淺層地基土應(yīng)用的新途徑

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【摘要】本文通過考察目前對淺層地基土的強(qiáng)度和變形研究現(xiàn)狀及應(yīng)用方法，提出了既能夠利用淺部低強(qiáng)度地基土作為高層建筑根基的持力層，又能夠反映土和工程布局之間相互作用，同時具備簡樸、便當(dāng)、經(jīng)濟(jì)、安好等特點的土層圍壓應(yīng)用。通過試驗測試、工程實踐效果證領(lǐng)略這種應(yīng)用的合理性及有效性。

【關(guān)鍵詞】淺層土；工程布局；圍壓應(yīng)用；地基

0前言

在千米厚度以上的松散沉積地層中，舉行高層建筑地基根基的設(shè)計受到關(guān)注的焦點內(nèi)容莫過于解決如何經(jīng)濟(jì)合理地做好地基根基設(shè)計。隨著高層建筑的規(guī)劃創(chuàng)辦，傳統(tǒng)的設(shè)計理論和方式已經(jīng)難以對高層建筑地基根基的設(shè)計給出合意的解釋和詮釋。這些建立在樁基和復(fù)合地基原理上的設(shè)計理論，更加是對于河湖相沉積的、呈薄層及互層狀的飽和粉土及粉質(zhì)粘土層，那么是把根基底板下確定厚度的承載力小于130KPa的該類土層用高強(qiáng)度、低變形量的樁根基方法或高強(qiáng)度加強(qiáng)體為主的復(fù)合地基加以處理，這無疑確保了高層建筑的安好，但是在經(jīng)濟(jì)、施工便利、簡樸等方面失去了優(yōu)越性。土的三軸強(qiáng)度試驗，真三軸強(qiáng)度試驗結(jié)果說明：土的強(qiáng)度并非定值，而是隨土圍壓力的增高有所增加；土的軸向變形那么隨土的圍壓增加而減弱。本文擬以三軸強(qiáng)度試驗為原理，提出圍壓布局的概括工程設(shè)計及思路，利用圍壓布局將地基土分割為等面積，等體積，土的大型三軸強(qiáng)度試驗組合，使得圍壓布局和土體形成新的共同工作的布局地基，以解決高層建筑地基根基中淺層軟土為高層建筑地基利用的現(xiàn)實問題。

1高層建筑地基及設(shè)計現(xiàn)狀分析

1.1高層建筑地基及設(shè)計歷史

每次高層建筑的空間和平面的拓展，都為地基根基的設(shè)計理論供給了新的研究課題和方向，同時也為土力學(xué)研究成果的工程實現(xiàn)供給了應(yīng)用空間。上世紀(jì)80年頭初期，在大厚度松散土上建筑高層建筑，根本上以布局力學(xué)的理論為依據(jù)，提出了以樁內(nèi)全置換土為主的樁基和列成熟設(shè)計理論，施工工藝，檢測措施等。但存在的缺乏：①雖然樁基系列具有明顯的安好性，但是由于舍棄淺層有確定承載才能、抗變形才能的薄弱土，無疑要求根基的剛度，長度，整體強(qiáng)度加大，故此直接導(dǎo)致根基的工程造價飆升以及施工工藝的繁雜化；②由于樁布局體在地基土內(nèi)所占的面積比例為10%左右，卻承受100%的建筑荷載作用，樁的應(yīng)用集中效應(yīng)明顯；③樁體外觀與土的接觸面積有限，大多處境下樁的承載力由土的摩阻力和端阻力，而影響范圍之外的土并不能充分供給其強(qiáng)度試驗和真三軸剪切試驗，對土力學(xué)性質(zhì)和行為的深入探討有確定的積累，土的宏觀、微觀試驗研究[1]，對于土的微觀布局從熟悉方面進(jìn)一步深化，開頭留神到土的應(yīng)力應(yīng)變特征。

1.2多層薄弱土根基設(shè)計方式

到目前為止，對于淺層土的利用有三種設(shè)計方式：①沿襲布局力學(xué)理論和集中荷載方式進(jìn)展下來的樁根基設(shè)計，幾乎是根基的代名詞，絕大多數(shù)薄弱地層中的根基采用樁孔內(nèi)片面或全部的置換土并填充人工高強(qiáng)度材料和實現(xiàn)，籍此將上部荷載通過樁、土的端阻力等傳遞到土深部以及借助于樁外觀與土的摩擦力消散于土內(nèi)；②以土力學(xué)對土應(yīng)力應(yīng)變規(guī)律研究的最新成果，采用復(fù)合地基加固原理力依據(jù)的地基加固設(shè)計[2]，利用率由原來的10%上升到20%以上[3]。它源于三軸剪切試驗對于土在受力過程中變形特性和破壞，特點的微觀描述和熟悉[4]及對土固結(jié)機(jī)理的深化熟悉。展現(xiàn)了以樁側(cè)摩阻力和樁端阻力聯(lián)合付出于樁承載力的，在原位半置換土的粉噴樁、高壓施噴樁、深層攪拌樁等滲透性設(shè)計。這些設(shè)計雖然對淺層薄弱土的工程實踐產(chǎn)生積極的推動作用，但是廣泛的利用于高層建筑地基中的地基處理設(shè)計尚在探索階段；③布局力學(xué)和土力學(xué)理論相對融合的思路，即樁根基和地基處理相結(jié)合的混合設(shè)計[5]，由此片面地實現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)、安好、高效的地基根基設(shè)計要求和土利用率提高，鮮明受到現(xiàn)代土力學(xué)研究成果的影響，地基與根基設(shè)計方面又前進(jìn)了一步。

