作者；张毅
随着西南地区经济的快速发展，以碳酸盐岩为主要填料的填方地基日益增多，其长期工后沉降直接关系到上面机场、高速公路和铁路等设施的正常使用。本文试验依托盘县煤（焦、化）一钢一电工业基地一体化循环经济项目，对高填方碳酸盐岩地基进行了现场蠕变试验，以回归参数为研究手段，对填方地基不同深度土层的工后沉降进行了深入研究。
1 填方地基
现场试验选取场地的填方厚度在25m~ 27m之间，场地位于西侧大山老包与大皮坡老包之间的沟槽底部，基底稳定，由于认为填筑时原始地基已完成全部沉降，这里不考虑原始地基的沉降，试验区顺沟谷发育方向展布，总体地形呈现东、北部地势较高，西部地势较低。
1.1岩层分布
试验场原始地基的岩层分布主要由耕植土、红粘土和灰岩组成，自上而下的构成如下所示：第四系地层(Q4pd)耕植土，灰褐色，含植物根系和残体，表面裂隙比较发育，厚度0.3m~0.8m，场地内普遍分布；(Q4el+dl)红粘土：黄色一红色，硬塑一可塑状态，厚度3m～5m，场地下伏基岩主要的三迭系关岭组白云岩、白云质灰岩、泥质石灰岩，中风化，薄及中厚层，局部厚层，岩体较破碎。
试验平台平面布置见图1，试验场地剖面见图2。
1.2填料级配
本项目将挖方区天然石材作为填料，填料土为场地的硬塑红粘土，含量在3%左右，认为土石混合填料对粒状材料的性能随着更宽级配的变化摩擦角和体应变增加，本试验块石填料均采用粒径≤500mm自然级配块石，粒径及配图如图3所示。填方所用土体为场区原有岩土，以硬塑红粘土为主。
1.3 填方过程
该试验场地地基处理方式以强夯为主，对强夯不能处理的区域，使用振动碾压的方式进行处理。本项目的原始地貌仅做场平处理，填筑时间从2011年2月28日开始，至2011年10月15日填方完成。
强夯方式采取分层夯实，每层两边强夯，第一遍4000kN -m，网格8m×8m，网格形心增加一点，能级最低击数14击；第二遍3000kN -m，网度依然采用8m x8m，能级最低击数12击，最终两遍强夯的网度形成4m×4m。控制厚度为每单层层虚铺厚度≤5. 6m，夯实厚度≤Sm，对于每层填筑体表面进行4遍以上的振动碾压。对于最上边一个分层填筑体的表面，采取满夯2遍的方法，夯点间重叠1/4，满夯能级1000kN·m。强夯地基填料力学指标见表1。
2 现场试验设施
2.1试验平台
加载装置为分布在场地上的4个混凝土试验平台，其中1号和4号试验平台底部尺寸为3.0m×3. Om，2号和3号试验平台底部尺寸为5.Om×5. Om。1号和2号平台进行湿润状态的沉降试验；3号和4号平台进行自然状态下的沉降试验，为保持平台下部土体不受雨水影响，试验前采用300mm厚碾压粘土层对相对试验中心2倍上部平台宽度范围做隔水处理。注水过程中拟定湿润碎石填料深度为平台宽度5倍，注水扩散角为30°。平台平面图见图4和图5。
2.2沉降管观测装置
沉降管观测装置为成孔后孔内放置沉降管及沉降磁环，采用分层沉降仪进行分层沉降测试，每个试验平台布置3个测试点，共计12个测试点，测点布置见图4和图5，沉降磁环埋置深度及数量见表2，沉降管安装示意图见图6。
分层沉降管蠕变监测方法采用孔口标高法。在测试前先在孔口作一标记，该标记即为后期每次观测的基准点，由水准仪测得孔口标高。观测探头应均匀、缓慢地放入各个观测孔，每个观测孔至少观测3次进程和回程。3次的进程和回程观测的数据最大允许误差范围为3mm，如不满足误差范围则增加观测次数，直到观测结果的误差不大于3mm为止。观测结果以3次观测数据的平均值为准。沉降环的测试数据计算公式见下式：
