《5.2? 地?基计算
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5.2【.2 本》条只:列出矿井《地面重要《建,筑的地基《变形允许值》是以工程建》设与运营中遇到的】。地,基变:形问题为《基础并考虑煤矿构】筑物的特点而修【。改的
! 采用筏板基础!或箱型基《础的钢筋混》凝土筒仓等高大建】。。(构)筑物》由,于结构刚《。度较大?能够较好《地调整建《(构)筑物的不均匀!沉降这种调》整作用随着基础、】建,。(构)筑物》在建筑过程》中刚度的逐渐形成和!加大而逐渐加强但】是基:础及建(《构,),。筑物刚?。度,的增:加,不,能调整整《体倾斜因《此倾斜值是高大建】(,构)筑物的重要变形!控制指标《之一:
】 :另外国内外资—料及大量《煤,矿,建筑物?。沉降资料表》明建筑物《差异沉?降量与绝对沉降量】存在:统计规律《。基,本上:呈,沉降量增大差异【沉降量也增大的趋】势因此控制平均沉降!量也:。是重要?指标
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, ? 众多矿井地面结构!如落煤筒、》煤仓等虽然规—模高大但按其—高宽:(径)比却》不是:很大不同于水—塔、烟囱等高—耸,建(构)筑物它的】另一:。特点是与相邻的生】产系统建(构)筑物!有紧密联系同时【荷载较大若》允许较大的倾斜率】将会给所《支承的结构带来较大!的附加应力或—影响系统《的正常?运转
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5.2.》3 ?现行国家标准—建筑:地基基?础设计规范G—B 50007-2!011第7.1【.5条?指出活荷载》较大的构筑物或构筑!物群(如料仓、油】。罐等:)使用初期应根据沉!降情况控制加载速】率掌握?加载间隔时间调整活!荷载分?布避免过大倾斜煤】炭矿井地面建—。。筑中的储煤》仓、储煤《棚等高大《构筑物?即属:此类构筑物它的【特点就是储》煤量:是可变的由最大储煤!量产生的活荷—。载重可达到与结构自!重产生的永久竖向荷!。载两者数《值很相近的程度而】且,设计:采用:的基底压《力都相对《较高如果不能很好】地按照地基土受【荷压密或固结的【机,。理规律装载会影【。响地基?合理、?正,常地适应构》筑物工作要》求此类?。状况常有发生
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!(1:)使用初期不控【。制储料煤荷载的加】荷速:率带来的问题
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?。 上海某焦化】厂(配煤房)小型贮!煤,仓,由5个直径8—m的钢?筋混凝土煤》仓组成地面》以上高度为31【m基础埋深1—.5m基础为—带,肋筏:基筏厚30cm基底!面积46《.5×10.76】m2如图1所—示
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《 配》煤房自重38000!kN煤可变荷—载21500kN】构筑物自重作用于】基底压力为》76:kPa地基土—较软:弱土性指标见表3】基础南侧6m—以下淤泥质黏—土孔隙比稍大西南】面表土层中有暗浜填!覆淤泥质黏土层的抗!剪,强度:按,未完全固结》快,剪试验为φ=13°!C=12kPa【;三轴?。不固:结,不排水快剪》为,φ=0?°Cu?=2:0kPa;十—字板抗剪强》度为22kPa地基!承载力值《按未完全固结快剪指!标计:算f:k1:=,1,22kPa;按三】轴快剪?指标计算fk2=】。。90k?Pa:;按十字板抗剪强度!计算极?限承载力fu—=135k》Pa
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《 沉降情况
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》 1)完—工时的沉降完—工前最后3个月【内平均沉降为4.7!c,m沉降?速率平均为0.5】mm/d沉降—略有不均匀南边稍大!但,倾斜较小为0.00!27
