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
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—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
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, 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
】 ?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GB 【50007》-20?11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
【 (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【×10.76m2如!图1所示
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配—煤房:自重38000【kN煤可变荷载21!500?k,N构筑物自重—作用于基底》压力为76kPa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=:12k?P,a;三轴不固结不】。排水快剪为φ=0】°C:u=:20kPa》;十字板《抗剪强度为22【kPa地基承载【力值:按未完全固结快剪】。指,标计算fk》。1=122kPa】;,按,三轴快剪指标计算f!k,2=90《kPa;按十字【板抗:剪强度计算极—。限,承载力fu=—135kPa
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! 沉降情《。况
【 1》)完工时的沉降【完工前最后3个月内!平均沉?。降为4.7cm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.】0027
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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【5,d内:。加满至2150t】基础平均压力—达12?t/m2沉降速率】剧增加煤停止时【基础南边每天沉降】10m?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:.006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67—cm北边沉》降57cm南—边,沉,。降78c《m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12.5t/m】2钢锭?后仅2个《月倾斜就从》0.024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1—。22cm最》小沉降量为》110c《m(倾?斜为0.《014?)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!/,m,。2超过煤重1.3】95: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
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》 (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《8,0,kPa~《100kPa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200【00:。m3及以上的油罐经!。过9:7d的?预压地?基承载力从5—0kPa《增长到1《70kPa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%
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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
】。
? 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JG】J 7?。2,-20?04及地方》标准北?京地区建筑》地,。基基础勘察设—计规范DBJ 【。01-5《01等采用此公式国!际上欧洲地》基基础规范EUR】OCO?DE7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
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》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》0.25m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8】m时按8m考虑的限!制条件
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基础】埋深d的问题—
】 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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