机场高填土地基工后不均匀沉降指标研究

发布时间：2019-10-22所属分类：建筑师职称论文浏览：1次

摘 要： 摘 要：现阶段我国的城市化发展速度越来越快，交通事业的建设也已经呈现出一派欣欣向荣的发展态势，不仅仅是火车站、高铁这类陆运交通枢纽的发展，而且机场的建设也已经发展得越来越成熟。但是机场在建设的过程中往往需要大量的地基填埋处理，尤其是高填土机

　　摘　要：现阶段我国的城市化发展速度越来越快，交通事业的建设也已经呈现出一派欣欣向荣的发展态势，不仅仅是火车站、高铁这类陆运交通枢纽的发展，而且机场的建设也已经发展得越来越成熟。但是机场在建设的过程中往往需要大量的地基填埋处理，尤其是高填土机场这类地形不复杂的区域，由于地貌问题，填充体和基础的沉降和不均匀问题变得越来越明显。现阶段将从实际的角度出发对其进行研究分析，促进交通事业的建设。

　　关键词：机场;高填土地基;不均匀沉降;交通事业;可持续性发展

　　引言

　　由于我国经济的飞速发展，在进入到社会主义现代化改革开放进程中以后，我国的综合国力也得到了明显的提升，尤其是交通行业的建设，这也反映出机场的建设已经进入了一个迅猛的发展过程。为了使得紧凑的土地资源被充分利用，越来越多机场开始选择在山区、丘陵等地带，往往会出现高填土、地质条件差的问题。因此，本文从原地基处理、填筑料以及碾压工艺的选择、填挖及施工处理等方向来解决相应的问题，将有助于现代化机场的建设和发展。

　　1 机场高填土地基工后不均匀沉降指标的研究意义

　　1.1 研究背景

　　在机场的建设过程中很容易由于选址的问题不明确，而且相应的施工设计标准还没有被统一，在研究过程中，它非常盲目，很容易造成机场高填地的沉降和不均匀沉降。这样的背景很容易导致道面发生积水现象，也会造成一定的结构性破坏。这使得机场在长期的施工和使用过程中，往往会由于外部荷载的增加和长期的使用造成机场高填土地基工后不均匀沉降的现象出现。只有通过科学的技术和精确的计算对相应的研究指标进行分析将有助提升我国山区机场建设的质量问题，对于推动中国城市交通运输业的发展走上可持续发展的道路具有关键的意义。

　　1.2 造成高填土地基工后不均匀沉降的主要因素

　　1.2.1 土石方填筑体本身的沉降与不均匀沉降问题

　　对于高填土的机场来说，通常是在山区进行建设的，地形地貌比较复杂，因此在进行施工的过程中会造成填挖方区域分布凌乱，填方的高度大，导致土层压缩的空间变大，而且根据沉降计算，公式如下所示：Si=Pi Hi/ Esi，S=Σmi Si。其中 S 表示总沉降量，单位是毫米;Pi 指的是第 i 层土顶面与底面附加应力的平均值，单位 KPa;Hi 表示第 i 层土地厚度，单位为米。需要注意的一点是，在实际的实验和工程中应用这些公式、指标的时候，必须要依靠实际的情况才能够进行选择。

　　1.2.2 高填土下的原地基沉降与不均匀沉降问题

　　由于本次研究过程中，工程基岩土上覆土层厚度不大，而且在冲沟区域内分布的土层厚度能够达到 5 至 8 米作用，属于土层厚度比较大的一种。这时候在原地基、填筑体本身都会由于较大的外力作用而产生一定的工后沉降和差异沉降，以公式表示如下：S 0=(U n- U m)×S，其中 S 0 表示的是机场工后的沉降量，以毫米为单位; U m 则表示施工完成时对应的固结度值，用百分数表示;而 Un 表示的是设计使用期限对应的固结度值，也是用百分数表示，该次计算的取值为 1;S 表示的是总体的沉降量，单位是毫米。

