Page 229 - 现代建筑的结构设计分析与理论研究

第七章 建筑结构抗震设计

的结构性决定了其在外部影响因素如水、地震等作用下表现出极强的易损性。我国黄
土高原是世界上黄土分布最为集中、连续分布面积最大的区域，具有沟壑纵横、地形
地貌条件复杂的特点，其位于我国华北地震区、南北地震带北段及其相间地带，新构
造活动强烈，历史上受多次强震的影响，造成了极为严重的岩土地震灾害。随着国家

“一带一路”倡议构想的深入实施，西部大开发、中部地区崛起进程的不断加快，黄
土高原地区城镇化水平日益提高，因地震而触发的潜在黄土地基震陷以及地震与水共
同作用下的黄土液化灾害导致黄土地区城乡建设和规划中所面临的地基安全隐患明显
增加。

大量的科学研究和工程实践证明，对黄土地基进行抗震加固可有效缓解甚至消除
黄土震陷性和液化势，解决地基的变形和沉降问题，从而减轻建、构筑物的震害。现
有的黄土地基抗震处理技术包括物理加固（强夯法、挤密桩法、掺入黏土类物质和加

筋处理等）、化学处理（掺入石灰、水泥、粉煤灰、赤泥矿渣、酸性溶液、木质素或
化学灌浆等）和综合处理等。由于土的宏观力学性能取决于其组分和结构，本质上，
这些方法均是基于改善土的组成（增加胶结性物质，优化级配）和结构（消除孔隙，
加强排列和增强连接）从而达到改善土力学性质的目的，即针对黄土内部所存在的架
空孔隙、弱胶结和易融性盐等特殊结构特征，通过物理、化学或综合的方法，改变土

体内部孔隙、颗粒组分和排布形式，阻碍贯通的渗流通道形成，增加颗粒之间的接触
面积和胶结强度，从而使地基土满足工程使用要求。未来几十年，随着国家全面建成
小康社会政策和“一带一路”倡议的进一步落实，黄土高原地区将逐步成为国家社会

经济发展重心战略倾斜调整的重点区域。考虑黄土特殊的工程性质和黄土高原高危的
地震背景和脆弱的生态环境，研发新型、有效、环保的地基处理理论与技术，提高黄
土高原地区建设工程的灾害预防能力已成为岩土工程领域当前亟待解决的关键科学问
题之一。

（一）基于物理加固的黄土地基抗震处理技术
基于物理加固黄土地基抗震处理技术，其处理机制主要是通过物理手段或掺入不
与土产生化学反应的外部材料，对黄土的内部结构进行加固，对土的级配进行改良，
从而改变黄土内部孔隙大小、颗粒组分和排布，同时阻碍黄土内部形成贯通的渗流通

道。一些常规的物理改良方法，如强夯法、挤密桩法等被广泛应用于消除或减轻黄土
地基的湿陷性，而试验及工程实践证明，上述方法应用于黄土地基抗震处理领域亦行
之有效。除此之外，学者们还通过在黄土中掺入各种材料，改变了土体的物理性能，
并辅助强夯等传统方法优化地基的力学性质，使其抗震性能更加优良。

1. 强夯法
强夯法是通过重锤自由落下产生强大的夯击能在黄土地基中产生冲击波，促使土

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