利用能量守恒原理预测地基沉降：原理与应用

本文主要探讨了能量守恒原理在地基沉降计算中的实际应用，作者吴志程来自北京航空航天大学土木工程系。在工程领域，能量守恒被广泛认为是自然界的基本定律，它同样适用于土力学的分析。文章的核心观点是利用能量守恒原理预测地基在施工过程中的沉降变化，以便在建筑设计和施工初期就能得到准确的预估，确保建筑物的安全和正常使用。 通常，基础沉降的计算方法如分层总和法、规范法（GBJ7-89）、应力路径法和司开普敦法则主要关注最终沉降量，但这无法满足工程实践中对沉降随时间和荷载逐渐增加的动态预测需求。因为最终沉降可能需要数年甚至几十年才能完全形成，因此了解施工过程中各阶段的沉降变化是非常关键的。verhulst模型结合实际观测数据和灰色理论试图解决这个问题，但其预测依赖于工程项目的实施，如果预测结果偏大，可能导致设计和施工调整的困难。 文章提出了一种基于能量守恒原理的模型，该模型考虑了建筑物荷载、压缩土体的重力势能减少以及压缩能的增加，通过公式（1）和（2）建立了一个数学表达式。其中，变量如上部结构荷载（Gi）、压缩层土体重力（0G）、每层累计沉降（SiGi）等都被纳入模型中。模型的目标是通过求和这些因素，得出随时间变化的沉降总量，从而提供一个更精确、更具前瞻性的沉降预测。 总结来说，本文旨在通过能量守恒这一通用原理，开发出一种新的工具，帮助工程师在设计和施工阶段提前估算地基沉降，从而避免因沉降问题导致的结构安全风险，提高工程项目的效率和质量。这个方法的实用性与准确性对于现代建筑工程项目管理具有重要意义。