【正文】 全程 1776 公里，從蘭州經(jīng)西寧至烏魯木齊。 由于蘭州受地 理 等因素的影響， 可 供 開發(fā)利用的土地 空間資源及各方面的 條件有限，所以較全國(guó)大部分城市來(lái)說(shuō)，蘭州市的高層建筑甚至超高層建筑 的發(fā)展 有其局限性。 圖 代表性高層建筑選點(diǎn)圖 畢業(yè)論文 蘭州市市區(qū)高層建筑地基承載力特征研究 第 7 頁(yè) 畢業(yè)論文 蘭州市市區(qū)高層建筑地基承載力特征研究 第 8 頁(yè) 第 3 章 蘭州市市區(qū)高層建筑地基土的分布規(guī)律 為研究蘭州市市區(qū)高層建筑地基土的分布規(guī)律，特從高層建筑場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件著手進(jìn)行研究。 ② 黃土狀粉土層：主要分布在遠(yuǎn)離黃河一側(cè)，厚度較大，靠近黃河一側(cè)基本沒(méi)有，呈北薄南厚的特點(diǎn)，厚度為 ～ 。 位于卵石層之下，因沉積年代較短， 成巖 性 較差 ，屬半成巖，主要礦物成分為石英、長(zhǎng)石， 多為泥質(zhì)膠結(jié)， 局部夾鈣質(zhì)膠結(jié)或透鏡體， 巖體呈層狀結(jié)構(gòu)，巖石呈碎屑結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，微裂隙 和 風(fēng)化裂隙 較為 發(fā)育，遇水 容易發(fā)生 軟化、崩解，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為 V 級(jí)。 ⑦ 中風(fēng)化砂巖層：從西到東大量分布 ， 埋深較大，埋深 ～ ，遇水影響容易發(fā)生軟化 。 表 砂巖層顆粒分析 樣號(hào) 粒徑 /mm 定名 不均勻系數(shù) 曲率 系數(shù) 2 2～ ～ ～ ～ ～ 5 Zk61 細(xì)砂 Zk62 細(xì)砂 Zk63 粉砂 Zk71 細(xì)砂 Zk72 細(xì)砂 Zk201 細(xì)砂 Zk202 細(xì)砂 Zk451 中砂 Zk452 細(xì)砂 畢業(yè)論文 蘭州市市區(qū)高層建筑地基承載力特征研究 第 11 頁(yè) 砂巖的物理力學(xué)性質(zhì) 表 是蘭州市一些高層建筑場(chǎng)地測(cè)得的第三系砂巖層的物理性質(zhì)指標(biāo)，高層 A 的場(chǎng)地在市區(qū)的東邊，高層 B 的場(chǎng)地在南邊，高層 C 的場(chǎng)地在西邊，高層 D 的場(chǎng)地在北邊。 弱風(fēng)化帶砂巖的工程特性明顯比之強(qiáng)風(fēng)化帶砂巖好很多，然而蘭州市弱風(fēng)化帶砂巖層 自身 埋深 相對(duì)比較大，上部強(qiáng)風(fēng)化帶砂巖的厚度也較大 [1]，強(qiáng)風(fēng)化帶埋深在 ～ ，厚度變化范圍為 ～ ，若直接選用弱 風(fēng)化帶砂巖為持力層，不僅工程造價(jià)很高，所需要的工程技術(shù)也較高。 蘭州市深居內(nèi)陸，屬溫帶半干旱氣候，黃河是流經(jīng)蘭州市市區(qū)的主河流，間歇性河流有韓家河、雷壇河等，黃河由西向東流經(jīng)市區(qū)達(dá) 40多公里。主要含水層為卵石層，而黃土狀粉土層、細(xì)砂夾層及卵石夾層作為主要含水層的情況比較少。對(duì)于蘭州地區(qū)的地勢(shì)，總體來(lái)說(shuō)是東北較低，而西部和南部偏高。蘭州市市區(qū)內(nèi)部主要有 6 條斷裂：一條是興隆山北緣斷裂，為晚更新世早中期活動(dòng)斷層，同樣是是馬銜山斷裂帶的次一級(jí)斷層；再一條是馬銜山北緣斷裂，是晚更新世～全新世的活動(dòng)斷層，斷層性質(zhì) 為走滑斷層與逆斷層并存，是區(qū)域內(nèi)最重要的控震斷層；另有四條是蘭州盆地以及邊界附近的金城關(guān)斷層、寺兒溝斷層、雷壇河斷層、西津村斷層，是第四紀(jì)早中期斷層，晚第四紀(jì)以來(lái)未曾有新活動(dòng)的跡象。場(chǎng)地附近如果沒(méi)有足夠的、質(zhì)量達(dá)標(biāo)的天然建筑材料，會(huì)影響工程造價(jià)，還會(huì)對(duì)建筑物的類型和結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。 