膨脹土地基中擴展基礎(chǔ)抗拔試驗研究.pdf

1、土體抗拔機理比較復(fù)雜，對其研究起步較晚，研究的深度也遠(yuǎn)不如對土體承壓特性的研究，目前還不能完全從理論對其做出合理的闡述。目前國內(nèi)外對土體抗拔的研究更多地集中在非粘性土體中，因為非粘性土相對于粘性土來講，影響抗拔承載力的因素較少，土體上拔破壞機理相對明確，對于粘性土而言，其研究相對較少，而對于膨脹土這種比較特殊土體，其抗拔機理研究幾乎是空白。 膨脹土是在自然地質(zhì)過程中形成的一種多裂隙并具有脹縮性的土體，具有吸水膨脹、失水收縮且反復(fù)

2、變形的性質(zhì)，失水時易產(chǎn)生裂縫，具有很高的強度，而遇水時會出現(xiàn)崩解、泥化，土體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，強度降低。膨脹土的上拔及浸水上拔試驗研究資料很少，相應(yīng)規(guī)范也未做出具體規(guī)定。由于我國膨脹土地層分布廣泛，因此對膨脹土進行抗拔性能研究是非常必要的。本文以邯鄲——石家莊500KV高壓輸電線路膨脹土地基載荷試驗研究為背景，對膨脹土地基土體抗拔破壞機理、上拔位移、抗拔承載力計算、浸水與不浸水工況承載力變化等進行了研究，完成的主要工作和得出的主要結(jié)論如下：

3、 1、膨脹土的抗拔機理與其承壓機理相比更加復(fù)雜，尤其膨脹土地基具有多裂隙并具有顯著脹縮性，對含水量十分敏感，在零外壓條件下，遇水即崩解，含水量較高時呈泥漿狀，粘聚力和摩擦角將變得很小，影響其抗拔承載力的因素比較多，其抗拔機理也更加復(fù)雜。本文采用現(xiàn)場大比例模型試驗與原型試驗，有效降低了膨脹土的尺寸效應(yīng)，對膨脹土地基擴展基礎(chǔ)的抗拔特性進行了研究，對膨脹土承受上拔荷載作用下的破壞機理進行了分析。 2、現(xiàn)場模型試驗采用的承拔鋼板

4、分為707×707mm和1000×1000mm兩種，鋼板厚度分別為25mm和30mm，采用承拔鋼板尺寸1倍、2倍、2.5倍及3倍的埋深，同時進行浸水及不浸水參照試驗；原型基礎(chǔ)采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土三階擴展基礎(chǔ)，底板尺寸為3000×3000mm，埋深3500mm，基坑均采用原膨脹土分層回填夯實，控制含水量在18％左右，以保證夯實效果。 3、試驗采用快速加荷法施加上拔荷載，每級按預(yù)估極限荷載的10％施加，接近極限荷載時按預(yù)估極限荷載的5

5、％施加，每級荷載持續(xù)時間為15～30分鐘，每5分鐘對土壓力傳感器、上拔位移、應(yīng)變儀讀數(shù)進行一次記錄。當(dāng)基礎(chǔ)上拔位移超過0.05mm/5分鐘時繼續(xù)保持荷載不變，但仍按每5分鐘讀數(shù)一次，直到滿足5分鐘位移量小于0.05mm時施加下一級荷載。 4、通過14次大尺寸模型試驗和4次原型試驗，分析了膨脹土體的抗拔破壞機理，得出了膨脹土地基中擴展基礎(chǔ)的抗拔特性基本上和粘土相同，可以直接作為擴展基礎(chǔ)抗拔地基使用，不用再進行處理。 5、根

6、據(jù)《送電線路基礎(chǔ)設(shè)計技術(shù)規(guī)定SDGJ62-84》的規(guī)定，基礎(chǔ)上拔穩(wěn)定計算中，回填抗拔土體采用土重法計算。把通過試驗實測的極限上拔承載力和土體的干重度作為已知數(shù)據(jù)，把上拔角α，臨界埋深與鋼板寬度的比值hc/B作為變量編制程序，推算出hc/B從1至3，步長為0.1對應(yīng)的α，則存一個hc/B對應(yīng)的各試點的計算值α都相同，以此α和hc作為土重法的計算參數(shù)。對于可能存在局部積水的地段按浸水工況取γ0=15.0KN/m3，α=10°，hc=2.0B

7、；對于不可能存在局部積水的地段按不浸水工況取γ0=15.5KN/m3，α=25°，hc=2.5B。 6、膨脹土在含水量較高時呈泥漿狀，粘聚力和摩擦角將變得很小，上拔角會大大降低，這一點與一般的粘土有很大的差異，設(shè)計中應(yīng)引起重視，其浸水狀態(tài)下的抗拔承載力將作為抗拔試驗研究的重要內(nèi)容。 7、鑒于在膨脹土中負(fù)壓可以產(chǎn)生巨大的難以忽略的附加承載力，因此，在今后對粘性土、亞粘土(含膨脹土)甚至是砂性土的大型浸水抗拔試驗時應(yīng)在基礎(chǔ)底

8、面下設(shè)置可靠的通氣孔，通氣孔可用Φ10～30mm塑料管構(gòu)成，且在通氣管下端一段內(nèi)鉆一些小孔并用粗砂包裹，以保證通氣順利。 8、粘性土料開挖回填式基礎(chǔ)，在完全浸水飽和土體受到上拔荷載P＞Pcr時，負(fù)壓將會成為構(gòu)成承載力的重要因素，該因素為一安全因素，但它很不可靠，若因上拔或其它原因使之形成與外界自由水相通的裂縫或通道，基礎(chǔ)下負(fù)壓將成為正壓。因此，膨脹土地區(qū)開挖回填式基礎(chǔ)浸水工況時的最不利工況為基礎(chǔ)底部與地表自由水相通工況，此時計算

9、容重應(yīng)取浮容重，施工中一定要避免產(chǎn)生。 9、對膨脹土地基的基礎(chǔ)在浸水及不浸水兩種狀態(tài)下的抗拔機理進行了比較研究，根據(jù)雙變量非飽和土強度公式，推導(dǎo)出了土體抗剪強度指標(biāo)及吸力強度與含水量的關(guān)系公式，從而闡明了膨脹土在浸水狀態(tài)下的抗拔承載力的降低機理。同時根據(jù)原型試驗結(jié)果，研究了負(fù)孔隙水壓力對抗拔承載力的影響，確定了其值的大小，同時指出，負(fù)孔隙水壓力對于基礎(chǔ)抗拔是一個有利因素，但卻很不可靠。 10、由于膨脹土為粘性土，干燥時十

10、分堅硬，人工開挖土方很困難，因粘聚力大，可以在若干天中保持邊坡穩(wěn)定，因此在膨脹土地基中可以把開挖回填基礎(chǔ)做成掏挖或半掏挖式基礎(chǔ)；開挖基坑上小下大，這樣不僅可以減少開挖方量，而且由于原狀土干容重很高，可以提高基礎(chǔ)的承載力和安全性。由于膨脹土干燥會形成裂縫，遇雨表層會立即松散，這都可能引起掉土塊甚至塌方，既影響安全又影響施工，因此基坑開挖完畢后應(yīng)及早進行混凝土的澆筑。 11、結(jié)合現(xiàn)有的土重法和規(guī)范中的安全系數(shù)，對《送電線路基礎(chǔ)設(shè)計技