機場高填土地基工后不均勻沉降指標研究

發布時間：2019-10-22所屬分類：建筑師職稱論文瀏覽：1次

摘 要： 摘 要：現階段我國的城市化發展速度越來越快，交通事業的建設也已經呈現出一派欣欣向榮的發展態勢，不僅僅是火車站、高鐵這類陸運交通樞紐的發展，而且機場的建設也已經發展得越來越成熟。但是機場在建設的過程中往往需要大量的地基填埋處理，尤其是高填土機

　　摘　要：現階段我國的城市化發展速度越來越快，交通事業的建設也已經呈現出一派欣欣向榮的發展態勢，不僅僅是火車站、高鐵這類陸運交通樞紐的發展，而且機場的建設也已經發展得越來越成熟。但是機場在建設的過程中往往需要大量的地基填埋處理，尤其是高填土機場這類地形不復雜的區域，由于地貌問題，填充體和基礎的沉降和不均勻問題變得越來越明顯。現階段將從實際的角度出發對其進行研究分析，促進交通事業的建設。

　　關鍵詞：機場;高填土地基;不均勻沉降;交通事業;可持續性發展

　　引言

　　由于我國經濟的飛速發展，在進入到社會主義現代化改革開放進程中以后，我國的綜合國力也得到了明顯的提升，尤其是交通行業的建設，這也反映出機場的建設已經進入了一個迅猛的發展過程。為了使得緊湊的土地資源被充分利用，越來越多機場開始選擇在山區、丘陵等地帶，往往會出現高填土、地質條件差的問題。因此，本文從原地基處理、填筑料以及碾壓工藝的選擇、填挖及施工處理等方向來解決相應的問題，將有助于現代化機場的建設和發展。

　　1 機場高填土地基工后不均勻沉降指標的研究意義

　　1.1 研究背景

　　在機場的建設過程中很容易由于選址的問題不明確，而且相應的施工設計標準還沒有被統一，在研究過程中，它非常盲目，很容易造成機場高填地的沉降和不均勻沉降。這樣的背景很容易導致道面發生積水現象，也會造成一定的結構性破壞。這使得機場在長期的施工和使用過程中，往往會由于外部荷載的增加和長期的使用造成機場高填土地基工后不均勻沉降的現象出現。只有通過科學的技術和精確的計算對相應的研究指標進行分析將有助提升我國山區機場建設的質量問題，對于推動中國城市交通運輸業的發展走上可持續發展的道路具有關鍵的意義。

　　1.2 造成高填土地基工后不均勻沉降的主要因素

　　1.2.1 土石方填筑體本身的沉降與不均勻沉降問題

　　對于高填土的機場來說，通常是在山區進行建設的，地形地貌比較復雜，因此在進行施工的過程中會造成填挖方區域分布凌亂，填方的高度大，導致土層壓縮的空間變大，而且根據沉降計算，公式如下所示：Si=Pi Hi/ Esi，S=Σmi Si。其中 S 表示總沉降量，單位是毫米;Pi 指的是第 i 層土頂面與底面附加應力的平均值，單位 KPa;Hi 表示第 i 層土地厚度，單位為米。需要注意的一點是，在實際的實驗和工程中應用這些公式、指標的時候，必須要依靠實際的情況才能夠進行選擇。

　　1.2.2 高填土下的原地基沉降與不均勻沉降問題

　　由于本次研究過程中，工程基巖土上覆土層厚度不大，而且在沖溝區域內分布的土層厚度能夠達到 5 至 8 米作用，屬于土層厚度比較大的一種。這時候在原地基、填筑體本身都會由于較大的外力作用而產生一定的工后沉降和差異沉降，以公式表示如下：S 0=(U n- U m)×S，其中 S 0 表示的是機場工后的沉降量，以毫米為單位; U m 則表示施工完成時對應的固結度值，用百分數表示;而 Un 表示的是設計使用期限對應的固結度值，也是用百分數表示，該次計算的取值為 1;S 表示的是總體的沉降量，單位是毫米。

