浅层地基土应用的新途径

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【摘要】本文通过考察目前对浅层地基土的强度和变形研究现状及应用方法，提出了既能够利用浅部低强度地基土作为高层建筑根基的持力层，又能够反映土和工程布局之间相互作用，同时具备简朴、便当、经济、安好等特点的土层围压应用。通过试验测试、工程实践效果证领略这种应用的合理性及有效性。

【关键词】浅层土；工程布局；围压应用；地基

0前言

在千米厚度以上的松散沉积地层中，举行高层建筑地基根基的设计受到关注的焦点内容莫过于解决如何经济合理地做好地基根基设计。随着高层建筑的规划创办，传统的设计理论和方式已经难以对高层建筑地基根基的设计给出合意的解释和诠释。这些建立在桩基和复合地基原理上的设计理论，更加是对于河湖相沉积的、呈薄层及互层状的饱和粉土及粉质粘土层，那么是把根基底板下确定厚度的承载力小于130KPa的该类土层用高强度、低变形量的桩根基方法或高强度加强体为主的复合地基加以处理，这无疑确保了高层建筑的安好，但是在经济、施工便利、简朴等方面失去了优越性。土的三轴强度试验，真三轴强度试验结果说明：土的强度并非定值，而是随土围压力的增高有所增加；土的轴向变形那么随土的围压增加而减弱。本文拟以三轴强度试验为原理，提出围压布局的概括工程设计及思路，利用围压布局将地基土分割为等面积，等体积，土的大型三轴强度试验组合，使得围压布局和土体形成新的共同工作的布局地基，以解决高层建筑地基根基中浅层软土为高层建筑地基利用的现实问题。

1高层建筑地基及设计现状分析

1.1高层建筑地基及设计历史

每次高层建筑的空间和平面的拓展，都为地基根基的设计理论供给了新的研究课题和方向，同时也为土力学研究成果的工程实现供给了应用空间。上世纪80年头初期，在大厚度松散土上建筑高层建筑，根本上以布局力学的理论为依据，提出了以桩内全置换土为主的桩基和列成熟设计理论，施工工艺，检测措施等。但存在的缺乏：①虽然桩基系列具有明显的安好性，但是由于舍弃浅层有确定承载才能、抗变形才能的薄弱土，无疑要求根基的刚度，长度，整体强度加大，故此直接导致根基的工程造价飙升以及施工工艺的繁杂化；②由于桩布局体在地基土内所占的面积比例为10%左右，却承受100%的建筑荷载作用，桩的应用集中效应明显；③桩体外观与土的接触面积有限，大多处境下桩的承载力由土的摩阻力和端阻力，而影响范围之外的土并不能充分供给其强度试验和真三轴剪切试验，对土力学性质和行为的深入探讨有确定的积累，土的宏观、微观试验研究[1]，对于土的微观布局从熟悉方面进一步深化，开头留神到土的应力应变特征。

1.2多层薄弱土根基设计方式

到目前为止，对于浅层土的利用有三种设计方式：①沿袭布局力学理论和集中荷载方式进展下来的桩根基设计，几乎是根基的代名词，绝大多数薄弱地层中的根基采用桩孔内片面或全部的置换土并填充人工高强度材料和实现，籍此将上部荷载通过桩、土的端阻力等传递到土深部以及借助于桩外观与土的摩擦力消散于土内；②以土力学对土应力应变规律研究的最新成果，采用复合地基加固原理力依据的地基加固设计[2]，利用率由原来的10%上升到20%以上[3]。它源于三轴剪切试验对于土在受力过程中变形特性和破坏，特点的微观描述和熟悉[4]及对土固结机理的深化熟悉。展现了以桩侧摩阻力和桩端阻力联合付出于桩承载力的，在原位半置换土的粉喷桩、高压施喷桩、深层搅拌桩等渗透性设计。这些设计虽然对浅层薄弱土的工程实践产生积极的推动作用，但是广泛的利用于高层建筑地基中的地基处理设计尚在探索阶段；③布局力学和土力学理论相对融合的思路，即桩根基和地基处理相结合的混合设计[5]，由此片面地实现了经济、安好、高效的地基根基设计要求和土利用率提高，鲜明受到现代土力学研究成果的影响，地基与根基设计方面又前进了一步。

