掏土纠倾法作用机理的分析研究
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摘要
随着基础设施建设事业的不断发展,建(构)筑物倾斜事故时有发生,纠倾工程成为一门越来越重要的学科,深入研究纠倾工程的机理显得尤为重要。
本文分析了各类建筑物倾斜现象发生的原因、机理以及各种纠倾方法的适用特点、局限性等,重点探讨了掏土法纠倾技术的设计方法、作用机理等,对掏土纠倾工程中各个设计要点和相关设计值进行了系统分析,并运用土力学、弹塑性力学等力学原理对掏土孔的塑性区和掏土所引起的地面沉降进行了研究,获得了一些有益的计算结论。
同时应用FLAC-3D程序,结合某工程的实际情况,在确定了单元类型、材料属性、载荷情况、边界条件、收敛准则等与建模有关的内容的基础上,建立了纠倾地基土的三维Morh-Coulomb模型,从数值分析的角度对掏土纠倾法的作用机理进行了探讨。该计算实例对五种不同的纠倾方案进行了定量比较,探讨了掏土孔深度对纠倾效果的影响,确定了本工程中合理的掏土深度是10米;为加深工程师对掏土法纠倾技术力学原理的理解,对三轮掏土的纠倾过程作了数值模拟,分析了掏土过程中地基应力、位移的变化规律,数值分析表明,在实际掏土纠倾工程施工前,应对掏土法纠倾先作几次数值分析,包括掏土孔的位置、数量、掏土深度等设计参数对纠倾效果的影响,为改善设计方案提供技术资料,指导工程实践。
最后总结全文研究成果,综述论文对纠倾工程设计和施工的指导意义。
With the development of construction industry, the tilt of buildings (structures) occurs from time to time. Correcting buildings has become an important discipline, in-depth analysis of the mechanism of correcting buildings is especially important.
In this dissertation, the writer reviews on the reasons and mechanisms for the leaning phenomena of all types of buildings and constructions,then evaluats on the application characters and limitation of various methods of correcting building, lastly introduces the design method,working principles of correctig buildign with the Method of Drawing out Soil with emphasis,the writer analyses every design point and related design values of the Method of Drawing out Soil,and the soil mechanics, elastic-plastic mechanics are used for analysing the plastic zone and ground subsidence caused by Drawing out Soil. At last some useful conclusions are obtaind.
At the same time, FLAC-3D program was applied. Given to one case which has the actual situation of engineering and building, after the numerical model analysis—including the choose of unit type, the defining of material properties, the load cases, boundray condition and the consideration of convergence criterion, trhee-diemnsinoal Morh-Coulomb analysis model of foundation soil was established. Then, the mechanism of corercting building with the Method of Drawing out Soil is investigated.Bsaed on the comparision the five diferent depth of Drawing out Soil holes, the qualititive concept and quantitive comparison are proved by Numerical Analysis, and the reasonable depth of Drawing out Soil hole is 10 meter in this project. In order to improve the acknowledge of civil engineers to the Method of Drawing out Soil in correcting building, the global process of "Drawing-out"soil in the corercting building are modeling by Numerical Analysis,And the rules of the stress-strain behaviour are studied in the process. Then suggest that several times of analysis by Numerical Analysis should be carried out to analyse how Drawing out Soil hole's location,number and depth affect correcting effect, so as to provide technical information for improving design and guide the engineering practice.
Finally,the research results are summarized,and the guidance worth of treatise to design and construction is generalized.
本文分析了各类建筑物倾斜现象发生的原因、机理以及各种纠倾方法的适用特点、局限性等,重点探讨了掏土法纠倾技术的设计方法、作用机理等,对掏土纠倾工程中各个设计要点和相关设计值进行了系统分析,并运用土力学、弹塑性力学等力学原理对掏土孔的塑性区和掏土所引起的地面沉降进行了研究,获得了一些有益的计算结论。
同时应用FLAC-3D程序,结合某工程的实际情况,在确定了单元类型、材料属性、载荷情况、边界条件、收敛准则等与建模有关的内容的基础上,建立了纠倾地基土的三维Morh-Coulomb模型,从数值分析的角度对掏土纠倾法的作用机理进行了探讨。该计算实例对五种不同的纠倾方案进行了定量比较,探讨了掏土孔深度对纠倾效果的影响,确定了本工程中合理的掏土深度是10米;为加深工程师对掏土法纠倾技术力学原理的理解,对三轮掏土的纠倾过程作了数值模拟,分析了掏土过程中地基应力、位移的变化规律,数值分析表明,在实际掏土纠倾工程施工前,应对掏土法纠倾先作几次数值分析,包括掏土孔的位置、数量、掏土深度等设计参数对纠倾效果的影响,为改善设计方案提供技术资料,指导工程实践。
最后总结全文研究成果,综述论文对纠倾工程设计和施工的指导意义。
With the development of construction industry, the tilt of buildings (structures) occurs from time to time. Correcting buildings has become an important discipline, in-depth analysis of the mechanism of correcting buildings is especially important.
