建筑物水平掏土纠偏技术理论分析与应用研究

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建筑物纠偏是指既有建筑物偏离垂直位置发生倾斜而影响正常使用时所采取的托换措施。纵观目前建筑物常用的纠偏方法,或者在倾斜建筑物沉降大的一侧采取顶升的措施,或者在倾斜建筑物沉降小的一侧采取迫降的方法,或者二者兼用。根据已报道的技术文献可知,虽然国内外对纠偏进行了一些研究,取得了一些成果,但目前针对建筑物纠倾技术的研究重点更多着眼于纠倾方案的选定、纠倾施工工艺的确定以及严密的变形监测等方面,而大多忽视理论分析的指导作用,工程技术人员在进行设计时往往只是借助过去的经验和工程类比,纠倾效果主要通过技术人员的数据监测或纠倾经验来控制。因此现在没有一套完善而准确的纠倾理论来指导现场的纠倾工程,所以在建筑物纠倾方面存在理论研究滞后于工程应用的现象。水平钻孔掏土纠偏法作为一种新的纠偏技术,该纠偏方法的基本作法是通过在建筑物沉降少的一侧的基底水平钻孔掏土,人为地使该侧地基土支撑面积减少,致使在上部结构荷载作用下基底应力增加,并利用上体自重应力和附加应力的作用,使地基土产生塑性变形,强迫建筑物沉降少的一侧基础下沉,实现对建筑物的纠偏。本文通过工程实例与数值模拟相结合的方法,分析建筑物水平掏土纠倾的影响因素,结合工程实例模拟了建筑物水平掏土纠倾的全过程,探讨了水平掏土一次纠偏的变化规律。主要完成了以下工作:介绍了FLAC-3D的基本特点及计算原理,对FLAC-3D中的模型建立及结构单元的选用进行了详细介绍,论述了其对建筑物水平掏土纠倾模拟的可行性,并运用FLAC-3D软件对一个实际工程建立数值模型,在确定了单元类别、材料属性、载荷、边界条件等与FLAC-3D建模有关的内容的基础上,建立纠倾地基土的三维Mohr-Coulomb模型进行分析研究。对比实测资料,通过对模拟得到的数据分析,分析了建筑物倾斜回复值随掏土灌水而变化的规律。将正交试验法引入建筑物水平掏土纠倾分析中,研究了4种因素(即孔间距、孔径、掏孔深度、及孔距基底的深度)对建筑物水平掏土纠偏影响的敏感性。在此基础上,分别利用数值模拟研究孔间距、孔径、掏孔深度、及孔的位置对建筑物水平掏土纠倾的影响,并总结其影响规律。通过对掏土纠偏机理进行研究得出的规律对掏土纠偏设计技术的发展和完善起到良好的促进作用,并为实际工程提供了指导。
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