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湿陷性黄土地区灰土垫层与防渗膜复合地基研究

郭斌  
【摘要】:湿陷性黄土在我国分布十分广泛,尤以地处西北的黄土特征最为典型,表现为地层全、发育好、地层厚、湿陷特性明显,如甘肃陇东、陇西地区广泛分布着厚度大于10m的自重湿陷性黄土,湿陷等级较高,多为Ⅲ级、Ⅳ级,这对甘肃湿陷性黄土地区变电站基础造成很大威胁,严重制约着甘肃地区经济与社会的发展。为了消除黄土湿陷效应,大厚度湿陷性黄土变电站基础地基处理中常采用破坏原状黄土结构的技术措施,其不能从根本上消除黄土湿陷,也不能充分发挥原有天然地基土的承载能力,同时当处理厚度较大时施工复杂且工程造价高。针对上述湿陷性黄土地基处理方法中存在的问题及其缺陷,本文提出了一种处理湿陷性黄土地基新技术:灰土垫层与防渗膜复合地基,该方法既能改善浅层湿陷性黄土土体性质,提高地基承载力,又能起到很好的阻水效应,源头上消除黄土湿陷,以期为甘肃湿陷性黄土地区变电站基础工程设计提供理论参考与技术支撑。所涉及的具体研究内容如下: (1)在文献调研的基础上对湿陷性黄土的湿陷特性、湿陷机理、湿陷性影响因素、防渗膜的研究现状、复合地基在湿陷性黄土中的应用等进行了分析总结;在综合对比分析灰土垫层与防渗膜的优势下,提出了一种湿陷性黄土地区灰土垫层与防渗膜复合地基处理新技术; (2)基于某一具体工程静载原位试验,结合有限差分数值仿真,对比分析了换填灰土垫层处理湿陷性黄土地基的承载特性及应力应变特性; (3)利用有限差分软件探讨了防渗膜加固湿陷性黄土地基时防渗膜的应力应变特性及其作用机理,为防渗膜在湿陷性黄土地区的应用进行了可行性评价; (4)对独立基础荷载作用下灰土垫层与防渗膜复合地基处理方法在湿陷性黄土地区的可行性及适用范围进行了探讨,结果表明:当E1/E2≤3时,该复合地基承载特性表现为平缓特性,提高地基承载能力作用效果不明显;当3E1/E210时,则表现为过渡特性,提高地基承载能力作用效应一般;当E1/E2≥10时,表现为敏感特性,作用效应显著,此类湿陷性黄土地区采用该地基处理技术能大幅度提高地基承载能力,减小基础变形,可应用该复合地基新技术。对独立基础荷载作用下该复合地基在湿陷性黄土地基中的应力应变及承载特性进行了分析,进一步分析了其影响因素,包括复合地基基体性质及增强体厚度的影响。


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