黄土地区非均匀填挖场地地基变形规律研究

发布时间：2020-11-15 21:05

　　 近几年随着西部地区的快速发展,其工程建设也被推向一个新高度,广泛存在于西部地区的黄土和黄土状土却在这些地区的工程建设中造成了诸多问题。由于西部地区地势高低差异较大,黄土分布广泛,水土流失严重,在日益增多的工程建设中,为保证建筑面积,扩大建筑场地,工程中逐渐出现了大面积的大厚度非均匀填挖场地。这些场地的出现虽缓解了用地紧张,城市拥挤等问题,但相应的也出现了与地基变形相关的病害问题,对于黄土地区大厚度填挖场地相关问题的研究迫在眉睫。本文以兰州九洲城住宅小区地基变形整治项目为依托,针对填土地区地基变形的相关问题,采用MIDAS-GTS岩土软件进行数值模拟,对非均匀填挖场地的相关病害问题进行模拟研究,提出针对该项目病害整治的工程措施,并对其进行数值模拟验证,旨在为类似非均匀填挖场地的设计施工及变形预测提供实际工程意义。本文的主要结论如下:(1)首先对非均匀填挖场地在不同填筑方式下,受自重、加载及浸水作用发生的变形规律进行了模拟计算,分析研究后可得:自重、加载及浸水对强风化砂岩和中风化砂岩影响甚微,可忽略不计;不论是水平填筑、斜向填筑或者台阶式填筑,填筑方式对土体的总变形量影响较少;加载条件下土体沉降变形加速,但受附加荷载作用产生的变形量对填土场地的影响比自然沉降要小,可见加载只对土体的沉降速率有影响;在土体浸水后,场地沉降变形急剧增大,说明浸水对黄土地区非均匀填土场地的影响很大。(2)通过分析填筑方式对场地沉降变形的影响,引出对大厚度填挖场地在不同地势条件下,受自重、附加荷载及浸水作用的整体变形规律的研究。模拟主要分水平、沟形和台阶场地,对其进行填筑后,分别分析三种地势条件下,填土场地发生沉降或湿陷变形的规律,由分析可知,三种填筑方式下,沉降变形都发生在填土深度最大处,自重作用和附加荷载对填土的总沉降量影响较小,在施工中可通过对场地进行预压予以减小或消除;而浸水作用下的填土场地则变形量巨大,由此可知,在黄土地区大厚度填土场地的施工中一定要做好场地的防排水措施。(3)结合对填土场地不同条件不同工况的数值模拟计算,对九州城住宅小区的病害地基进行了分析,可知该建筑场地在施工前存在较大地形差异,建设时对其进行填挖处理并修建使用后,场地出现了地基不均匀沉降或局部浸水沉陷等现象,基础各部分的沉降或沉陷量大小不一,引起上部结构之中相应的产生额外的应力和变形。究其原因为原填筑场地底面起伏较大,上部填土厚度较大、不均匀且具有强烈的湿陷性,受地表水下渗、管道破裂出水浸湿影响后,土体结构发生破坏,强度迅速降低,地基发生了显著沉降变形,引起上部结构开裂倾斜。(4)以九洲城住宅小区某一病害地基为例进行数值模拟计算,取自重作用、加载作用及局部浸水作用进行模拟,设置对照组,进行沉降变形规律和应力分析,由结果可知,地基处理可以极大程度的减少填土场地的沉降变形;不同的填筑方式不仅影响沉降变形的速率,且影响土层中的应力分布;局部浸水后可知,填土于地基内部发生较大变形,继而引发建筑底部桩基和筏板发生变形,导致建筑物发生开裂、倾斜、下沉等。(5)针对该小区地基病害原因,提出相关整治措施进行治理,之后通过数值模拟,对进行加固处理后的地基进行了模拟计算分析,结果表明,整治后的地基土稳定,桩和筏板受力均匀,地基整体和局部均未发生变形,地基加固措施较好。
【学位单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU753
【部分图文】：

