| 标题 | 粮仓对软土地基的影响 |
| 范文 | 郭营飞 刘阳 [摘 要]随着我国经济发展水平的不断提高，越来越多的大型建筑物和交通线路出现在城市中，比如粮仓、储油罐、石油钻井平台、高速铁路、高速公路、大型机场、城市高层建筑等等。由于实际需要，这些建筑很多必须兴建在沿海地区，这些地区由于广泛分布着具有低渗透性、高压缩性、天然孔隙比大、天然含水量高的深厚软黏土沉积层，这就对地基提出了很高的要求。由于受到粮仓粮面变化所引起的低频反复荷载作用，经常出现施工后沉降大、沉降时间长等问题，给工程造成了极大的安全隐患。由此可见，对于粮仓来说，研究其地基的变化规律对粮油食品储备工程的建设以及建设后粮仓的使用和维护都具有非常重要的现实意义。 [关键词]粮仓;软土;变形;地基 [中图分类号]TU447 [文献标识码]A 1 软土的工程特性分析 1.1 软土基本特性分析 软土的主要构成成分是淤泥质土、淤泥以及泥炭，它是由承载能力低、压缩性高、天然含水量大的腐殖质以及淤泥沉积物相互作用形成的。根据沉积物的沉积环境和类型可以将软土分为沼泽沉积、湖泊沉积和滨海沉积三个类型。为了说明我国软土的基本特征，本文选取我国的典型地区软土进行分析。 （1）唐山地区软土特征分析。唐山曹妃甸区域的软土在我國比较具有代表性，它主要是由泻湖、浅水和滨海浅滩三个地貌单元构成，处于渤海中隆起和黄骅坳陷东北端交界地带，向南紧邻曹妃甸沙岛。同时，该区位于滦河三角洲平原，具有明显的双重岸线特征，其中内侧大陆岸线具有发育的潮滩、盐田以及冲积海积平原;外侧岛屿岸线具有由12个小沙岛组成的曹妃甸沙岛和沙质海滩，外海岸线的高程大约为3m，宽阔的浅水泻湖处于内外岸线之间。这一特定地理位置和特殊地貌区域的软土主要具有如下基本特征： （2）天津地区软土特征分析。天津滨海新区位于渤海湾西岸在早期主要沉积相为陆相沉积，到后期由于海洋作用的加强，使得该地区的沉积相逐渐转变为海相沉积，因此就出现了现代比较著名海陆交替沉积相，这也使得天津的软土地基主要由淤泥质软土构成。天津地区主要淤泥和淤泥质软土的主要特性如下：①层淤泥：底高程位于-8.0-10.0m、分布广泛、局部混多量的粉砂和粉土团块、夹粉土薄层、含少量碎贝壳、土质不均匀、流塑状-高塑性、灰色-灰褐色。②层淤泥质黏土：底高程在-11.5-15.0m、层位较稳定、分布广泛、混少量粉土团块和碎贝壳、土质不均匀、软塑状、灰色。 综上所述：我国软土主要具有如下基本特征： ①软土地区大多存在硬壳层，软土层厚度一般为两到三米。这主要受到地表部分淋洗、风化等作用的影响，硬壳层往往具有较强的结构性和较高的强度，压缩性中等或低等，当硬壳层遭到外力破坏以后，加荷初期差异沉降和侧向位移都比较大，由此可见，充分利用硬壳层能够很好地利用软土。 ②具有一定的结构性：由于不同地区土的沉积环境、沉积年代以及孔隙水和矿物成分的不同导致了不同地区软土的结构性存在一定的差异。结构性的主要作用是增大了士骨架的刚度，因此其力学特性与应力水平密切相关。应力水平低时，土会呈现较好的力学特性：应力水平超过某临界值后，土的结构性破坏，使力学性质显著恶化，而且这种恶化是不可逆的，短期内很难恢复。此外，结构性黏土还具有剪胀性。 ③具有中等灵敏度、低透水性、高含水量、高压缩性、低强度等特点，一般各参数的范围如下：灵敏度为4-8、固结系数为（0.1～1.0）×10-3cm2/s、含水量高达45%～50%、塑性指数为20左右、压缩系数为0.5～1.0MPa-1、强度为10～30kPa。 1.2 软土的工程力学特征阐述 针对工程而言软土是指其他高压缩性土、部分冲填土、杂填土、淤泥质土以及淤泥。这些类型的土大都具有孔隙比大于1、天然含水量大于液限、含有机质以及是饱和的等基本物理特性。同时，这些类型的土还具有一定的结构性，并且具有很小的渗透性、较高的压缩性和很低的抗剪强度，广泛分布于我国内陆江河湖泊的周围和东南沿海地区。当软土为淤泥质土时，它的天然孔隙比处于1和1.5之间，当软土被称为淤泥时，它的天然孔隙比不小于1.5。 软土一般主要具有如下工程特性： （1）具有较高的含水量和较大的孔隙比：通常来说孔隙比处于1和2之间、含水量处于35%～80%之间; （2）渗透性比较小：软土的渗透系数在1×10-6～1×10-8cm/s范围内。 （3）具有较高的压缩系数：正常固结软土的压缩系数通常来说处于0.5～1.5MPa-1之间，压缩指数处于0.35～0.75之间。 （4）具有显著的流变性：处于载荷作用下，软土将会出现剪切变形，甚至会导致抗剪强度的减少，这都是由于软土承受剪应力的作用而造成的，而次固结沉降也会随着主固结沉降的结束而产生。 （5）具有明显的结构性：通常软土呈现絮状结构，特别是海相沉积地区的黏土更是如此。当这种软土受到外力或者外载荷作用和干扰时，会使软土的强度变小，出现流动状态。而我国沿海地区的软土属于高灵敏度土，因此在这些地区进行基坑开挖和地基处理时，要严格避免土体受到外力扰动，否则就会使软土的强度下降，影响最终地基的处理效果。 2 粮仓类型及其对地基的影响分析 我国最早的地上粮仓是在浙江河姆渡遗址出土七千多年前的“杆栏式”粮仓，随后又在甘肃省大方盘城发掘出了“大方盘”粮仓。新中国成立时，我国库容量仅有1260万吨，而且大多数仓房非常简陋，常为砖木结构和竹木结构，每仓的仓容量只有3—6万公斤，同时还有一部分仓房是利用和改造的祠堂、庙宇，储藏条件均不能满足条件。目前粮仓主要以房式仓为主，浅圆仓和立筒仓为辅、共1000多亿斤仓容的大规模储备粮库建设。 这些粮仓按照不同的分类方式有不同的粮仓类型： （1）根据仓房的储粮性能分类：气调仓、低温仓、准低温仓、一般常温仓; （2）根据粮仓位置分类：地上仓、地下仓、半地下仓; （3）根据仓房建筑条件及设备配置分类：简易仓、一般粮仓、机械化粮仓、装配式粮仓; （4）根据仓房外形分类：房式仓、筒仓、楼房仓; （5）根据仓内粮食堆装方式分类：散装仓、包装仓。 粮仓的基础会对软土地基造成很大的影响，因此不同类型的粮仓在对地基的影响方面会存在一定的差异，但是由于粮仓的储粮特性，它们的使用频率比较低，大多数情况下是一年装卸一次。由此可见，粮仓对地基的影响主要体现在低频反复载荷下地基的变形特性方面。由于这种类型的载荷经历的时间和载荷的变化周期都比较长，也即是这些载荷的变化频率都非常低，也被称之为低频载荷。 3 本文小结 对反复载荷作用下的软土地基变形机理进行研究首先要正确认识和了解软土的定义、来源、分布范围以及软土的工程特性。本章在充分调研软土相关文献的基础上，对软土的基本概念和理论进行了整理和论述。 通过对软土基本理论和工程特性的分析，主要得出如下结论： （1）在世界范围内，软土主要分布在长江、密西西比河、尼罗河、恒河、易北河、莱茵河等河流三角洲位置，为了描述和研究的方便，通常以国家地理范围内的软土含量来描述这个国家的软土分布，一般而言美国北部（波士顿和芝加哥）、墨西哥城、加拿大、丹麦除外的北欧诸国都是典型软粘土的主要分布地区。 （2）我国的软土灵敏度和孔隙比相比世界上典型软土地区来说不是太高，且我国的软土主要具备以下工程特性：孔隙比大（1～2）、含水量较高（35%～80%）、渗透性比较小（渗透系数约为1×10-6～1×10-8cm/s）、压缩性较高（压缩系数约为0.5～1.5MPa-1）、抗剪强度很低（不排水抗剪强度约为5～25kPa）、具有明显的流变性和结构性。 （3）对我国粮仓的发展历程及其主要类型特特征进行了描述，指出我国的粮仓主要有房式仓、砖圆仓、土圆仓、钢板圆仓、钢筋混凝土立筒仓以及地下仓等几种类型，并且粮仓对地基的影响主要体现在低频率反复荷载下地基的变形特性方面。由于这种类型的荷载经历的时间和载荷的变化周期都比较长，也即是这些荷载的变化频率都非常低，被称之为低频荷载。 [参考文献] [1] 金宗川，顾国荣，韩黎明，等.大面积堆载作用下软土地基变形特性[J].岩石力学与工程学报.2005（06）. [2] 莊迎春，胡安峰，谢康和.反复荷载作用下软土的一维固结分析[J].土木工程学报，2005（09）. [3] 雷华阳.反复荷载作用下软黏土的强度判别标准试验[J].长安大学学报，2009（06）. [4] 朱俊高，冯志刚.反复荷载作用下软土次固结特性试验研究[J].岩土工程学报，2009（03）. |
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