6.4.5　各土層的壓縮量Sci可分別按下列公式計算，再分層求和得固結沉降量Sc：

1　當σsi+σzi≥pci時，可按下列公式計算：

式中：——第i土層的先期固結應力和現有有效應力（kPa）；正常固結土，超固結土

σsi、σzi——第i土層的自重壓力和附加壓力（kPa）；

Esi、Cci——第i土層的壓縮模量（MPa）和壓縮指數，應通過分級加荷固結試驗確定；

——第i土層的回彈模量（MPa）和回彈指數，應通過卸荷和再加荷的固結試驗確定。

2　當σsi+σzi＜pci時，可按下列公式計算：

6.4.6　壓縮層計算深度應自基礎底面起算，計算深度應符合下列規定：

1　當堤壩地基為一般軟土層時，計算深度處向上取厚度為1m的土層的壓縮量應符合下式要求：

式中：ΔSn——計算深度處向上取厚度為1m的土層的壓縮量（mm）；

ΔSi——在深度范圍內第i層土的計算壓縮量（mm）。

2　當堤壩地基為淤泥或淤泥質土層時，計算深度應符合公式（6.4.6-2）的要求。當計算深度以下仍有軟土層時，則應繼續計算至軟土層底，并符合公式（6.4.6-3）的規定：

σzn≤0.2σsn　　?。?.4.6-2）

σzn≤0.1σsn　　　（6.4.6-3）

式中：σzn——壓縮層計算深度處地基土的垂直附加壓力（kPa）；

σsn——壓縮層計算深度處地基土的自重壓力（kPa）。

6.4.7　對于多級等速加荷，施工過程的地基沉降量可按下式計算：

式中：St——t時刻地基的沉降量（mm）；

Ut——t時刻的固結度（%），可按本規范附錄A計算；

Pt——t時刻的累計荷載（kPa）；

∑ΔP——總的累計荷載（kPa）。

6.4.8　按室內壓縮試驗的應力-應變關系，可按下列公式將應力固結度轉換為應變固結度：

1　當采用e-p壓縮曲線時，應變固結度可按下式計算：

2　當采用e-lgp壓縮曲線時，應變固結度可按下式計算：

式中——應變固結度（%）；

Ut——應力固結度（%）；

p0、e0——天然地基初始有效應力（kPa）及對應的孔隙比；

pt、et——固結過程中t時刻地基的有效應力（kPa）及對應的孔隙比；

pf、ef——完全固結時的地基有效應力（kPa）及對應的孔隙比；

km——加荷比，km=σz/σs，σz為由上覆荷載產生的地基（土層）附加壓力平均值，σs為天然地基土層的自重壓力平均值。