地裂縫作用下橋梁與房屋基礎(chǔ)災(zāi)變機(jī)理模型試驗(yàn)研究.pdf

1、地裂縫作為一種特殊的城市地質(zhì)災(zāi)害，廣泛的分布在汾渭盆地上，特別是上世紀(jì)八十年代改革開(kāi)放以來(lái)，隨著人類(lèi)活動(dòng)的加劇，對(duì)地下水的過(guò)量開(kāi)采，地裂縫的活動(dòng)也變得活躍起來(lái)，地裂縫所經(jīng)之處的建筑物無(wú)一幸免地遭到破壞。由于地裂縫活動(dòng)對(duì)建筑物破壞的不可避免性和長(zhǎng)期累積性，地裂縫對(duì)建筑物的破壞已經(jīng)引起了學(xué)術(shù)界和工程界廣大專(zhuān)家學(xué)者的高度關(guān)注，并取得了豐富的研究成果。本文以汾渭盆地為研究背景，以國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(40534021)汾渭盆地地裂縫成因機(jī)理

2、與大陸動(dòng)力學(xué)、國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(40772183)地裂縫活動(dòng)環(huán)境下的地層——地鐵隧道相互作用研究和國(guó)土資源大調(diào)查項(xiàng)目(1212010641403)汾渭地區(qū)地裂縫地面沉降綜合研究為依托，采用現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、大型物理模擬試驗(yàn)及數(shù)值分析相結(jié)合的方法，對(duì)地裂縫造成各種建筑物的破壞模式、破壞過(guò)程等進(jìn)行了分析，并在此基礎(chǔ)上提出了預(yù)警方法和防治措施。本文主要研究工作和成果如下：
　　 (1)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的方法，總結(jié)歸納了地裂縫活動(dòng)環(huán)境下各種

3、建筑物的破壞特征，包括道路、橋梁、地下管道和房屋等。
　　 (2)通過(guò)大型物理模型試驗(yàn)，揭示了不同結(jié)構(gòu)形式的橋梁與地裂縫在不同位置相交時(shí)，隨地裂縫活動(dòng)時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變規(guī)律及變形破壞機(jī)制，為地裂縫地區(qū)修建橋梁提供了參考。
　　 (3)通過(guò)數(shù)值模擬分析，揭示了正斷層、逆斷層及平移斷層等不同形式斷層形成的地裂縫對(duì)橋梁的應(yīng)力變化規(guī)律及破壞模式。指出由于地裂縫形成的原因不同，對(duì)橋梁的作用不同，因而造成了不同的破壞模式，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)區(qū)別對(duì)待

4、，這樣才能采取更加合理的防治措施。
　　 (4)通過(guò)大型物理模擬試驗(yàn)和數(shù)值分析，揭示了各種建筑物的基礎(chǔ)形式在地裂縫活動(dòng)環(huán)境下的響應(yīng)。指出樁筏基礎(chǔ)的樁雖然對(duì)土體起到了加固作用，但同時(shí)也對(duì)筏板產(chǎn)生了拉力，使得筏板在與樁接觸的部位發(fā)生拉張破壞，對(duì)抵抗地裂縫活動(dòng)的作用并不顯著，反而起到了不利的影響；通過(guò)對(duì)筏板基礎(chǔ)的應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)分析得出了筏板基礎(chǔ)在地裂縫環(huán)境影響下的受力模式；通過(guò)對(duì)同一基礎(chǔ)與地裂縫在不同位置相交得出地裂縫相交位置對(duì)基礎(chǔ)破壞

5、過(guò)程的影響；通過(guò)對(duì)不同基礎(chǔ)形式的對(duì)比得出地裂縫影響范圍內(nèi)應(yīng)采取整體性好的基礎(chǔ)形式，避免采取條基等整體性差的基礎(chǔ)。
　　 (5)通過(guò)對(duì)基礎(chǔ)模型破壞過(guò)程和破壞現(xiàn)象的分析，指出雖然不同基礎(chǔ)表現(xiàn)出不同的塑性變形能力，但最終無(wú)一幸免全部遭到破壞，進(jìn)一步驗(yàn)證了地裂縫對(duì)建筑物破壞的不可避免性。
　　 (6)通過(guò)對(duì)同一基礎(chǔ)形式不同剛度和強(qiáng)度的對(duì)比說(shuō)明，單純依靠增加基礎(chǔ)的強(qiáng)度和剛度來(lái)抵抗地裂縫對(duì)建筑物的破壞是不經(jīng)濟(jì)的，效果也是不明顯的。<

6、br>　　 (7)在前期調(diào)查、物理試驗(yàn)及數(shù)值分析的基礎(chǔ)上指出了橋梁、房屋、道路、地下管道等各種建（構(gòu)）筑物在地裂縫活動(dòng)環(huán)境下破壞的力學(xué)模式。
　　 (8)根據(jù)地裂縫對(duì)建筑物的破壞模式，提出了在地裂縫環(huán)境影響下的兩種預(yù)警方法，根據(jù)預(yù)警信號(hào)做好處理措施。
　　 (9)通過(guò)對(duì)地裂縫活動(dòng)環(huán)境下各種建筑物破壞模式的研究，提出了建筑物抵抗地裂縫應(yīng)從兩方面做起：即從結(jié)構(gòu)上采取應(yīng)對(duì)措施和對(duì)地基進(jìn)行處理。對(duì)地裂縫帶上修建建筑物提供了參考