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原文传递强震作用下填方区改良黄土地基变形与稳定性研究

论文题名：	强震作用下填方区改良黄土地基变形与稳定性研究
关键词：	填方区;改良黄土地基变形;强震作用;稳定性
摘要：	随着国家一带一路、乡村振兴战略的逐步实施，我国西北部黄土地区的城市及乡镇化建设发展迅猛。为保证经济建设造福造地人民群众，工程建设者们早已使用削山、填沟等手段对黄土区独特的梁、峁、塬地貌类型进行造地改造。然而，由于黄土自身的湿陷性与动力易损性等特点，加之黄土地区为我国高频高烈度地震区，黄土地区部分建筑场地也逐渐表现出一些问题。黄土边坡填方场地由于填方区土体受施工时间、施工设备等因素的限制，部分坐落于填方地基上的建筑先后已出现因填方地基土体失效而造成的地基变形、地基开裂等安全隐患，加之黄土区地震的高频易发性，这已严重威胁到黄土地区的经济建设及人民群众的生命财产安全。　　本文基于黄土边坡现场考察，以地震区黄土填方场地为研究目标，选用粉煤灰加筋复合改良方式进行一系列的室内试验，从改良黄土的物性参数角度出发，探究粉煤灰加筋复合改良方式对黄土性质的改良效果。依据室内试验结果，开展振动台模型试验，对填方边坡模型的不同坡面处理方式与粉煤灰加筋复合改良填方地基在强震作用下的变形与抗震性进行研究。结合数值模拟方法，建立多个差异性模型，探讨不同参数对模型变形与抗震性之间的关系。本文所使用的研究方法及所得结论为填方区地基处理的抗震性研究提供了新的思路，研究成果达到了抗震减灾和防灾于未然的目的，可以为我国西北地区的抗震设防提供参考和依据。　　本文的主要结论如下：　　（1）使用粉煤灰改良后黄土最大干密度随粉煤灰掺入比的增加呈现出先增加后减小的趋势，其中粉煤灰掺入比在15%和20%之间时获得较好的改良效果。改良后试样的抗剪强度和摩擦角都有较大提高，剪切应力的提升幅度最小为4%，最大可达42%。因而使用粉煤灰进行改良可以显著提升土体自身的抗震性能，减少土体的变形与破坏。　　（2）粉煤灰加筋复合改良后的土体试样在试验中受尺寸效应及试验方式的影响，加筋后的改良土的粘聚力小于未加筋状态下的改良土，加筋后的改良土摩擦角均大于未加筋状态试样的摩擦角，摩擦角的增大幅度可达13%-17%。　　（3）使用粉煤灰加筋改良后的填方地基大型振动台模型的变形与破坏主要发生在原边坡场地与填方交接区，试验结果显示处理后的边坡与填方区交界处裂缝宽度约为1-2mm，未处理侧裂缝宽度可达6mm，未处理侧的地基下沉约8mm。故针对填方边坡实施的台阶化处理能有效地降低因地震作用所导致的交界处的地表破坏、地基下沉情况。　　（4）振动台模型试验由低到高布设的加速度传感器所测峰值加速度表现出较为明显的高程放大效应，随地震强度的增加而增加，放大系数约为3，同高度同工况地震作用下台阶化处理侧加速度峰值较未处理侧可降低约25%。　　（5）经过台阶化处理侧的模型在地震烈度的Ⅷ、Ⅸ、Ⅹ度下的平均PGA放大系数约为2.24，使用普通斜坡处理侧的平均放大系数为3.68，推荐台阶的高宽比为1∶2。
作者：	李旭东
专业：	构造地质学
导师：	王平
授予学位：	硕士
授予学位单位：	中国地震局兰州地震研究所
学位年度：	2022