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1、2022年浅层地基土应用的新途径 2、高层建筑地基及设计现状分析 2.1高层建筑地基及设计历史 每次高层建筑的空间和平面的拓展,都为地基基础的设计理论供应了新的探讨课题和方向,同时也为土力学探讨成果的工程实现供应了应用空间。上世纪80年头初期,在大厚度松散土上建筑高层建筑,基本上以结构力学的理论为依据,提出了以桩内全置换土为主的桩基和列成熟设计理论,施工工艺,检测措施等。但存在的不足:虽然桩基系列具有明显的平安性,但是由于舍弃浅层有肯定承载实力、抗变形实力的懦弱土,无疑要求基础的刚度,长度,整体强度加大,故此干脆导致基础的工程造价飙升以及施工工艺的困难化;由于桩结构体在地基土内所占的面积比例为
2、10%左右,却担当101%的建筑荷载作用,桩的应用集中效应明显;桩体表面与土的接触面积有限,大多状况下桩的承载力由土的摩阻力和端阻力,而影响范围之外的土并不能充分供应其强度试验和真三轴剪切试验,对土力学性质和行为的深化探讨有肯定的积累,土的宏观、微观试验探讨【1】,对于土的微观结构从相识方面进一步深化,起先留意到土的应力应变特征。 2.2多层懦弱土基础设计方式 到目前为止,对于浅层土的利用有三种设计方式:沿袭结构力学理论和集中荷载方式发展下来的桩基础设计,几乎是基础的代名词,绝大多数懦弱地层中的基础采纳桩孔内部分或全部的置换土并填充人工高强度材料和实现,籍此将上部荷载通过桩、土的端阻力等传递到
3、土深部以及借助于桩表面与土的摩擦力消散于土内。以土力学对土应力应变规律探讨的最新成果,采纳复合地基加固原理力依据的地基加固设计【2】,利用率由原来的10%上升到20%以上【3】。它源于三轴剪切试验对于土在受力过程中变形特性和破坏,特点的微观描述和相识【4】及对土固结机理的深化相识。出现了以桩侧摩阻力和桩端阻力联合贡献于桩承载力的,在原位半置换土的粉喷桩、高压施喷桩、深层搅拌桩等渗透性设计。这些设计虽然对浅层懦弱土的工程实践产生主动的推动作用,但是广泛的利用于高层建筑地基中的地基处理设计尚在探究阶段。结构力学和土力学理论相对融合的思路,即桩基础和地基处理相结合的混合设计【5】,由此部分地实现了经
4、济、平安、高效的地基基础设计要求和土利用率提高,明显受到现代土力学探讨成果的影响,地基与基础设计方面又前进了一步。 然而,这些地基基础的设计均忽视了三轴强度试验中的围压对于土强度和变形的限制作用,或只针对土的某些特别性质提出相应的处理措施,更是忽视了土中围压作用整体性变更土的力学属性的围压结构地基基础形式。 3、懦弱土层应用新思路 新的围压结构地基应当是这些相识的实质性,结合性反映。新的围压结构地基设计,无疑须要现代土力学中最新探讨成果的支持,势必可以为地基基础设计增加新的设计方法以及改善长期以柔土力学探讨成果与工程实践的脱节观象。因此,在探讨浅懦弱土应用高层建筑之间,必需建立如下几点相识:
5、懦弱土不能干脆作为地基。缘由在于没有考虑土中应力场会随着土中应力状态的变更而改变,更没有考虑到懦弱土塑性变形方向大小与应力场变更的关系,甚至一个公认的三轴强度试验土围压力增加干脆导致主应力产生的应变削减,抗剪强度增加的试验事实被忽视。 土是由固相颗粒孔隙组构,在通常的工程范围内,可以认为岩矿颗粒、粘土围粒构成了固相颗粒的基本强度单元,并假设基本强度单元在通常的围岩条件下不发生颗粒破坏。 三轴强度试验中,土的初始孔隙比对土的应力应变有很大的影响,初始孔隙比越小,围压力越大,最大主应力越大。相同的土大于不同围压作用下,主应力1不变,且12=3条件下,峰值强度和屈服强度随着围压的上升而增加;主应力对