然而，这些地基根基的设计均疏忽了三轴强度试验中的围压对于土强度和变形的操纵作用，或只针对土的某些特殊性质提出相应的处理措施，更是疏忽了土中围压作用整体性变更土的力学属性的围压布局地基根基形式。

2薄弱土层应用新思路

新的围压布局地基理应是这些熟悉的实质性，结合性反映。新的围压布局地基设计，无疑需要现代土力学中最新研究成果的支持，势必可以为地基根基设计添加新的设计方法以及改善长期以柔土力学研究成果与工程实践的脱节观象。因此，在探讨浅薄弱土应用高层建筑之间，务必建立如下几点熟悉：

2.1薄弱土不能直接作为地基。理由在于没有考虑土中应力场会随着土中应力状态的变更而变化，更没有考虑到薄弱土塑性变形方向大小与应力场变更的关系，甚至一个公认的三轴强度试验土围压力增加直接导致主应力产生的应变裁减，抗剪强度增加的试验事实被疏忽。

2.2土是由固相颗粒孔隙（含浓相、气相、胶结物质等）组构，在通常的工程范围内，可以认为岩矿颗粒、粘土围粒构成了固相颗粒的根本强度单元，并假设根本强度单元在通常的围岩条件下不发生颗粒破坏。

2.4松散土样因孔隙对比大，应力应变曲线中没有峰值应力升观。但是在足够围压力和最大主应力的作用下，体积首先垂直压缩并且压缩变形的增加量的逐步裁减，而无侧向变形的增量。

2.5对于无偏向荷载作用的薄弱地基土，操纵土的侧向变形要比限制垂直沉降意义更大。大量测试资料说明，地基土的侧向变形是沉降、差异变形、倾斜的抉择性因素。

3围岩布局地基的设计

基于上述对土的熟悉，得到浅层薄弱地层地基设计的合理启发，继而形成有效的、与之相适应的地基布局设计思路，即是：

3.1充分反映土所特有的属性，即随时间和环境产生的“布局变形布局破坏循环”。首先，建立具有针对性的、“以土布局破坏过程机理分析—量化评价”为宗旨工程布局的设计概念。其次，在设计更具针对性、系统性与有效性确保经济合理的要求下、对现有的各种地基设计选择适合性的围压布局，结果，在完全得志上述条件的前提下，实现地基土和围压布局共同作用的要求。

3.2实现上述要求，务必对薄弱土侧向变形稳定性实施工程操纵，即限制土的侧向变形并将其通过与土精细结合的布局得以实现。

3.3用系统分析原理对土和围压布局之间的相互作用举行分析，把围压布局视为土中即新布局体系。

3.4以室内土三轴剪切试验原理为指导，辅以原位静荷载试验对围压布局举行足尺寸的观场研究，分别举行软土中无侧限围压布局，存测限围压布局和土布局共同作用的试验，把获得的数条试验压缩曲线作为研究的根据，并作为根本判识依据。

3.5围压布局地基的计算式指导：视围压在布局地基为平匀，各向同性的弹性体，布局地基的分层与原自然地基土想同，依据弹性理论，极限平衡理论、有效应力原理举行地基的承载力特征值、压缩衡量布局强度等计算式指导。

4结论

4.1把当代土力学研究成果应用到地基根基设计中是研究的最终目标。将土变形及强度地过程属性作为地基根基设计的思路鲜明比一味地采用高强度、深部硬土作为地基更加重要。浅层土作为高层建筑地基虽然有不同的缺陷，但是采用围压结设计后，直接作为地基得志建筑要求，同时裁减地基根基的加固和处理的深度。

4.2围压工程设计务必对浅层土的布局强度，影响布局强度的各种因素，工程布局强度、土与工程布局之间相互作用举行全面分析和合理熟悉后举行。

4.3围岩布局并非单纯的原位水泥搅拌桩一种，而是以其布局深度与土层相匹配、与土结合程