In this dissertation, the writer reviews on the reasons and mechanisms for the leaning phenomena of all types of buildings and constructions,then evaluats on the application characters and limitation of various methods of correcting building, lastly introduces the design method,working principles of correctig buildign with the Method of Drawing out Soil with emphasis,the writer analyses every design point and related design values of the Method of Drawing out Soil,and the soil mechanics, elastic-plastic mechanics are used for analysing the plastic zone and ground subsidence caused by Drawing out Soil. At last some useful conclusions are obtaind.
At the same time, FLAC-3D program was applied. Given to one case which has the actual situation of engineering and building, after the numerical model analysis—including the choose of unit type, the defining of material properties, the load cases, boundray condition and the consideration of convergence criterion, trhee-diemnsinoal Morh-Coulomb analysis model of foundation soil was established. Then, the mechanism of corercting building with the Method of Drawing out Soil is investigated.Bsaed on the comparision the five diferent depth of Drawing out Soil holes, the qualititive concept and quantitive comparison are proved by Numerical Analysis, and the reasonable depth of Drawing out Soil hole is 10 meter in this project. In order to improve the acknowledge of civil engineers to the Method of Drawing out Soil in correcting building, the global process of "Drawing-out"soil in the corercting building are modeling by Numerical Analysis,And the rules of the stress-strain behaviour are studied in the process. Then suggest that several times of analysis by Numerical Analysis should be carried out to analyse how Drawing out Soil hole's location,number and depth affect correcting effect, so as to provide technical information for improving design and guide the engineering practice.
Finally,the research results are summarized,and the guidance worth of treatise to design and construction is generalized.
引文
[1]唐业清,万墨林等编著.建筑物改造与病害处理[M].北京:中国建筑工业出版社,2000
[2]宋或.《湿陷性黄土研究与工程》.北京:中国建筑工业出版社,2001年。452-457
[3]Lee M.W,Lee W.J,Paik S.W.Simple Pile Loading Test technique-the principle and application.in:P roc.of 9th Asian Regional Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering,Bangkok,1991.33-1
[4]孙林娜.软土天然地基房屋纠倾的处理方法研究.青岛建筑工程学院工学硕士学位论文。
[5]杨书遂.谢志全.岩土工程师.Vol.8 NO 4.1996年11月
[6]宋或.某条形基础砖混结构六层住宅楼纠倾的成功实践.工程力学.2001(增刊).815-819
[7]Terracina,Fernando.Foundations of the Tower of Pisa[J]Geotechnique,1962,12(4):336-339.
[8]王爱平,陈少平,黄海翔.掏土托换技术在软硬不均地基危房纠倾中的应用[J].
[9]Tomlinson M J.Pile Design and Construction Practice.London:Viewpoint Publication,1977.1
[12]唐业清主编.《简明地基基础设计施工手册》.北京:中国建筑工业出版社,2003年11月第一版:519-558
[13]吴宏伟,徐光明.地基应力解除法纠倾机理的离心模型试验研究.岩土工程学报,Vol.25,No3,May.2003
[14]唐业清.《建筑物改造与病害处理》.北京:中国建筑工业出版社,2000年10月第一版:497-896
[15]中华人民共和国建设部主编,《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002).中国建筑工业出版社,2002
[16]黄敏敏.顶升纠倾加固技术应用研究.华中科技大学硕士学位论
[17]梁志松.基于软土流变理论的地基应力解除法纠偏技术的数值模拟.武汉大学硕士学位论文
[18]《地基处理手册》编写委员会,地基处理手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2000
[19]刘玉卓主编.公路工程软基处理正明(第1版).北京:人民交通出版社,2002:1-129.
