山体地基土体变形特性分析

刘倩

【摘 要】随着我国城市化进程的加快，建筑和文化也日益为各个行业和领域所关注，而建筑工程改造的过程中往往会出现大量技术问题，因此开展山体地基土体变形特性的分析，可以为我国建筑项目的稳定及发展做出贡献。

【Abstract】With the speed up of urbanization in China， architecture and culture are also increasingly concerned by various industries and fields， and a lot of technical problems will occur in the process of building engineering， so to carry out the analysis of the deformation characteristics of mountain soil foundation， can contribute to China's construction project stability and development.

【關键词】山体地基；土体变形特性；技术分析

【Keywords】mountain foundation； soil deformation characteristics； technical analysis

【中图分类号】TU433 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）05-0162-02

1 引言

土体是一种较为天然状态下的以复杂结构存在的散粒体，普遍具有非均质性、各向异性以及非连续性等特殊性质。研究数据显示，土体的应力和应变之间有着明显的函数关系曲线，山体地基的土体变形特性也有其独特的算法，因此需要对山体地基土体变形特性进行深入研究，为改善现有工程问题提供理论依据。

2 山体地基土体变形的基本特性分析

山体土体是一种结构和组成都较为复杂的地质体，一般由固液气组成，饱和情况下的土体由水和颗粒物组成，颗粒物之间存在一些具有胶体性质的结状物，可能其中带有的粘结性质不同，但是都有传递荷载以及形成骨架传力的性质，又称为土体骨架。外部施加的压力会作用于土体本身，其中一部分力会由土壤内部的水分来承担，另一部分力会由土体骨架来承担，这也是有效应力的概念内涵，也是山体地基土体形变的基本特性。有效应力是土壤颗粒之间传递的荷载量之和与土壤总面积的比值，空隙间水分受到的压力可以分为静水压力和超空隙压力两种，其中静水压力是本身存在于山体地基中的压力，超空隙压力是外部施加压力时对土壤空隙间的水产生的压力增加量[1]。

在计算土壤应力的时候可以标出对应的曲线，从曲线变化的情况可以观察出土体在开始加载的时候有着明显的直线变化，该区域的数量会随着压力的卸载而恢复原本的数值，这种土体的形变特性被称为弹性形变。还有一部分土体会存在非线性关系，具备这种特性的土壤往往是由松砂或者粘土构成的，因此显示出较为硬化的变形特性，而密度较大的砂体和超固状态下的粘土也会显示出非线性的图示，而该材质的土壤变形特性为软化关系。在曲线变化的过程中会出现一个明显的峰值，这就说明了在外力加载时，土体发生弹性形变之后，还会出现不可逆转的形变状态，而且该曲线也不会和弹性形变的曲线相重合，因此可以说山地地基土体的形变还存在着非线性以及非弹性的特征。

山体地基土体的物理性质非常复杂，需要通过具体的模型来描述山体地基土体的变形特性，目前已知的土体模型都是建立在力学和物理学假设基础之上的，而且要在研究过程中着重考虑土体的主要性质，忽略其次要性质，使用较为理想化的模型来展示山体地基土体的变形特性。根据对山体地基变形特性的研究可知，其主要性质为弹性形变以及塑性形变等，特别是在应力加载前后出现的不同状态，都可以让研究员们重新认识土体的特征情况，因此也就形成了一个从简单到复杂、弹性到非弹性、简单到理想、理想到复杂的各向异性模型发展历程。土体研究的本构模型有弹性模型、弹粘塑性模型、弹塑性模型等，其中可以将弹塑性模型分为弹性和塑性两个研究方向，二者采取的理论和定律不同，需要研究人员根据土壤测量的信息和参数，选择适当的模型来研究山体地基土体的变形特性，为工程项目构筑的稳定发展奠定良好的基础。

3 山体地基土体变形特性的实践要求

3.1 山体地基土体变形特性的材料要求

山体地基工程的填土材料和技术都需要进行严格的质量控制，参与工程的土体材料必须要经历野外实验才能通过验证标准，不能使用含有草皮、沼泽土、淤泥等土壤，液限大于50和塑性指数大于26的土壤都不能直接作为山体地基的直接填充材料。一般情况来说，含水量或者是最优含水量偏差值需要小于2%，而且施工单位应当在工程铸造之前对土壤的含水量进行进一步测试，确定好土壤含水率的数据，尽量让其保持在最优含水量以下，堆填和摊铺土壤的过程中还需要对土壤进行洒水，在其水量高于最佳含水量时应进行翻晾处理。不同用途和性状的土壤需要根据类别分层摊铺，不能混合使用不同性质的土壤填料，在填料的粒径大于十厘米时，应当使用压实设备将硬质材料中的大颗粒进行破碎。一般情况下，自由膨胀率大于40%和膨胀总率大于1%的土壤都不可以作为山体地基的填充材料，填料六米的坡下不可以使用具有膨胀性质的土壤，若已经使用，则需要在填料中加入6%的灰质以改善土壤的性能。

3.2 针对山体地基土体变形特性的碾压要求

在山体地基工程的施工过程中，使用的常见设备有压实机、平地机和推土机，其中平地机对土壤材料填层厚度以及平整性掌握的能力较强，压实机可以对整体工程的压实效果做出显著贡献。土壤填料的水分会随着压实重量做功的加强而减少，土壤密度则会随着压实力度的增加而增加，因此在土壤材料含水量相同的情况下，压实力度越大，山体地基的密度就会越高，工程项目的稳定性和安全性就会更强。

在山体地基工程碾压过程中，需要根据先低后高和自内而外的顺序开展施工工作，在地基碾压之前，技术人员需要对土壤材料的土层厚度、平整度以及含水量进行检查，明确数据都在标准范围之内后再开始施工工作。压路机在碾压过程中的行驶速度应该在每小时四公里以内，并采取纵向进退式的碾压方式，横向接头路程之间的重叠部分为半米左右，前后接头路程之间的重叠部分为一米左右，确保工程构筑部分的每一处角度都为碾压设备覆盖。在进行压路设备的分段碾压过程中，接头处应当制作成一三比例分段的斜坡，碾压时的重叠部分为半米，上下接头的距离在一米以上；在可能出现降雨的情况下，施工单位应做好土料表面的松土工作，并且在雨停之后将土料表面层进行基本晾晒，在其含水量合格之后才能进下一步填筑工作；由于恶劣天气等其他原因而长期未施工的山体地基，在重新开工之前应当对其表面的土层进行翻松和重新碾压，待土料检测结果合格之后，才能继续地基的土体填筑工作。在进行山体地基压实工作的同时，应时刻注意观测土料表面的沉降情况，避免出现不规范情况，降雨等气候和环境下需要加大观测频率，避免出现由于土体变形特性引发的地基质量问题。

4 结语

综上所述，文章对山体地基土体的变形特性进行了分析，并举例说明了研究山体地基土体变化规律的模型选择，同时为山体地基工程项目的落实提供了实践性的建议和对策。目前我国在山体地基土体变形特性的研究中还存在待解决的问题，首先是土壤内部应力分布不均问题，还有一种是土体填充时的结构变化问题，这两个变化都会对山体地基土体变形特性的变化产生影响，因此需要研究人员加大该方向的研究力度，为我国社会和经济的稳定发展做出实践性铺垫。

【参考文献】

【1】严佳佳.主应力连续旋转下软粘土非共轴变形特性试验和模型研究[D].杭州：浙江大学，2014.