1.1 研究背景及意义近年来，随着西部大开发战略的提出以及实施，我国西部地区的经济和社会发展取得相当大的进展，由此带动了城市建设、环境保护、人口发展等，在社会各方面快速发展的同时，也遭遇到源源不断的难题，但难题也是机遇。在这个契机下，西部地区大力开展城市建设，从住宅到出行，从基础设施建设到生态系统保护，用以满足国家和人民日益增长的各项需求。但众所周知，我国中西部地区虽然地广人稀，土地资源较其他地区丰富，但其地质地貌复杂，物资相对匮乏，且这里黄土遍布，尤以西北部黄土高原地区为最，这也导致该地区成为世界闻名的生态最为脆弱，水土流失最为严重的地区之一，造成这种现象的原因究根结底是黄土特殊的工程物理力学性质。黄土本身所具有的遇水湿陷性，与其极高的孔隙率和极强的透水性分不开，由于极不稳定的工程性质和在西部地区的大量分布，在黄土地区大兴土木进行建设，便遭遇了如：地基变形沉降、浸水湿陷、上部结构因其下部沉降或沉陷发生变形裂缝甚至损毁等工程问题，如图 1.1~1.4 所示，因此解决与黄土的相关的病害问题便显得尤为重要。

1.1 研究背景及意义近年来，随着西部大开发战略的提出以及实施，我国西部地区的经济和社会发展取得相当大的进展，由此带动了城市建设、环境保护、人口发展等，在社会各方面快速发展的同时，也遭遇到源源不断的难题，但难题也是机遇。在这个契机下，西部地区大力开展城市建设，从住宅到出行，从基础设施建设到生态系统保护，用以满足国家和人民日益增长的各项需求。但众所周知，我国中西部地区虽然地广人稀，土地资源较其他地区丰富，但其地质地貌复杂，物资相对匮乏，且这里黄土遍布，尤以西北部黄土高原地区为最，这也导致该地区成为世界闻名的生态最为脆弱，水土流失最为严重的地区之一，造成这种现象的原因究根结底是黄土特殊的工程物理力学性质。黄土本身所具有的遇水湿陷性，与其极高的孔隙率和极强的透水性分不开，由于极不稳定的工程性质和在西部地区的大量分布，在黄土地区大兴土木进行建设，便遭遇了如：地基变形沉降、浸水湿陷、上部结构因其下部沉降或沉陷发生变形裂缝甚至损毁等工程问题，如图 1.1~1.4 所示，因此解决与黄土的相关的病害问题便显得尤为重要。

图 1.3 黄土边坡失稳 图 1.4 黄土地基上部建筑物开裂针对以上问题，本文以“黄土地区非均匀填挖场地变形规律研究”为题，以兰州九洲城住宅小区地基变形整治项目为依托，针对工程项目本身存在的问题，使用Midas GT岩土软件进行数值模拟，对非均匀填挖场地在自重状态下、施工完成后以及建筑物修筑完毕投入使用后的地基沉降变形规律进行模拟研究，并对病害整治结束后地基的变形进行监控和预测，由此提出对该项目日后的防护措施，其成果也将为类似非均匀填挖场地的设计施工及变形预测提供参考。1.2 研究对象及范围近年来，得益于国家对西部发展的支持，原本发展较落后的湿陷性黄土地区，在工程建设飞速发展的同时，也逐渐出现了以大厚度湿陷性黄土为代表的一系列问题。随着这些地区建设项目和规模的增多增大，从低阶地发展到高阶地，由河谷平原往黄土塬梁、峁拓展的工程措施应运而生，开山填洼、人工造地逐渐成为用地紧张最主要的解决办法，但大规模的建设带来了发展的同时，也催生了与大厚度黄土填挖及湿陷性黄土变形相关的一系列问题，为这些地区的建设带来了历史机遇的同时也带来了新的挑战。由
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本文编号：2885204