山體地基土體變形特性分析

1、    山體地基土體變形特性分析    劉倩【摘 要】隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，建筑和文化也日益為各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域所關(guān)注，而建筑工程改造的過程中往往會(huì)出現(xiàn)大量技術(shù)問題，因此開展山體地基土體變形特性的分析，可以為我國(guó)建筑項(xiàng)目的穩(wěn)定及發(fā)展做出貢獻(xiàn)。【abstract】with the speed up of urbanization in china， architecture and culture are also increasingly concerned by various industries and fields， and a lot of t

2、echnical problems will occur in the process of building engineering， so to carry out the analysis of the deformation characteristics of mountain soil foundation， can contribute to china's construction project stability and development.【關(guān)鍵詞】山體地基；土體變形特性；技術(shù)分析【keywords】mountain foundation； soil defo

3、rmation characteristics； technical analysistu433 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】a 1673-1069（2017）05-0162-021 引言土體是一種較為天然狀態(tài)下的以復(fù)雜結(jié)構(gòu)存在的散粒體，普遍具有非均質(zhì)性、各向異性以及非連續(xù)性等特殊性質(zhì)。研究數(shù)據(jù)顯示，土體的應(yīng)力和應(yīng)變之間有著明顯的函數(shù)關(guān)系曲線，山體地基的土體變形特性也有其獨(dú)特的算法，因此需要對(duì)山體地基土體變形特性進(jìn)行深入研究，為改善現(xiàn)有工程問題提供理論依據(jù)。2 山體地基土體變形的基本特性分析山體土體是一種結(jié)構(gòu)和組成都較為復(fù)雜的地質(zhì)體，一般由固液氣組成，飽和情況下的土體由水和顆粒物組成，顆粒物之間存在一些具有

4、膠體性質(zhì)的結(jié)狀物，可能其中帶有的粘結(jié)性質(zhì)不同，但是都有傳遞荷載以及形成骨架傳力的性質(zhì)，又稱為土體骨架。外部施加的壓力會(huì)作用于土體本身，其中一部分力會(huì)由土壤內(nèi)部的水分來承擔(dān)，另一部分力會(huì)由土體骨架來承擔(dān)，這也是有效應(yīng)力的概念內(nèi)涵，也是山體地基土體形變的基本特性。有效應(yīng)力是土壤顆粒之間傳遞的荷載量之和與土壤總面積的比值，空隙間水分受到的壓力可以分為靜水壓力和超空隙壓力兩種，其中靜水壓力是本身存在于山體地基中的壓力，超空隙壓力是外部施加壓力時(shí)對(duì)土壤空隙間的水產(chǎn)生的壓力增加量1。在計(jì)算土壤應(yīng)力的時(shí)候可以標(biāo)出對(duì)應(yīng)的曲線，從曲線變化的情況可以觀察出土體在開始加載的時(shí)候有著明顯的直線變化，該區(qū)域的數(shù)量會(huì)隨著

5、壓力的卸載而恢復(fù)原本的數(shù)值，這種土體的形變特性被稱為彈性形變。還有一部分土體會(huì)存在非線性關(guān)系，具備這種特性的土壤往往是由松砂或者粘土構(gòu)成的，因此顯示出較為硬化的變形特性，而密度較大的砂體和超固狀態(tài)下的粘土也會(huì)顯示出非線性的圖示，而該材質(zhì)的土壤變形特性為軟化關(guān)系。在曲線變化的過程中會(huì)出現(xiàn)一個(gè)明顯的峰值，這就說明了在外力加載時(shí)，土體發(fā)生彈性形變之后，還會(huì)出現(xiàn)不可逆轉(zhuǎn)的形變狀態(tài)，而且該曲線也不會(huì)和彈性形變的曲線相重合，因此可以說山地地基土體的形變還存在著非線性以及非彈性的特征。山體地基土體的物理性質(zhì)非常復(fù)雜，需要通過具體的模型來描述山體地基土體的變形特性，目前已知的土體模型都是建立在力學(xué)和物理學(xué)假設(shè)

6、基礎(chǔ)之上的，而且要在研究過程中著重考慮土體的主要性質(zhì)，忽略其次要性質(zhì)，使用較為理想化的模型來展示山體地基土體的變形特性。根據(jù)對(duì)山體地基變形特性的研究可知，其主要性質(zhì)為彈性形變以及塑性形變等，特別是在應(yīng)力加載前后出現(xiàn)的不同狀態(tài)，都可以讓研究員們重新認(rèn)識(shí)土體的特征情況，因此也就形成了一個(gè)從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、彈性到非彈性、簡(jiǎn)單到理想、理想到復(fù)雜的各向異性模型發(fā)展歷程。土體研究的本構(gòu)模型有彈性模型、彈粘塑性模型、彈塑性模型等，其中可以將彈塑性模型分為彈性和塑性兩個(gè)研究方向，二者采取的理論和定律不同，需要研究人員根據(jù)土壤測(cè)量的信息和參數(shù)，選擇適當(dāng)?shù)哪Ｐ蛠硌芯可襟w地基土體的變形特性，為工程項(xiàng)目構(gòu)筑的穩(wěn)定發(fā)展奠定

