山區(qū)機場高填方地基變形和穩(wěn)定性分析.pdf

1、在“18億畝耕地”不能觸碰的紅線下，山區(qū)城鎮(zhèn)化和“一帶一路”戰(zhàn)略實施所需要的建設(shè)用地大多通過削山填溝造地解決；然而部分填方工程的最大填方高度及“三面兩體兩水”問題不斷刷新，由此引發(fā)了一系列新的巖土工程問題，其中最突出的核心難題就是高填方地基變形計算和高填方邊坡穩(wěn)定性分析?；诖?，依托隴南成州民用機場高填方工程，以非飽和土力學(xué)為基礎(chǔ)，采用多種研究方法和高新先進(jìn)技術(shù)，深入探索了山區(qū)高填方地基處理，全面揭示了混合料填筑土體的變形、強度及持水特

2、性，系統(tǒng)分析了高填方施工過程和工后變形時空變化規(guī)律，重點解決了高填方地基變形計算和穩(wěn)定性評價等問題。研究成果不僅可以用于相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)制定、為類似高填方工程提供科學(xué)依據(jù)，而且具有重要的理論價值和顯著的社會經(jīng)濟(jì)效益。論文完成的主要工作、創(chuàng)新點及獲得結(jié)論如下：
　　（1）基于試驗段進(jìn)行的填料配比試驗、原地基處理試驗、填筑體壓實試驗、挖填交界處理等系列試驗，發(fā)現(xiàn)高填方原地基中的粉質(zhì)粘土層是地基中相對軟弱層，對高填方地基沉降與差異沉降及地基

3、穩(wěn)定性控制起著決定性作用；給出了不同厚度軟基強夯處理工藝參數(shù)和填筑體壓實、挖填交界面處理及質(zhì)量控制建議；建立了強夯有效加固范圍和加固影響范圍計算方法；提出了填筑體壓實施工過程監(jiān)控系統(tǒng)，可為高填方地基大面積動態(tài)信息化設(shè)計和施工提供科學(xué)依據(jù)；
　　（2）對土石混合料填筑體及挖填交界處土體進(jìn)行現(xiàn)場原位剪切試驗，發(fā)現(xiàn)泥巖與土體接觸帶或縫隙是薄弱區(qū)域，最先可能演化為凹凸?fàn)罴羟忻?；挖填交界處的邊坡比大面積填筑體邊坡更容易發(fā)生剪切破壞，施工過程

4、中應(yīng)加強處理。通過室內(nèi)直接剪切試驗、高壓壓縮試驗，給出了大面積填方施工填料控制建議，建立了一種考慮填方土體初始狀態(tài)的抗剪強度算法和沉降變形算法。通過系列三軸試驗，深入揭示了原地基土體和混合料填筑體的強度、變形與持水特性，為本構(gòu)模型修正和數(shù)值模擬計算奠定了理論基礎(chǔ)；
　?。?）伴隨施工過程，首次在試驗段設(shè)計并安裝了山區(qū)高填方無線遠(yuǎn)程綜合監(jiān)測系統(tǒng)，揭示了加載期和工后一定時間內(nèi)原地基土體和填筑體的沉降、變形、孔隙水壓力及土壓力等時空演化

5、規(guī)律，取得了一系列新的認(rèn)識。同時，在全場區(qū)典型部位進(jìn)行常規(guī)工后變形監(jiān)測，基于現(xiàn)場監(jiān)測給出了高填方工后沉降和差異沉降控制建議，通過現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)對工后沉降進(jìn)行預(yù)測分析，為合理確定機場道面開始施工時間及評價道面使用年限內(nèi)的工后沉降提供科學(xué)依據(jù)；
　　（4）在室內(nèi)外試驗完成的基礎(chǔ)上，建立了基于分層總和法計算高填方地基豎向沉降和側(cè)向變形的理論表達(dá)式，解決了高填方地基變形計算問題；采用MATLAB軟件編寫了山區(qū)高填方地基變形計算程序，經(jīng)對比證

6、明算法正確合理。采用有限元軟件模擬分析發(fā)現(xiàn)，在施工期應(yīng)嚴(yán)格控制填方地基的沉降與差異沉降；工后第一年沉降約占工后沉降的60%，工后第二年沉降量約占工后沉降的30%，工后3~5年沉降量約占工后沉降的10%，工后沉降總體不超過20cm；工后第一年不應(yīng)進(jìn)行道面施工，條件允許時應(yīng)放置1~2個雨季；
　　（5）對高填方邊坡滑移變形過程進(jìn)行監(jiān)測和反演分析發(fā)現(xiàn)，山區(qū)高填方邊坡變形以沉降為主、兼有明顯水平側(cè)向位移，屬于典型的人工加載的“后推式”滑移