畢業(yè)論文 蘭州市市區(qū)高層建筑地基承載力特征研究 第 17 頁(yè) 計(jì)算 地基承載力的 理論公式 有很多，比如太沙基公式、漢森公式等 。 ⑤ 粉質(zhì)粘土：軟塑，分布不連續(xù)，物理力學(xué)性質(zhì) 很 差，承載力一般在 150kpa左右，不考慮作為高層建筑基礎(chǔ)的持力層。 從 圖 可以看出 ，從西到東，卵石層厚度在 ～ 之間，總體來(lái)說(shuō)，從西到東的卵石層起伏比較大，厚度差異也較大，但都比較連續(xù)。市區(qū)的砂巖 顆粒組成主要是細(xì)砂， 化學(xué)成分和礦物組成較穩(wěn)定 ；地下水類型多為地下潛水和階地型潛水 ， 埋深變化 在 ～ ， 主要含水層為卵石層 ， 地下水季節(jié)變化幅度為 ～ ； 從地貌單元上看，蘭州市的高層建筑場(chǎng)地多在黃河階地之上 ； 從大地構(gòu)造上講，蘭州地區(qū)屬于祁連山褶皺系的祁連中部隆起帶 ，市區(qū)內(nèi)部主要有 6 條斷裂，周邊地區(qū)主要有 2 條活動(dòng)斷層；市區(qū)的大部分高層建筑場(chǎng) 地?zé)o不良地質(zhì)，穩(wěn)定性良好，少數(shù)場(chǎng)地有液化土層，應(yīng)采取相應(yīng)措施消除液化。如果 沒(méi)有你的諄諄教導(dǎo) 和熱心幫助 ，此畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 很能完成 。鑒于本文作者水平有限，敬請(qǐng)各位諒解，歡迎批評(píng)指正。 在您的指導(dǎo)下，我獲益匪淺，收獲多多，也必將為我今后的人生道路留下潛移默化的影響。 具體工程當(dāng)中，若選擇第三系紅色砂巖層作為持力層，施工 時(shí) 應(yīng)減少巖層暴露時(shí)間和防止浸水，盡快完成澆筑。 四 個(gè)區(qū)中城關(guān)區(qū)的高層建筑最多最密集，七里河區(qū)相對(duì)偏少較分散，高層建筑在分布上具 條 帶狀的特點(diǎn)， 一部分是沿街修建，一部分是成片的小區(qū) ，或臨 城市 中心 區(qū) ，或 臨河而立。 經(jīng)過(guò)上面的比較，蘭州市地區(qū)作為高層建筑基礎(chǔ)的持力層比較理想的應(yīng)該是第四系卵石層和第三系紅色砂巖層，如果條件允許的情況下，首選卵石層作為高層建筑基礎(chǔ)的持力層是比較經(jīng)濟(jì)的。 ① 填土層：整個(gè)市區(qū)廣泛分布，成分混雜，欠固結(jié)，均勻性 較 差，物理力學(xué)性質(zhì)差，不考慮作為高層建筑的基礎(chǔ)持力層。 由于 高層 甚至超高層 建筑 的 荷載 比較重 大 ， 上層土 已經(jīng)不能 滿足 其 強(qiáng)度和變形的要求 ， 因此多選擇以 下層碎石土類 作為基礎(chǔ) 持力層 ， 樁基 應(yīng)用的比較多 [17]。在西固區(qū)，有少數(shù)的高層建筑場(chǎng)地內(nèi)分布著液化土層，應(yīng)當(dāng)根據(jù)液化判別及分區(qū)采取相應(yīng)的措施消除液化。 從地貌單元上看，蘭州市的高層建筑場(chǎng)地多在黃河階地之上。 因此 對(duì)于地形地貌的研究， 或許可以 判斷巖性、地質(zhì)構(gòu)造、新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的規(guī)模 及性質(zhì) 、表層沉積物的成因與結(jié)構(gòu)、 也可以 了解外動(dòng)力地質(zhì)作用的發(fā)育歷史等 [14]。在安寧區(qū)和七里河區(qū)，有好幾個(gè)點(diǎn)位由于地下水埋深較深， 在 勘察期間鉆孔 的 深度范圍內(nèi)未見(jiàn)地下水出露，可推斷在這兩個(gè)區(qū)域的地下水總體來(lái)說(shuō)埋深比較大，城關(guān)區(qū)和西固區(qū)的地下水埋深相對(duì)較淺。 表 是選自城關(guān)區(qū)的某一棟高層建筑場(chǎng)地砂巖試樣的單軸抗壓強(qiáng)度分析，當(dāng)砂巖比較干燥時(shí)，比較堅(jiān)硬且承載力較高， 而當(dāng)砂巖遇水很容易發(fā)生崩解軟化，承載力會(huì)大幅度降低 [13]。 