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康定机场高填方地基填料特性与变形研究大纲

1.绪论

1.1研究背景与意义

随着我国西部大开发战略的深入推进，交通基础设施建设在西部地区全面展开，机场建设作为其中的重要组成部分，对促进区域经济发展、加强对外交流起着关键作用。然而，西部地区多山地、丘陵，地形复杂，为满足机场建设所需的场地条件和净空条件，常采用高填方工程技术，通过削山填谷来打造适宜的机场场地，康定机场便是其中的典型代表。

康定机场位于四川省甘孜藏族自治州康定市，地处青藏高原东缘、北西向展布的折多山的南西麓，控制标高4232.5米，是世界第三高海拔机场，仅次于海拔4411米的四川省稻城亚丁机场和海拔4334米的西藏昌都邦达机场。其建设面临着诸多挑战，最大填方高度达到46.6米，土石挖填方量超过2800万立方米。场区全部位于海螺沟（Q3p1+03al）和南关门（Q319l）冰期的冰碛土上，这种特殊的地质条件使得机场的建设难度大幅增加。

冰碛土是第四纪冰川融化过程中漂石、碎石、砂砾、粉土和黏土在毫无分选的条件下快速混杂堆积形成的一种特殊岩土材料。康定机场的冰碛土堆积物基本上由块石、碎石、角砾和砂土等混杂组成，粒度不均一，分选性差，无层理。这些特性导致冰碛土作为地基填料时，工程性质复杂多变，其变形问题成为影响机场安全运营的关键因素。

高填方地基的沉降变形若超出允许范围，会对机场跑道的平整度产生严重影响，威胁飞机起降安全，还可能引发航站楼等建筑物基础开裂、倾斜，危及结构安全，增加机场后期维护成本。因此，深入研究康定机场高填方地基的填料特性与变形规律，具有极其重要的现实意义。一方面，有助于准确掌握冰碛土的工程特性，为康定机场的建设、维护和运营提供科学依据，保障机场的长期安全稳定运行；另一方面，对于我国乃至世界其他地区同类山区高填方工程，如九寨黄龙机场、承德普宁机场等，在地基处理、沉降控制等方面具有重要的借鉴和指导价值，推动山区高填方工程技术的发展和进步。

1.2研究内容与方法

本研究围绕康定机场高填方地基展开，旨在全面深入地探究其填料特性与变形规律，主要涵盖以下几个方面的内容：

冰碛土填料特性研究：对冰碛土填料的物质组成进行详细分析，明确其颗粒级配、矿物成分等；深入研究冰碛土的基本物理性质，如密度、含水量、孔隙比等，以及力学性质，包括抗剪强度、压缩性等；针对冰碛土的特殊性质，研究有效的地基处理技术，如强夯法、换填法等的适用性及处理效果。

高填方地基变形研究：通过在机场建设和运营过程中设置监测点，运用水准仪、全站仪等设备，对高填方地基的沉降、水平位移等变形进行长期监测；对监测数据进行系统分析，总结变形随时间、空间的变化规律；采用数值模拟软件，如FLAC3D，建立高填方地基的三维数值模型，模拟不同工况下地基的变形情况，与实测数据相互验证；运用灰色理论、BP神经网络等方法，对高填方地基的变形进行预测，评估其长期稳定性。

为实现上述研究目标，本研究综合运用多种研究方法：

现场试验：在康定机场场区选取代表性区域，进行现场原位测试，如动力触探、标准贯入试验等，获取冰碛土的原位力学参数；开展地基处理试验，如强夯试验，确定最佳的施工参数；布置变形监测点，进行长期的沉降、位移监测，获取第一手数据。

数值模拟：借助FLAC3D等专业数值模拟软件，根据康定机场的地质条件、填料特性和工程荷载，建立精确的三维数值模型。通过模拟不同施工阶段和运营条件下地基的应力-应变状态，预测地基的变形趋势，分析各种因素对变形的影响程度。

理论分析：运用土力学、岩石力学等相关理论，对冰碛土的物理力学性质进行理论分析和计算；基于监测数据和数值模拟结果，运用灰色理论建立GM(1,1)模型、灰色Verhulst模型，对地基沉降进行预测；利用BP神经网络强大的非线性映射能力，构建沉降预测模型，并与其他方法的预测结果进行对比分析，提高预测的准确性。

2.康定机场高填方地基填料特性研究

2.1冰碛土填料的物质组成

2.1.1成分构成

康定机场场区的冰碛土填料物质组成复杂，主要由块石、碎石、角砾和砂土等混杂而成。这些不同粒径的颗粒在冰川融化、搬运和堆积的过程中，未经充分分选就混合在一起，形成了独特的组成结构。

块石在冰碛土中较为显眼，其粒径通常大于60mm，在部分区域，块石含量可达到20%-30%。这些块石多呈棱角状，是由冰川在运动过程中对基岩的侵蚀、崩解而产生，其岩性主要为花岗岩，这与折多山由花岗岩基组成的地质背景相符。它们的存在对冰碛土的力学性质和工程特性产生重要影响，较大的块石能够提供一定的骨架支撑作用，但同时也增加了地基的不均匀性。

碎石粒径在2-60mm之间，含量丰富，约占冰碛土总量的30%-40%。碎石的形状也多为棱角状或次棱角状，是块