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2)!。快速加煤后沉降速】率和倾?斜剧增完工后6个月!投,入生产时《于5d内加》满至2150t基础!平均:压力达12t/【m2:沉,。降速率剧增加煤【停止时基础南—边每天沉降10【m,m北边每《天沉降8mm—;加煤?停止后四天》南边每天沉》降45mm》北,边每天沉降27mm!以后又逐渐》减少加煤《过,程,中配煤房向南倾斜】0.0?06加煤后7—个月倾斜已达到0.!018?这一阶段沉降—与倾斜都急剧发【展以后仍有》增加但速《率已缓?和;但?。加煤后2年3—个月沉降《。速率虽逐渐降至【0.52mm/d但!平均:沉,降已增至67cm北!边沉:降57cm南边沉降!78cm《倾斜达到0.024!结构安全、正—常工作?均受到影《响实测?资料:见图2~图4
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】3)采?取纠倾?措施北侧堆》放钢:锭控制倾斜发—展,并纠倾在北侧堆放1!2,.5t/m2钢【锭,后仅:2个:月倾斜就从0.02!。4减至0《.016《。并继:续减少?加载:时间达到3年后逐渐!卸载卸载后6年实测!最大沉降量达122!cm最小沉降量【为1:。1,0cm(《倾斜为?0.01《4)如图5所示【
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分析】总,结①地基土质—在,基础之南北侧虽【有不均匀但》。。。发,生过大?沉降的主要原因【是快速加《荷所致纠《倾时北侧《堆荷载重为12t】/m2超过煤重1】.395倍但加载速!率慢:历时2个月降—。低为加煤速度的1】/2就?能使孔隙《水压力有所消散地】基的稳定性并未破坏!同时达到了预—期的纠偏目的证明上!述分析论《断正确②快速加荷】条件:下地基?出于不排水快剪条】件承载力应》。取小值而达不到设计!取值③分级限载与】限制:加煤:历时对煤仓构—筑物是?非常:重要的指示性规定】
【 (2》)减慢加荷速率对地!基的有效作用
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— 减慢是和一【般施工条件下—加荷速率《相对而言《最典型的是》软土地基上油罐【充分预压可使—80kPa~100!kPa地基承载【力成:功地:提高至250kP】a而且整个油罐的沉!。降比较均匀》例如:从21世纪70年】代开始应用于吹填土!上建造20000】m3及以上的油罐】经过9?7d的预《压地基承载力从50!kPa增长》到170kPa【平均沉降速》率在:5.0mm/d左】。右实际最大》速率达8.43m】m/d油罐边缘平】均,沉降量为最终沉降量!的6:0%与桩基、挖土】填砂两?个方案比较可分别】节约75%与60】。%
5】。.,2.4 当—井筒采用冻结法施工!时建造于《其上的井架、—井塔或?井口房等建(构【)筑物基础》会受到人工冻融土】的影响由于各—类,岩土性质变化大冻融!对其:融陷:、融沉及承载—力的影响是不同的】例如淮北矿区与【邢台矿区冻融土的工!程性质差异》显著因此掌握设计】矿区冻融土的基本性!状参:数是设?计的必?要条件另外随—。着井筒开凿而引【起冻融土随所—处位置不同与时间】。变,化而产生的工程性】质时空变化也是需要!掌握的?基本资?料这样?才能较全面地—了解冻?融土的工程性质做】好地基基础设计
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5《.2.5 高【大建:(构)筑物相对【于,一般多层建(构【。),筑物的主要》。特点是高度大、荷载!大和基础宽》。。度与埋深大由于这些!特点:使得多用筏(—箱)基础的高大【建(构)筑物—地基侧限条》。件、地基的应—力-变形状态以【及基础与《上层:。结构的刚度与强度】均与一般建筑有较】大的差?别因:此在确定《。其地基承载》力和变形条件—时也需多些》思路
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》 目前国》内外:普遍采用的承载【力公式几《乎还限?。于古:典塑:性理论中有关刚塑】体的解?答本标准《。采用的极限承载力计!算公式即属于—此,公式同时《符,合国际上通行的【极限状态设计原则现!行行业标准高层【建筑岩土《工,程勘察规程JGJ】 ,72-2004及】地方:标准北京地区—建筑地基基础勘察】设计规范DBJ 0!1-50《1等采用此》公式国际《上,。欧,洲地基基《础规范EURO【CODE7》就规定?了承载力系数与【本标:。准,完全相同的》极限承载《力公:式极:限承载力计算公式】主要是计算实际地】基,宽度和埋深》下的地基极限承载】力另外采用》本标准?。推荐的极《限承载?力计算公式也—含有验算地》基,稳定性的《意义地?基稳定?性实质上《就是地基极限承【。载力能否满足要求】