　　2 机场道面结构的参数设计

　　对机场路面进行详细研究，并通过强度通知方法将其应用于刚性路面上的多轮起落架载荷。等效单轮载荷由路面板中产生的等弯矩(或应力)原理确定。通过 Westcard 理论，本实验中采用的 PCN 值设置为 1。假设 ACN / PCN = 1(但是，在实际计算过程中，ACN / PCN 的值通常小于 1，这样假设就是为了方便后期进行统一的建模和分析过程)。其中 CAN 指的是飞机的等级编号，表明该飞机具有一定的强度或基础道面的作用的一个数字。

　　PCN 则是指道路坡度数，它是用于表示路面承载强度的数字。对于轮胎的压力则是采取 1.25MPa 的规定模式和数值，也就是 12.75 kgf/cm2 。然后将设计参数与 Bisar 表面应力计算软件进行比较，可以清楚地证明，基于 Westerkad 的路面结构计算和基于弹性半空间地基理论的 Bisar 路面设计计算是接近的。这也有效地表明了相应的设计方案和计算结果是非常可靠的，也是能够应用到实际的机场高填土地基工后不均匀沉降指标研究过程中。

　　3 有限元道面结构模型

　　在实验研究过程中，使用 Marc 中的四节点 75 厚板单元。 这样采取的单元组合模式，在实际的应用过程中，具有很多优点，其中为明显的优点就是单元的划分模式是最简单明了的，而且在进行实验计算的时候能够得到很明确的指标和计算结果。根据面基与基层界面的摩擦试验结果能够清楚地看出来，在 x 轴方向和 y 轴方向上进行的水平位移约束，地基一般采用 4 米深度，利用 Face F oundation 基础的边界条件控制，通过改变一定的弹性地基刚度，进一步达到地基不均匀沉降的效果。

　　4 虚拟接缝材料模量与传荷系数之间的关系

　　所谓的接缝传荷能力来说，一般指的就是接缝构造传递剪力的能力，本次实验将采取接缝构造剪应力比表示的传荷系数。在实验的过程中通常是采用模拟的方式，对于传荷能力的分析采用的是半径为 15 厘米的承载板进行加载，然后给予承载板 1.25MPa 的面荷载。接缝材料的选择是 4 节点的 75 号单元，一般的接缝材料宽度和厚度都是 20 毫米，然后再对土基底面采用竖向位移的约束，才能够保证实际模拟的效果是具有合理意义的。在实际的计算过程中，还需要通过改变接缝材料的模量值，得出接缝两边剪应力的比值，进而得出接缝材料对传荷系数 LTE 影响规律，具体的公式如下：LTE=0.0576ln(E) +0.4265，R 2 =0.993。这其中，LTE 为接缝传荷系数，E 为接缝材料弹性模量，通常用 Gpa 来表示。

　　5 地基不均匀沉降对道面结构的影响规律

　　机场地基的不均匀沉降通常指的是，在半径 5 0 米范围之内的地基弯沉盆底与盆顶的最大沉降差与距离之比，一般来说都是用千分比这样的表示形式来表示。基于本文所要研究的模型尺寸是有限制的，因此在不均匀沉降的过程中所要采用的道面墨香最大沉降差与模型二分之一的宽度来做比较，也需要采用千分比的表现模式。按照如下公式进行分析和研究，不均匀沉降情况则是在施加了一定的重力之后才会产生的地质问题，相关的数值需要在基层表面沉降之后进行研究分析，再赋予约束进行竖向位移的控制充分地模拟出了机场高填土地基工后产生不均匀沉降的现象。而且根据公式调整之后的道面结构土基底面的竖向边界条件在经过计算以后，得出了道面结构不同的地基不均匀沉降值。而且根据相应的数据分析能够明确地得出，对于不同的 PCN 值的道面结构，涉及到的 ξ-σ 关系都是以一个很小的变化趋势在发生变化。

　　结语综上所述，我国社会发展的进程和城市发展的脚步不断加快，对于交通事业的建设也具有了一定的促进作用。但是为了城市的建设能够保持着可持续性的发展，往往将机场选址在一些较为偏远的城市边缘区，这就带来了很多的高填土沉降和不均匀沉降问题，使其成为了岩土工程研究领域的重点问题。在实际的机场建设过程中，必须要根据实际的地质情况进行科学地分析和计算之后，采取合理的处理措施，才能够尽可能地确保机场填筑地基的安全和稳定。

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