然而，這些地基根基的設(shè)計均疏忽了三軸強(qiáng)度試驗中的圍壓對于土強(qiáng)度和變形的操縱作用，或只針對土的某些特殊性質(zhì)提出相應(yīng)的處理措施，更是疏忽了土中圍壓作用整體性變更土的力學(xué)屬性的圍壓布局地基根基形式。

2薄弱土層應(yīng)用新思路

新的圍壓布局地基理應(yīng)是這些熟悉的實質(zhì)性，結(jié)合性反映。新的圍壓布局地基設(shè)計，無疑需要現(xiàn)代土力學(xué)中最新研究成果的支持，勢必可以為地基根基設(shè)計添加新的設(shè)計方法以及改善長期以柔土力學(xué)研究成果與工程實踐的脫節(jié)觀象。因此，在探討淺薄弱土應(yīng)用高層建筑之間，務(wù)必建立如下幾點熟悉：

2.1薄弱土不能直接作為地基。理由在于沒有考慮土中應(yīng)力場會隨著土中應(yīng)力狀態(tài)的變更而變化，更沒有考慮到薄弱土塑性變形方向大小與應(yīng)力場變更的關(guān)系，甚至一個公認(rèn)的三軸強(qiáng)度試驗土圍壓力增加直接導(dǎo)致主應(yīng)力產(chǎn)生的應(yīng)變裁減，抗剪強(qiáng)度增加的試驗事實被疏忽。

2.2土是由固相顆?？紫叮ê瑵庀?、氣相、膠結(jié)物質(zhì)等）組構(gòu)，在通常的工程范圍內(nèi)，可以認(rèn)為巖礦顆粒、粘土圍粒構(gòu)成了固相顆粒的根本強(qiáng)度單元，并假設(shè)根本強(qiáng)度單元在通常的圍巖條件下不發(fā)生顆粒破壞。

2.4松散土樣因孔隙對比大，應(yīng)力應(yīng)變曲線中沒有峰值應(yīng)力升觀。但是在足夠圍壓力和最大主應(yīng)力的作用下，體積首先垂直壓縮并且壓縮變形的增加量的逐步裁減，而無側(cè)向變形的增量。

2.5對于無偏向荷載作用的薄弱地基土，操縱土的側(cè)向變形要比限制垂直沉降意義更大。大量測試資料說明，地基土的側(cè)向變形是沉降、差異變形、傾斜的抉擇性因素。

3圍巖布局地基的設(shè)計

基于上述對土的熟悉，得到淺層薄弱地層地基設(shè)計的合理啟發(fā)，繼而形成有效的、與之相適應(yīng)的地基布局設(shè)計思路，即是：

3.1充分反映土所特有的屬性，即隨時間和環(huán)境產(chǎn)生的“布局變形布局破壞循環(huán)”。首先，建立具有針對性的、“以土布局破壞過程機(jī)理分析—量化評價”為宗旨工程布局的設(shè)計概念。其次，在設(shè)計更具針對性、系統(tǒng)性與有效性確保經(jīng)濟(jì)合理的要求下、對現(xiàn)有的各種地基設(shè)計選擇適合性的圍壓布局，結(jié)果，在完全得志上述條件的前提下，實現(xiàn)地基土和圍壓布局共同作用的要求。

3.2實現(xiàn)上述要求，務(wù)必對薄弱土側(cè)向變形穩(wěn)定性實施工程操縱，即限制土的側(cè)向變形并將其通過與土精細(xì)結(jié)合的布局得以實現(xiàn)。

3.3用系統(tǒng)分析原理對土和圍壓布局之間的相互作用舉行分析，把圍壓布局視為土中即新布局體系。

3.4以室內(nèi)土三軸剪切試驗原理為指導(dǎo)，輔以原位靜荷載試驗對圍壓布局舉行足尺寸的觀場研究，分別舉行軟土中無側(cè)限圍壓布局，存測限圍壓布局和土布局共同作用的試驗，把獲得的數(shù)條試驗壓縮曲線作為研究的根據(jù)，并作為根本判識依據(jù)。

3.5圍壓布局地基的計算式指導(dǎo)：視圍壓在布局地基為平勻，各向同性的彈性體，布局地基的分層與原自然地基土想同，依據(jù)彈性理論，極限平衡理論、有效應(yīng)力原理舉行地基的承載力特征值、壓縮衡量布局強(qiáng)度等計算式指導(dǎo)。

4結(jié)論

4.1把當(dāng)代土力學(xué)研究成果應(yīng)用到地基根基設(shè)計中是研究的最終目標(biāo)。將土變形及強(qiáng)度地過程屬性作為地基根基設(shè)計的思路鮮明比一味地采用高強(qiáng)度、深部硬土作為地基更加重要。淺層土作為高層建筑地基雖然有不同的缺陷，但是采用圍壓結(jié)設(shè)計后，直接作為地基得志建筑要求，同時裁減地基根基的加固和處理的深度。

4.2圍壓工程設(shè)計務(wù)必對淺層土的布局強(qiáng)度，影響布局強(qiáng)度的各種因素，工程布局強(qiáng)度、土與工程布局之間相互作用舉行全面分析和合理熟悉后舉行。

4.3圍巖布局并非單純的原位水泥攪拌樁一種，而是以其布局深度與土層相匹配、與土結(jié)合程