[20]张永钧,叶书麟.既有建筑地基基础加固工程实例应用手册.北京:中国建筑工业出版社,2002
[21]孙剑平,魏焕卫,徐向东.掏土纠倾法的理论和实践研究,《山东建筑大学学报》2008.04
[22]俞季民.灌浆地基上倾斜建筑物的纠倾地基应力解除法的应用[工业建筑]1992(5):3-6,
[23]刘祖德.地基应力解除法纠倾处理基本原理和工程实践效果[A].第六届全国土力学及基础工程会议论文集[C],1991
[24]刘祖德.纠倾防倾工程十五年(一).土工基础Vol.20No.4Aug.2006
[25]何新东,王兴宇,李万有.高层建筑物纠倾的机理与工程实践.《地基基础工程》.2002年12月
[26]李启民,唐业清.非线性理论在纠倾工程中的应用研究.《特种工程新技术》
[27]何锋.筏式基础房屋的掏土纠倾设计方法的研究,《地基基础工程》,1993年9月.第3卷第3期
[28]徐向东,孙剑平等.掏土灌水纠倾实用设计方法,《工业建筑》1999年第29卷第10期
[29]田华.建筑物基底掏士法纠倾.《江汉石油科技》.2002年6月,第12卷第2期
[30]王钊.极限平衡理论在建筑地基治理中的应用,第一届全国土力学教学研讨会
[31]俞季民.第十二章建筑物纠倾.//王钊主编,基拙工程原理.武汉:武汉大学出版社,2001
[32]陈仲颐,周景星,王洪谨.土力学.北京:清华大学出版社,1995
[33]谌壮丽,王桢.古塔纠倾中某些技术关键的思考.中铁西北科学研究院
[34]唐业清,林立岩,崔江余.纠倾工程设计与施工.《建筑物移位纠倾与增层改造》
[35]陈仲颐,叶书肠主编.《基础工程学》,中国建筑工业出版社,1990年
[36]吴秀峰.既有建筑物深层冲孔排土纠倾方法的机理分析和计算模拟研究,辽宁工程技术大学硕士学位论文
[37]沈珠江著.理论土力学.北京:中国水利水电出版社2000年:98-99
[38]张涛,刘士光,赵耀等.开孔有限板的孔边应力场分析.华中科技大学学报(自然科学版).2002年1月,第30卷第1期:87-89
[39]刘用海.水平钻孔纠倾工程中地基附加沉降计算方法,哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
[40]吴子树,张利民,胡定.土拱的形成机理及存在条件的探讨.成都科技大学学报1995年,第2期15-19
[41]RichardL H.Thearchin soil arching[J].Journal of Geotechnical Engineering.1985,lll(3):302318
[42]贾海莉,王成华,李江洪.关于土拱效应的几个问题.西南交通大学学报.2003年8月,第38卷第4期:398402
[43]朱碧堂,温国炫,刘一亮.基坑开挖和支护中土层拱效应的理论分析建筑技术.2002年,第33卷第2期:97-98
[44]K.Ono&M.Yainaha.Analysis of the arching actionin granul armas Geotechnical.Vol.111,No.3.Mar.1985
[45]徐东,周顺华,黄广军等.上海粘士的成拱能力探讨.上海铁道大学学报,1999年6月,第20卷第6期:4053
[46]PhilipA.Abbott.Arching for vertically buried prismatic structures.Journ of soil mechanics&foundation division.Sep,1967,pp:233-255
[47]金日,李文盛.局部荷载引起挡土墙土压力的计算,《东北水利水电》,2008年第10期(第26卷291期)
[48]Mindin R D.Force at a point in the interior of a semi-infinite solid[J].J Appl Phys,1936,7(5):195-202.
[49]衡涛.人工填土地基上建筑物迫降纠倾模型分析与应用研究,兰州理工大学硕士学位论文。
[50]马艳娟.基于共同作用理论的地基应力解除法纠偏机理及应用研究.辽宁工程技术大学硕士学位论文。
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[47]金日,李文盛.局部荷载引起挡土墙土压力的计算,《东北水利水电》,2008年第10期(第26卷291期)
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