從表 可知，當(dāng)深度比較淺時(shí)，砂巖表部是屬于強(qiáng)風(fēng)化帶，強(qiáng)風(fēng)化帶砂巖的物理指標(biāo)隨著深度變動(dòng)比較有規(guī)律性，其孔隙比隨著取樣深度的增大反而變小。樣號(hào) Zk6 在市區(qū)東邊，位于城關(guān)區(qū)東崗東路；樣號(hào) Zk45 在市區(qū)西邊，位于西固區(qū)西固中路；樣號(hào) Zk7 在南邊，位于城關(guān)區(qū)天水南路； Zk20 在北邊，位于城關(guān)區(qū)鹽場(chǎng)路。 ③ 細(xì)砂層 或粉細(xì)砂層 ：分布區(qū)域較少且不連續(xù)，厚度較小，主要分布在靠河一側(cè)，呈西少東多的特點(diǎn)，厚度為 ～ 。 ④ 卵石層：卵石層厚度在 ～ 之間，埋深 ～ ，靠近黃河一側(cè) 的卵石層比較平坦連續(xù)，厚度也較大，埋深較小，而另一側(cè)的卵石層起伏相對(duì)比較大，厚度較小且埋深較大。圖 表示蘭州市市區(qū)從南到北的地層剖面圖，圖 表示從西到東的地層剖面圖。 部分 高層項(xiàng)目是在 城市 中心 區(qū) ， 這里的土地寸土寸金，可以實(shí)現(xiàn)利益的最大化 [8]。到目前為止 ， 蘭州市的高層建筑就已達(dá) 1000 余棟， 建筑高度在 50～ 100m 的達(dá)500 余棟， 蘭州市市區(qū)高度在 120m 以上的高層建筑項(xiàng)目就有 50 余座。 13′～ 108176。 獲取該區(qū)域的地層信息，土層的分布以及特性等資料，對(duì)巖土體的物理、力學(xué)、水理性質(zhì)指標(biāo)、以及含水層參數(shù)等定量指標(biāo)的進(jìn)行分析，弄清楚地下水類型、埋藏情況、滲透性等信息，認(rèn)真分析比如含水量、孔隙比等指標(biāo)，總結(jié) 地基土以及各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)的分布規(guī)律并得出結(jié)論。 ② 地面踏勘：主要工作區(qū)域是蘭州市市區(qū) 四 個(gè)大區(qū)：城關(guān)區(qū) （ 含 雁灘 ） 、安寧區(qū)、七里河區(qū)、西固區(qū)。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 當(dāng)前，我國(guó)的高層建筑發(fā)展迅速，為保證高層建筑整體的穩(wěn)定性和安全性，就要求地基土有足夠的承載力。高 層建筑在今后的發(fā)展趨勢(shì)必是：新型材料和結(jié)構(gòu)形式將會(huì)出現(xiàn)和應(yīng)用；高層建筑的高度將突破已有數(shù)據(jù)；結(jié)構(gòu)形式 采用混合模式 的高層建筑將越來(lái)越多；抗震減震的技術(shù)會(huì)有新的發(fā)展。 1931 年建成的紐約帝國(guó)大廈就是其中的代表之一， 有 102 層 ， 高 度為 381m[2]。 關(guān)鍵詞 ： 高層建筑 ； 工程地質(zhì)條件； 持力層 ； 地基承載力 畢業(yè)論文 蘭州市市區(qū)高層建筑地基承載力特征研究 II STUDY ON BEARING CAPACITY OF FOUNDATION OF HIGH RISE BUILDINGS IN LANZHOU Abstract With the continuous progress of the productivity level and the level of science and technology, the city39。 本文 在通過(guò)收集并整理了大量的數(shù)據(jù)資料情況下， 主要研究 了 蘭州市市區(qū)高層建筑的分布規(guī)律以及發(fā)展現(xiàn)狀、 高層建筑場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件 、地基 持力層的 特 點(diǎn)等 。 近一個(gè)世紀(jì) 以 來(lái)， 全世界 高層建筑的發(fā)展 主要 可以分三 個(gè) 階段。 當(dāng) 今 發(fā)達(dá)國(guó)家的高層建筑多 采 用鋼結(jié)構(gòu)，而發(fā)展中國(guó)家則多用成本較低的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) [3]。 