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随着我国经济形势的持续向好,西部山区旅游资源开发的不断加快,山区机场建设将势在必行。但是我国西部地区多高山峻岭,山区机场地质条件复杂,工程建设存在很多问题,需要作专门研究。如正在建设中的吕梁机场最大填方高度81.9m,土石挖填方量超过5000万m3,此工程不仅在国内,在全世界也是罕见的。
本文以吕梁机场为例,在前期初勘、详勘地质资料和现场试验结果的基础上,结合现场地形、地貌特征,建立了机场黄土高填方场区原位监测系统,在对原位监测结果分析评价的基础上,结合场区原状土体的压缩蠕变试验对实测数据进行了验证,同时,运用理论方法对场区沉降变形量进行了计算,并对场区工后沉降量的发展进行了预测,且与已建几个机场的工后沉降量进行了类比分析。获得以下几方面的结论:
①黄土高填方体沉降变形规律主要表现为施工期的瞬时压缩沉降量很大,沉降变形发展很快,后期固结与次固结沉降变形量所占比重不大,但发展缓慢、持续时间较长,且最大沉降量发生在填方最高地段;场区填方体水平位移主要发生在填方加载过程中的边坡影响区,沿原始冲沟方向,水平变形量不大。
②对填筑体深层土压力的长期监测发现:在深填的沟谷高填方体中存在有明显的“土拱效应”,同时说明在高填方体施工过程中土体的不均匀沉降问题突出。
③从场区的沉降变形情况看,原地基的沉降变形量比填筑体自身的沉降量大,一方面说明填筑体的施工质量得到保证,另一方面也说明原地基的处理还有待于进一步加强。合理完善的地基前期处理是场区填筑体在施工期和工后安全稳定运营重要保证。
④由压缩蠕变试验可知,在相同的荷载级数下,马兰黄土单位压缩量明显大于离石黄土,且马兰黄土的压缩变形发展过程要快于离石黄土。对大量实测数据的分析后发现,马兰黄土与离石黄土在各级荷载下单位压缩量的发展过程和单位压缩量与荷载的关系都可用对数模型进行很好拟合,且拟合率很高。
⑤土方工程结束后,综合各阶段研究成果,在基于几种沉降预测模型方法的基础上,对场区黄土高填方地基的工后沉降进行了预测。为下一阶段场道工程的设计与施工提供了坚实的理论依据,实现了吕梁机场试验段黄土高填方场区沉降规律研究的生产实践意义。