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遂宁机场北段高填方地基稳定性研究

李阳  
【摘要】:西南地区机场多位于山区,为满足净空条件及场地条件,机场建设必须进行大规模挖填方。由于机场建设多服务于经济建设,修建机场时考虑经济因素、交通条件等,一般填料及采用挖方区的块碎石土:,填料的特性直接影响到高填方地基的稳定性问题。四川丘陵地区,多发育泥岩,泥岩具有易风化、遇水软化崩解的特性。作为填料,为高填方地基稳定性带来更多的不确定囚素,因此,我们在填方设计之初就应该重视对它的稳定性分析。 遂宁机场跑道全长2600米,宽45米。研究区填方高度最高达38.0m,属高填方机场,研究区北端与胜利堰水库相临近,整平线距库岸边最近距离仅85m,最远距离也仅112m,同时粉砂质泥岩填料自身工程特性较差,因此对高填方边坡的稳定问题研究是十分必要的。 本文以四川遂宁机场北段高填方地基为研究对象,通过研究机场北段高填方地基的工程地质条件,建立高填方地基地质背景,研究高填方地基特性,分析其内部的地基变形机制。通过二维有限元数值模拟分析软件建立概化模型,对高填方地基变形特征进行分析,运用极限平衡及有限元法对填方边坡稳定性进行研究,取得如下成果: 对研究区粉砂质泥岩填料分别在天然条件下、饱水条件下进行压缩试验研究,发现其粘聚力偏大,其主要原因是其碎石类土其特有的一种“假粘聚力”的作用,在新鲜开挖破碎而形成棱角丰富的填料中显得尤为突出,研究认为这种粘聚力的存在是合理的。 运用二维有限元数值分析表明,研究区地基变形以沉降压缩变形为主,坡脚处主要发生剪切变形,在挖填交界处及原地基边坡后缘出现拉应力,在沉降变形的同时为土体横向变形拉出空间,出现水平位移。应力集中主要出现在填筑体与第四系覆盖层交界面区域。该处发生剪切变形,并且由于第四系粉质粘土抗剪能力较弱,剪切力向深部转移,在地基土层内出现最大剪应变集中,该区域内最易发生变形破坏,易沿接触面发生剪切变形,从坡脚处剪出。 在分析其变形特征的基础上,以1-1模型剖面为例分析其高填方地基在不同放坡角度、原地基强度及饱水条件下地基沉降变形特征,并计算各区域内的差异沉降,对高填方地基变形做出相应的评价,并给出相应的工程措施。 运用极限平衡及有限元法对研究区内最易失稳的两条边坡剖面3-3、4-4剖面记性边坡稳定性计算得出,3-3边坡在各种工况下均处于欠稳定状态。4-4边坡运用极限平衡法计算安全系数,天然及坡脚充水7m边坡处于欠稳定状态,坡脚充水14m,边坡处于不稳定状态;采用有限元数值模拟算法可知边坡稳定性差,其安全系数K=0.744,天然状态下即处于不稳定状态,极易失稳。分析其原因,结合该边坡的地质条件认为,该边坡的稳定性计算,有限元算法更为合理。


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