一般性建筑物的地基為巖體時(shí)， 通常 都 比較 堅(jiān)硬 和 具有剛性，有足夠 大 的承載力和抵抗變形的能力，穩(wěn)定性一般都比較好。國(guó)外對(duì)成層土地基 承載力計(jì)算 主要采用 的 方法有：極限平衡法（ Reddy等， 1967），極限分析法（ Michalowski 等， 1995； Chen 等， 1973）及極限分析的有限元方法（ Shiau 等， 20xx）等等；對(duì)于均勻土地基，承載力系數(shù) qN 、 cN已有精確解，而 rN 至今 沒(méi)有正確的結(jié)果 ，國(guó)內(nèi)外采用了 許多 數(shù)值方法如極限平衡法（ Meyerhof， 1951） 、 特征線法（ Sokolovski， 1960）、極限分析法（ Chen等， 1973）及有限單元法（ Griffiths， 1982） 等 ， 然而 以上方法得出的 rN 均有顯著的 差別， 自 以上 相關(guān)的 代表性論文發(fā)表以來(lái)，很多學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了大量研究；對(duì)于非飽和土地基，我國(guó)西 北 部的濕陷性黃土、膨脹土、凍土等基本都是非飽和狀態(tài)， 它們的 力學(xué)性 能自然 與東部地區(qū)的飽和軟粘土差別很大， 其 抗剪強(qiáng)度受含水量或干濕程度 的 影響 也非常 明顯。 主要研究?jī)?nèi)容 一 、 蘭州市市區(qū)高層建筑的分布規(guī)律及發(fā)展現(xiàn)狀 先通過(guò)地面踏勘，獲得蘭州市市區(qū)的高層建筑點(diǎn)位，可以大概知道蘭州市四 個(gè)典型區(qū)域的高層建筑這些年來(lái)的發(fā)展及展布情況。 畢業(yè)論文 蘭州市市區(qū)高層建筑地基承載力特征研究 第 5 頁(yè) 第 2 章 蘭州市市區(qū)高層建筑的發(fā)展現(xiàn)狀及分布規(guī)律 蘭州市市區(qū)高層建筑的發(fā)展現(xiàn)狀 下面先介紹一些蘭州市的基本情況：蘭州市是甘肅省的省會(huì)城市，也是我國(guó)的地理中心（ 32176。 對(duì)于蘭州的軌道交通，蘭州市在 20xx 年 6 月獲得了軌道交通建設(shè)規(guī)劃的資格 [7]，蘭 州地鐵 1 號(hào)線一期工程于 20xx 年 3 月開始動(dòng)工建設(shè)，目前已進(jìn)入沖刺階段。 圖 兩棟代表性的超高層建筑圖片 蘭州市市區(qū)高層建筑的分布規(guī)律 對(duì)于高層建筑的分布特點(diǎn)， 本次主要調(diào)查 研究 了蘭州市市區(qū)的城關(guān)區(qū)，安寧區(qū) 、 七里河區(qū)、西固區(qū) 這四個(gè)大區(qū) 。 工程地質(zhì)條件指的是工程活動(dòng)的地質(zhì)環(huán)境，也就是與工程建筑相關(guān)的地質(zhì)要素之綜合，工程地質(zhì)條件包含：地層巖性、水文地質(zhì)條件、地形地貌、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、不良地質(zhì)現(xiàn)象、天然建筑材料 [9]。黃土狀粉土層以褐黃色為常見(jiàn)，土質(zhì)比較均勻，蟲孔、孔隙比較發(fā)育， 有 水平層理，可見(jiàn)垂直裂隙， 干強(qiáng)度中等或偏低，韌性低，局部含 有 小顆粒卵石和細(xì)砂薄層，偶分布有粉質(zhì)粘土透鏡體 [10]。 ⑥ 中風(fēng)化砂巖層：從南到北大量分布，埋深較大，埋深 ～ 。 ⑧ 中、強(qiáng)風(fēng)化泥巖層： 在外觀上常常與砂巖被稱作紅層， 在西固區(qū)有分布，厚度為 ～ ，礦物成分主要是蒙脫石、高嶺石、水云母，泥質(zhì)膠結(jié)，具水平層理，微裂隙比較發(fā)育，遇水容易發(fā)生軟化 。對(duì)于一個(gè)范圍值，按平均考慮。因此，對(duì)強(qiáng)風(fēng)化帶砂巖的工程特性進(jìn)行正確的評(píng)價(jià)是非常有必要的，它關(guān)系到高層甚至超高層建筑的投資和安全建設(shè)。 蘭州地區(qū)降雨較 少，年均降水量在 310～330mm 之間。基巖在不擾動(dòng)的情況下為隔水層，地下水與黃河水的水力聯(lián)系比較單一，屬于階地補(bǔ)給黃河的形式，場(chǎng)地地下