式中：i为一孔中测读的点数，即土层中磁环个数；Si为i测点距管口的实际深度(mm)；Ji为i测点在进程测读时距管口的平均深度(mm)；Hi为i测点在回程测读时距管口的平均深度( mm)。
3试验结果
为使填方地基充分完成其主固结沉降，实际开始加载时间为2012年8月，4个试验平台加载方式分为八级加载，加载历时101天。其底部应力变化见表3。场地上将要建设的最大荷载建筑物基底应力350kPa，本试验考虑1.2倍的放大因数，最终加载完成后保持所有试验平台底部应力为420kPa（包括平台自重），最终试验平台上部荷载分别为：3.0m×3.0m为3780kN；5.0m×5.Om为10500kN。最后对4个平台均进行短期大量注水，以观测变化规律。
加载结束后继续沉降观测到第319天，得到各分层沉降环的沉降值，由于篇幅有限，这里给出分成沉降1孔和3孔在各层深度处的沉降环与随时间变化规律，如图7～图14所示。
对比尺寸相同湿润状态不同的1号台和4号台的1孔，同一分层处，1号台的沉降环较为明显地大于4号台沉降环，这一现象在浅层处更为明显。这一规律对比2号台和3号台同样可以得出。对比状态相同的1号台和2号台，相同深度处2号台的沉降环的沉降值基本都大于1号台的沉降值，这个现象对比3号台和4号台同样可以得出。4个平台的沉降环都显示出距离地表越近沉降量越大和距离荷载中心越远沉降量越小的沉降趋势。试验末期的短时大量注水对蠕变变形的影响不大。4个平台各沉降环的最终沉降值见表4、表5。
4经验模型
由各平台沉降环的沉降规律可以看出，沉降环在1孔处呈现先缓慢上升，初始沉降缓慢的主要原因是试验平台荷载较小，导致沉降影响深度较小，．结果造成1孔处沉降缓慢，随着加载的继续影响深度加大，沉降速度加速上升，最后沉降环缓慢上升并趋于一个稳定值；而远离荷载中心的3孔处，沉降初期可能会出现负沉降的现象，这主要由于试验平台初始加载时，平台的沉降会导致四周土体的拱起，随着平台的沉降，四周土体会逐渐下沉，最终依然趋于一个稳定值。
目前根据实测数据，利用回归分析方法对地基后期工后沉降和沉降速率以及最终总沉降进行计算是目前解决相关问题的主要手段。由实测数据来估算沉降随时间变化的常用方法有对数函数曲线拟合法、双曲线拟合法、灰色预测法、泊松曲线法等，这里选用正态分布来拟合沉降环变化趋势。
正态分布曲线表达式为：
由以上图表可得，由于沉降环变化趋势呈现“S”状，正态分布曲线的拟合相似度要优于双曲线和指数曲线。
5 结论
1)沉降环初始沉降速率缓慢，随着加载的继续，沉降速率逐渐增加，最终沉降速率再次减慢，沉降值最终趋于一个稳定值。
2)深度越大的沉降环，其沉降值越小；相同应力状态下，距离荷载中心越远，其沉降值越小。湿润状态下，相同深度处，尤其在浅层处的土层沉降值明显大于自然状态下的沉降值，最终所有土层的沉降值都趋于稳定。试验末期，短期大量注水对于土层沉降没有明显影响。
3)干湿状态相同的试验平台，相同应力下，平台底面积越大，相同深度处的土层沉降值越大。
4)应力状态下的土层沉降的变化呈现“S”状，只有正态曲线的变化规律最符合其沉降变化，正态曲线的拟合效果优于其他回归分析曲线。
6[摘要]本文以某钢厂项目为依托，研究了西南地区常见的高填方碳酸盐岩块石地基土在不同深度和不同位置的沉降规律，对现场试验的现象和结果进行了规律性总结。现场高填方碳酸盐岩地基蠕变试验表明：相同荷载下，深度越深的土层，其沉降值越小；而相同深度处的土层，距离荷载中心越远，其沉降值越小；湿润状态下，相同深度处，尤其在浅层处的土层沉降值明显大于自然状态下的沉降值，最终所有土层的沉降值都趋于稳定。最后根据实测数据建立了土层沉降的经验模型。