6、应的变形1则随着围压上升相应的削减。 松散土样因孔隙比较大,应力应变曲线中没有峰值应力升观。但是在足够围压力和最大主应力的作用下,体积首先垂直压缩并且压缩变形的增加量的渐渐削减,而无侧向变形的增量。 对于无偏向荷载作用的懦弱地基土,限制土的侧向变形要比限制垂直沉降意义更大。大量测试资料表明,地基土的侧向变形是沉降、差异变形、倾斜的确定性因素。 4、围岩结构地基的设计 基于上述对土的相识,得到浅层懦弱地层地基设计的合理启发,继而形成有效的、与之相适应的地基结构设计思路,即是: 充分反映土所特有的属性,即随时间和环境产生的结构变形结构破坏循环。首先建立具有针对性的、以土结构破坏过程机理分析量化评价
7、为宗旨工程结构的设计概念。其次在设计更具针对性、系统性与有效性确保经济合理的要求下、对现有的各种地基设计选择相宜性的围压结构,最终在完全满意上述条件的前提下,实现地基土和围压结构共同作用的要求。 实现上述要求,必需对懦弱土侧向变形稳定性实施工程限制,即限制土的侧向变形并将其通过与土紧密结合的结构得以实现。 用系统分析原理对土和围压结构之间的相互作用进行分析,把围压结构视为土中即新结构体系。 以室内土三轴剪切试验原理为指导,辅以原位静荷载试验对围压结构进行足尺寸的观场探讨,分别进行软土中无侧限围压结构,存测限围压结构和土结构共同作用的试验,把获得的数条试验压缩曲线作为探讨的依据,并作为基本判识依
8、据。 围压结构地基的计算式指导:视围压在结构地基为匀称,各向同性的弹性体,结构地基的分层与原自然地基土想同,依据弹性理论,极限平衡理论、有效应力原理进行地基的承载力特征值、压缩衡量结构强度等计算式指导。 5、结论 把当代土力学探讨成果应用到地基基础设计中是探讨的最终目标。 将土变形及强度地过程属性作为地基基础设计的思路明显比一味地采纳高强度、深部硬土作为地基更加重要。浅层土作为高层建筑地基虽然有不同的缺陷,但是采纳围压结设计后,干脆作为地基满意建筑要求,同时削减地基基础的加固和处理的深度。 围压工程设计必需对浅层土的结构强度,影响结构强度的各种因素,工程结构强度、土与工程结构之间相互作用进行全
9、面分析和合理相识后进行。 围岩结构并非单纯的原位水泥搅拌桩一种,而是以其结构深度与土层相匹配、与土结合程度高、经济、平安、易行为标准选用,这方面接着探究的空间相当宽广。可在任何形态的基础、随意深度的薄层软土层中运用。 浅土层作为地基的设计方法许多,但满意高层建筑要求的设计方法还没有系统化。本文把围压增加土强度效应与工程结构奇妙结合一起,用简洁的方法解决了困扰的、困难的问题,可见进一步深化探究意义显著。 参考文献:【1】宰金珉,宰金璋。高层建筑基础分析与设计北京:中国建筑与工业出版社,11014:110.【2】曾国熙,卢肇钧等、地基处理手册。北京:中国建筑工业出版社,11013:339442【3】陈仲颐,叶书麟等。基础工程学。北京:中国建筑工业出版社,11013:90116【4】闫明礼,王名山等。多桩型复合地基设计计算方法探讨,2003、5:352355【5】葛修润,任建喜等。岩土损伤力学宏细观试验探讨。北京:科学出版社,2004:277 第6页 共6页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页
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