　　2 機場道面結構的參數設計

　　對機場路面進行詳細研究，并通過強度通知方法將其應用于剛性路面上的多輪起落架載荷。等效單輪載荷由路面板中產生的等彎矩(或應力)原理確定。通過 Westcard 理論，本實驗中采用的 PCN 值設置為 1。假設 ACN / PCN = 1(但是，在實際計算過程中，ACN / PCN 的值通常小于 1，這樣假設就是為了方便后期進行統一的建模和分析過程)。其中 CAN 指的是飛機的等級編號，表明該飛機具有一定的強度或基礎道面的作用的一個數字。

　　PCN 則是指道路坡度數，它是用于表示路面承載強度的數字。對于輪胎的壓力則是采取 1.25MPa 的規定模式和數值，也就是 12.75 kgf/cm2 。然后將設計參數與 Bisar 表面應力計算軟件進行比較，可以清楚地證明，基于 Westerkad 的路面結構計算和基于彈性半空間地基理論的 Bisar 路面設計計算是接近的。這也有效地表明了相應的設計方案和計算結果是非常可靠的，也是能夠應用到實際的機場高填土地基工后不均勻沉降指標研究過程中。

　　3 有限元道面結構模型

　　在實驗研究過程中，使用 Marc 中的四節點 75 厚板單元。 這樣采取的單元組合模式，在實際的應用過程中，具有很多優點，其中為明顯的優點就是單元的劃分模式是最簡單明了的，而且在進行實驗計算的時候能夠得到很明確的指標和計算結果。根據面基與基層界面的摩擦試驗結果能夠清楚地看出來，在 x 軸方向和 y 軸方向上進行的水平位移約束，地基一般采用 4 米深度，利用 Face F oundation 基礎的邊界條件控制，通過改變一定的彈性地基剛度，進一步達到地基不均勻沉降的效果。

　　4 虛擬接縫材料模量與傳荷系數之間的關系

　　所謂的接縫傳荷能力來說，一般指的就是接縫構造傳遞剪力的能力，本次實驗將采取接縫構造剪應力比表示的傳荷系數。在實驗的過程中通常是采用模擬的方式，對于傳荷能力的分析采用的是半徑為 15 厘米的承載板進行加載，然后給予承載板 1.25MPa 的面荷載。接縫材料的選擇是 4 節點的 75 號單元，一般的接縫材料寬度和厚度都是 20 毫米，然后再對土基底面采用豎向位移的約束，才能夠保證實際模擬的效果是具有合理意義的。在實際的計算過程中，還需要通過改變接縫材料的模量值，得出接縫兩邊剪應力的比值，進而得出接縫材料對傳荷系數 LTE 影響規律，具體的公式如下：LTE=0.0576ln(E) +0.4265，R 2 =0.993。這其中，LTE 為接縫傳荷系數，E 為接縫材料彈性模量，通常用 Gpa 來表示。

　　5 地基不均勻沉降對道面結構的影響規律

　　機場地基的不均勻沉降通常指的是，在半徑 5 0 米范圍之內的地基彎沉盆底與盆頂的最大沉降差與距離之比，一般來說都是用千分比這樣的表示形式來表示。基于本文所要研究的模型尺寸是有限制的，因此在不均勻沉降的過程中所要采用的道面墨香最大沉降差與模型二分之一的寬度來做比較，也需要采用千分比的表現模式。按照如下公式進行分析和研究，不均勻沉降情況則是在施加了一定的重力之后才會產生的地質問題，相關的數值需要在基層表面沉降之后進行研究分析，再賦予約束進行豎向位移的控制充分地模擬出了機場高填土地基工后產生不均勻沉降的現象。而且根據公式調整之后的道面結構土基底面的豎向邊界條件在經過計算以后，得出了道面結構不同的地基不均勻沉降值。而且根據相應的數據分析能夠明確地得出，對于不同的 PCN 值的道面結構，涉及到的 ξ-σ 關系都是以一個很小的變化趨勢在發生變化。

　　結語綜上所述，我國社會發展的進程和城市發展的腳步不斷加快，對于交通事業的建設也具有了一定的促進作用。但是為了城市的建設能夠保持著可持續性的發展，往往將機場選址在一些較為偏遠的城市邊緣區，這就帶來了很多的高填土沉降和不均勻沉降問題，使其成為了巖土工程研究領域的重點問題。在實際的機場建設過程中，必須要根據實際的地質情況進行科學地分析和計算之后，采取合理的處理措施，才能夠盡可能地確保機場填筑地基的安全和穩定。

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