由于剪切波速反映了土体中横波传播的速度，当外界荷载施加到地基上时，荷载通过土体以剪切波的形式传播。剪切波速的大小将直接影响到荷载传递的速度，从而影响沉降信号的传播速度和传播时间。因此，在沉降时间效应求解与分析的过程中，需要考虑剪切波速对单桩沉降的影响，以此帮助确定沉降信号的延迟时间，即明确单桩沉降量达到稳定状态所耗费的时间。

由于在变电站场地的复合地基设计中需要考虑土体的力学特性和沉降行为，因此通过分析剪切波速的影响，可以更准确地评估桩侧土体的刚度和弹性模量，进而在搅拌桩的施工过程中，预测桩侧土体的动力响应和沉降时间效应，为施工监测提供指导。

在相同荷载下，桩侧土体的剪切波速分别为110 m/s、140 m/s、170 m/s时，分析不同剪切波速对220 kV变电站场地地基单桩沉降的影响，得出沉降—时间（s-t）曲线，见图4。

图4 桩侧土体剪切波速对沉降—时间（s-t）曲线的影响Fig.4 Influence of shear wave velocity of pile side soil on settlement-time（s-t）curves

分析图4可知，地基单桩周围土体受到地基单桩桩顶静荷载力作用时，随着时间增大，会发生一定幅度的沉降。当220 kV变电站场地地基单桩桩顶在荷载力作用下，随时间增大，单桩桩顶沉降量先上升后趋于平缓趋势，最后收敛于一个固定值。这是因为初始阶段，土体的初始压密和调整，单桩桩顶沉降量会逐渐增加。在一定时间后，土体经历了初期压缩和重新排列过程，达到了一个新的平衡状态，变形便会逐渐趋于平缓并收敛；当桩侧土体剪切波速最大即170 m/s时，在25×10² s后单桩桩顶沉降量趋于平稳且沉降量最小，其所耗费时间最低。这是因为高剪切波速的土体具有较高的刚度和抗压强度，对荷载力的响应能力较强，能够有效减小沉降量。这种土体具有较好的变形抵抗能力，导致在相同时间下沉降量较低，耗费的时间也较短。

在相同荷载下，桩侧土体剪切波速对沉降稳定后的桩身侧摩阻力曲线，见图5。

分析图5可知，桩身侧摩阻力曲线呈现先增加到达最大值后，随深度升高而缓慢降低。剪切波速和桩身侧摩阻力在浅部位置、深部位置分别成正比和反比。出现这种变化趋势是因为在靠近地表的浅部位置，土体的密实程度较高，而且土体与桩身的接触面积也较大，因此摩阻力较大。在深部位置，土体的密实程度相对较低，土体与桩身的接触面积减小，从而导致摩阻力逐渐降低。剪切波速是土体刚度的反映，而在浅部位置，由于土体的密实程度较高，土体刚度较大，因此剪切波速与桩身侧摩阻力成正比。而在深部位置，土体密实程度相对较低，土体刚度逐渐降低，导致剪切波速与桩身侧摩阻力成反比。

图5 桩身侧摩阻力曲线Fig.5 Side friction resistance curves of pile body

在相同荷载下，桩侧土体剪切波速对沉降稳定后桩身轴力曲线，见图6。

图6 桩身轴力曲线Fig.6 Axial force curves of pile body

分析图6可知，同等位置下，剪切波速和220 kV变电站场地地基桩身轴力成反比。当剪切波速为170 m/s时，桩身轴力最小，同时剪切波速的增加会降低单桩沉降量，使得端阻力降低；桩身轴力受桩顶位置影响，当桩身向下，会受到侧摩擦阻力影响，导致桩身轴力降低。

在相同荷载下，在不同的桩侧土体的内摩擦角时，分析内摩擦角对220 kV变电站场地地基单桩沉降的影响，得出沉降—时间（s-t）曲线，见图7。

图7 桩侧土体内摩擦角对沉降—时间（s-t）曲线的影响Fig.7 Influence of internal friction angle of pile side soil on settlement-time（s-t）curves

