采动区建筑物基础与地基增湿压缩变形协调作用机制研究

本项目主要研究在采动影响下地基土变形因素（沉降、水平变形、曲率变形、扭曲变形、水平移动、倾斜等）与建筑物基础的相互力学作用，揭示主要变形影响因素及其对基础的力学作用方式；研究局部地基土体增湿压缩变形机制（非饱和土壤水运移规律、地基土体渗透特性及土体增湿压缩特性等水土相互作用）；研究在荷载作用下增湿地基土的地基强度承载特性变化规律（地基强度承载能力衰减及残余强度、强度恢复时序过程）；从而阐释在荷载作用下局部地基土软化消除或减少地表变形机理和改善造成采动区建筑物损害的建筑物基础与地基相互作用的地基反力畸变问题。.通过本项目研究可以为华北和西北地区的矿山建筑物下采煤、采动区房屋加固和抗变形房屋建造提供理论依据和具有实用价值。可以促进华北和西北地区煤炭工业发展，为解放建下大量呆滞煤炭资源和矿区的可持续发展具有现实意义。

本项目采用理论分析、相似模拟试验和数值计算的方法，以解决矿山采动区建筑物基础受采动地基变形影响形成地基反力畸变，造成建筑物损害为研究目的，提出局部地基增湿消除或减缓地表变形影响的协调变形机制理论和方法。.理论分析了采动影响下地基土变形因素对建筑物损害的影响，指出采动曲率变形和水平变形是造成建筑物损害的主要影响因素，提出了曲率变形影响下建筑物安全长度计算公式和安全判据；分析了地基土体渗透特性，土体基质势是非饱和土中水运动的驱动力；完成了非饱和土壤水运移规律试验，结果表明土体的初始含水量对渗透速率有较大影响，渗透范围与累积渗水量密切相关，土体湿润范围近似椭球体；土体增湿压缩特性实验研究表明土体具有增湿变形特征，在一定的应力范围内，增湿变形具有压密的基本性质，可以来调整采动引起的地表曲率变形；自行设计了采动区建筑物基础地基相似模拟试验台，该试验平台可以实现地基土体的不同曲率变形功能；完成了荷载作用下地基曲率变形对建筑物基础与地基的反力变化规律试验，以及增湿过程基础与地基土的地基反力变化规律实验研究，试验结果表明地基土体增湿可以明显改善建筑物基础与地基的地基反力畸变；阐明了地基强度承载特性变化规律，即增湿过程地基强度变化先局部消减，然后整体恢复的过程，未出现失稳状况；运用岩土破损力学理论初步分析和阐释了地基土软化消除或减少地表变形机理。.项目研究结果明确了运用采动区建筑物局部地基增湿，在水土共同作用下可减小和消除建筑物基础与地基的不良接触状态，实现消除建筑物基础与地基不良受力状态，提高采动区建筑物的抗变形能力是可行的。该研究成果可以为华北和西北地区的矿山建筑物下采煤、采动区房屋加固和抗变形房屋建造提供理论依据和具有实用价值。