! 如前所《述此类高大建(【构)筑物多用—筏(箱)形》大基础宽《度,(直径)《大其变形《特点可从太原地区软!弱(:均匀饱和黄土)【地基上的不同—尺寸的载荷板或基础!变形监测数据反应】看出见表4、图6
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上述【资料表明基础面积】的大小对于地基【沉降变形的规律有非!常复杂的影响当【。基,础宽度小于0.25!m,时由于?基础面积小地基的】塑性变形区相—对占有较大的部【分因而地基沉降【变形量?迅速增?大随着?基础面?积,的增加塑《形变形区相对减少地!基沉降?变形也?相对减少当基础宽度!b为0.5m—~3.0m》。时其沉降变形规律】符合弹性理论的线性!关,系当基础宽度—b达到8《.0m~《10.0m》。相,对,变形曲线近似过渡到!水平直线这种—现象可认为是—由于地基变》形模量随深度—的增:加及荷载压力随深】度的减少所》产生的总之这是【个,很复杂的问》题对宽?度b:>8.0m的—基础与中《、小型基础相比其】地基沉降《变形的分析应区别对!待许多?大型煤炭《工业构筑物的基础】其宽度?远大:于8.0m即属于大!板基:础在进行该类地基分!。析评价时宜区别【于中小型《基础:
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— , :关于应?用公式时对基础【宽度的限《制是借鉴公路桥涵地!基与基?础,设计规范《JTJ? 024-85及】港口工?程地基规范》JTJ 《250-98—确定承载《力公:式中对于基础—。宽度b限值的—规定结合上述实【际工程基础变—形监:测资料做了基—础宽度大《于8m时按8m【考虑:的限制条件
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》。 基础埋深d的问】题,。
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【 关于?周边附属建》筑为超补偿》基,。础时该段基》础埋深的确》定举下列例子说明
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(【1)高?层建(构)》筑物的地下》室由于使用功能的】需,要常将箱(》筏)基础的一侧或两!侧作为行《。车出入通道(图【7):此时箱(筏)基【础的一侧或两—侧土体就被挖去【。致使该?侧的:埋深:接近:于零这种条件下【就不:能考虑地基承—载,力的深度修》正
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— (2—)另有一些地下【室,向建筑主体》之外扩?展功能部《分地板?为配筋有一》定刚度的地面—顶部:为工业?场地或庭《院绿化(图8)此时!可将基础侧边—。地下构筑物》的重量折《算为土的重度—近似考虑深度影响】及修正
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— : :关于抗剪强度—的试验条件》
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确—定抗剪?。强度参数c、—tanφ的代—表值是按《本条:公式进行承载力计】算的:具有关键意义—的指标因此在—选用抗?剪强:度试验的《方法时应《根据施工速度—、地基土层条件(加!荷前、后的应力状态!应力路径等)尽可】能符合建筑和地基】土实际受力》状况根据工程—实践经验一般—。采用等向固》结不排水剪切试【验对:施工速率较》。快(如滑《模法施工的储煤筒】仓等)、排水条件差!的饱和黏性土可【采用不固结不排水剪!切试验对饱和—软,土特别是高灵—敏度黏性土和—粉土应对试样在【。有效自重压力—预固结后再进行试】验
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