7、良好的基礎(chǔ)。3 山體地基土體變形特性的實(shí)踐要求3.1 山體地基土體變形特性的材料要求山體地基工程的填土材料和技術(shù)都需要進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制，參與工程的土體材料必須要經(jīng)歷野外實(shí)驗(yàn)才能通過驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)，不能使用含有草皮、沼澤土、淤泥等土壤，液限大于50和塑性指數(shù)大于26的土壤都不能直接作為山體地基的直接填充材料。一般情況來說，含水量或者是最優(yōu)含水量偏差值需要小于2%，而且施工單位應(yīng)當(dāng)在工程鑄造之前對(duì)土壤的含水量進(jìn)行進(jìn)一步測(cè)試，確定好土壤含水率的數(shù)據(jù)，盡量讓其保持在最優(yōu)含水量以下，堆填和攤鋪土壤的過程中還需要對(duì)土壤進(jìn)行灑水，在其水量高于最佳含水量時(shí)應(yīng)進(jìn)行翻晾處理。不同用途和性狀的土壤需要根據(jù)類別分層攤鋪，

8、不能混合使用不同性質(zhì)的土壤填料，在填料的粒徑大于十厘米時(shí)，應(yīng)當(dāng)使用壓實(shí)設(shè)備將硬質(zhì)材料中的大顆粒進(jìn)行破碎。一般情況下，自由膨脹率大于40%和膨脹總率大于1%的土壤都不可以作為山體地基的填充材料，填料六米的坡下不可以使用具有膨脹性質(zhì)的土壤，若已經(jīng)使用，則需要在填料中加入6%的灰質(zhì)以改善土壤的性能。3.2 針對(duì)山體地基土體變形特性的碾壓要求在山體地基工程的施工過程中，使用的常見設(shè)備有壓實(shí)機(jī)、平地機(jī)和推土機(jī)，其中平地機(jī)對(duì)土壤材料填層厚度以及平整性掌握的能力較強(qiáng)，壓實(shí)機(jī)可以對(duì)整體工程的壓實(shí)效果做出顯著貢獻(xiàn)。土壤填料的水分會(huì)隨著壓實(shí)重量做功的加強(qiáng)而減少，土壤密度則會(huì)隨著壓實(shí)力度的增加而增加，因此在土壤材料

9、含水量相同的情況下，壓實(shí)力度越大，山體地基的密度就會(huì)越高，工程項(xiàng)目的穩(wěn)定性和安全性就會(huì)更強(qiáng)。在山體地基工程碾壓過程中，需要根據(jù)先低后高和自內(nèi)而外的順序開展施工工作，在地基碾壓之前，技術(shù)人員需要對(duì)土壤材料的土層厚度、平整度以及含水量進(jìn)行檢查，明確數(shù)據(jù)都在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)后再開始施工工作。壓路機(jī)在碾壓過程中的行駛速度應(yīng)該在每小時(shí)四公里以內(nèi)，并采取縱向進(jìn)退式的碾壓方式，橫向接頭路程之間的重疊部分為半米左右，前后接頭路程之間的重疊部分為一米左右，確保工程構(gòu)筑部分的每一處角度都為碾壓設(shè)備覆蓋。在進(jìn)行壓路設(shè)備的分段碾壓過程中，接頭處應(yīng)當(dāng)制作成一三比例分段的斜坡，碾壓時(shí)的重疊部分為半米，上下接頭的距離在一米以上

10、；在可能出現(xiàn)降雨的情況下，施工單位應(yīng)做好土料表面的松土工作，并且在雨停之后將土料表面層進(jìn)行基本晾曬，在其含水量合格之后才能進(jìn)下一步填筑工作；由于惡劣天氣等其他原因而長(zhǎng)期未施工的山體地基，在重新開工之前應(yīng)當(dāng)對(duì)其表面的土層進(jìn)行翻松和重新碾壓，待土料檢測(cè)結(jié)果合格之后，才能繼續(xù)地基的土體填筑工作。在進(jìn)行山體地基壓實(shí)工作的同時(shí)，應(yīng)時(shí)刻注意觀測(cè)土料表面的沉降情況，避免出現(xiàn)不規(guī)范情況，降雨等氣候和環(huán)境下需要加大觀測(cè)頻率，避免出現(xiàn)由于土體變形特性引發(fā)的地基質(zhì)量問題。4 結(jié)語綜上所述，文章對(duì)山體地基土體的變形特性進(jìn)行了分析，并舉例說明了研究山體地基土體變化規(guī)律的模型選擇，同時(shí)為山體地基工程項(xiàng)目的落實(shí)提供了實(shí)踐性的建議和對(duì)策。目前我國(guó)在山體地基土體變形特性的研究中還存在待解決的問題，首先是土壤內(nèi)