分析图7可知，当220 kV变电站场地地基单桩桩顶在荷载力作用下，随时间增大，单桩桩顶沉降量先上升后趋于平缓趋势，最后收敛于一个固定值。这是因为在初始阶段，土体受到荷载力的压实作用，单桩桩顶的沉降量逐渐增加。然后，随着土体的继续调整和变形，土体力学平衡，因此桩顶沉降量逐渐趋于平缓，最终收敛于一个固定值。当桩侧土体内摩擦角最大时，在短时间内单桩桩顶沉降量趋于平稳且沉降量最小。这是因为具有较大内摩擦角的土体能够提供较大的抗剪强度，以减小桩身侧壁与土体之间的相对位移，从而减小沉降量。

在相同荷载下，桩侧土体内摩擦角对沉降稳定后的桩身侧摩阻力曲线，见图8。

图8 桩身侧摩阻力曲线Fig.8 Side friction resistance curves of pile body

分析图8可知，在0 m至-10 m时，桩身侧摩阻力和内摩擦角成正比，-10 m以下桩身侧摩阻力和内摩擦角成反比；当H位置为-9m时，侧摩阻力为22 kN/m，此时三种摩擦角沉降量一样，说明，此时内摩擦角对侧摩阻力影响较小。

在相同荷载下，分析桩侧土体内摩擦角对沉降稳定后桩身轴力曲线的影响，见图9。

图9 桩身轴力曲线Fig. 9 Axial force curves of pile body

分析图9可知，因内摩擦角和220 kV变电站场地地基单桩沉降量成反比，导致内摩擦角和桩身轴力成反比，端阻力亦与内摩擦角成反比。

在相同荷载下，分析不同桩身混凝土弹性模量对220 kV变电站场地地基单桩沉降的影响，得出沉降—时间（s-t）曲线，见图 10。

图 10 桩身混凝土弹性模量对沉降—时间（s-t）曲线影响Fig.10 Influence of elastic modulus of pile concrete on settlement-time（s-t）curves

分析图 10可知，220 kV变电站场地地基单桩桩顶在荷载力作用下，随时间增大，单桩桩顶沉降量先上升后趋于平缓趋势，最后收敛于一个固定值，弹性模量增加时，单桩桩顶沉降量会随之降低。这是因为弹性模量是材料刚度的度量，即材料对应变的抵抗能力。当弹性模量较高时，材料具有较大的刚度，能够更好地抵抗荷载力引起的变形，从而减小桩顶的沉降量。但是沉降量趋于稳定的时间不受桩身混凝土弹性模量的影响。这可能是因为沉降量趋于稳定的时间主要与土体的变形和调整过程有关，而不是与桩身混凝土的稳定时间有关。

在相同荷载下，桩身截面半径分别为0.25 m、0.35 m、0.45 m时，分析不同下层土厚度对220 kV变电站场地地基单桩沉降的影响，得出结果见图 11。

图 11 下层土厚度对桩顶沉降稳定值和稳定时间的影响Fig.11 Influence of subsoil thickness on settlement stability value and stability time of pile top

分析图 11（a）可知，下层土厚度与沉降稳定时间成反比，当土层厚度一样时，桩身横截面半径最大时，其沉降稳定时间最低；分析图 11（b）可知，随着下层土体厚度升高，对应的沉降稳定值呈下降趋势。这是因为下层土体的存在能够分担上层土体的荷载，减小了上层土体的变形和沉降。通过增加下层土体的厚度，相同的荷载作用下上层土体的应力会减小，从而导致沉降稳定值的下降。当桩身横截面半径为最大时，沉降稳定值下降幅度比较小。这是因为桩身横截面半径的增大可以增加桩的刚度和抗弯承载力，从而减小了桩身的变形和沉降。较大的横截面半径能够提供更大的承载面积，使得荷载分布更均匀，减少了局部应力集中，从而减小了桩身周围土体的变形和沉降。