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地裂缝作用下桥梁与房屋基础灾变机理模型试验研究

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地裂缝作为一种特殊的城市地质灾害，广泛的分布在汾渭盆地上，特别是上世纪八十年代改革开放以来，随着人类活动的加剧，对地下水的过量开采，地裂缝的活动也变得活跃起来，地裂缝所经之处的建筑物无一幸免地遭到破坏。由于地裂缝活动对建筑物破坏的不可避免性和长期累积性，地裂缝对建筑物的破坏已经引起了学术界和工程界广大专家学者的高度关注，并取得了丰富的研究成果。本文以汾渭盆地为研究背景，以国家自然科学基金重点项目(40534021)汾渭盆地地裂缝成因机理与大陆动力学、国家自然科学基金面上项目(40772183)地裂缝活动环境下的地层——地铁隧道相互作用研究和国土资源大调查项目(1212010641403)汾渭地区地裂缝地面沉降综合研究为依托，采用现场调查、大型物理模拟试验及数值分析相结合的方法，对地裂缝造成各种建筑物的破坏模式、破坏过程等进行了分析，并在此基础上提出了预警方法和防治措施。本文主要研究工作和成果如下：
　　 (1)通过现场调查的方法，总结归纳了地裂缝活动环境下各种建筑物的破坏特征，包括道路、桥梁、地下管道和房屋等。
　　 (2)通过大型物理模型试验，揭示了不同结构形式的桥梁与地裂缝在不同位置相交时，随地裂缝活动时的应力应变规律及变形破坏机制，为地裂缝地区修建桥梁提供了参考。
　　 (3)通过数值模拟分析，揭示了正断层、逆断层及平移断层等不同形式断层形成的地裂缝对桥梁的应力变化规律及破坏模式。指出由于地裂缝形成的原因不同，对桥梁的作用不同，因而造成了不同的破坏模式，设计时应区别对待，这样才能采取更加合理的防治措施。
　　 (4)通过大型物理模拟试验和数值分析，揭示了各种建筑物的基础形式在地裂缝活动环境下的响应。指出桩筏基础的桩虽然对土体起到了加固作用，但同时也对筏板产生了拉力，使得筏板在与桩接触的部位发生拉张破坏，对抵抗地裂缝活动的作用并不显著，反而起到了不利的影响；通过对筏板基础的应力应变曲线分析得出了筏板基础在地裂缝环境影响下的受力模式；通过对同一基础与地裂缝在不同位置相交得出地裂缝相交位置对基础破坏过程的影响；通过对不同基础形式的对比得出地裂缝影响范围内应采取整体性好的基础形式，避免采取条基等整体性差的基础。
　　 (5)通过对基础模型破坏过程和破坏现象的分析，指出虽然不同基础表现出不同的塑性变形能力，但最终无一幸免全部遭到破坏，进一步验证了地裂缝对建筑物破坏的不可避免性。
　　 (6)通过对同一基础形式不同刚度和强度的对比说明，单纯依靠增加基础的强度和刚度来抵抗地裂缝对建筑物的破坏是不经济的，效果也是不明显的。
　　 (7)在前期调查、物理试验及数值分析的基础上指出了桥梁、房屋、道路、地下管道等各种建（构）筑物在地裂缝活动环境下破坏的力学模式。
　　 (8)根据地裂缝对建筑物的破坏模式，提出了在地裂缝环境影响下的两种预警方法，根据预警信号做好处理措施。
　　 (9)通过对地裂缝活动环境下各种建筑物破坏模式的研究，提出了建筑物抵抗地裂缝应从两方面做起：即从结构上采取应对措施和对地基进行处理。对地裂缝带上修建建筑物提供了参考和指导。

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