建筑物地基滑动———加拿大特朗斯康谷仓

十一、建筑物地基滑动———加拿大特朗斯康谷仓加拿大特朗斯康谷仓，由于地基强度破坏发生整体滑动，是建筑物失稳的典型例子。1．概述加拿大特朗斯康谷仓平面呈矩形，长59.44m,宽23.47m。高31.0m。容积36368m3。谷仓为圆筒仓，每排13个圆筒仓，共5排65个圆筒仓组成。谷仓的基础为钢筋混凝土筏基，厚61cm，基础埋深366m。谷仓于1911年开始施工，1913年秋完工。谷仓自重20000t，相当于装满谷物后满载总重量的425%。1913年9月起往谷仓装谷物，仔细地装载，使谷物均匀分布、10月当谷仓装了31822m3谷物时，发现1小时内垂直沉降达30.5cm。结构物向西倾斜，并在24小时间谷仓倾倒，倾斜度离垂线达26o53，。谷仓西端下沉732m，东端上抬1.52m。1913年10月18日谷仓倾倒后，上部钢筋混凝土筒仓艰如盘石，仅有极少的表面裂缝。2．事故原因1913年春事故发生的预兆：当冬季大雪融化，附近由石碴组成高为914m的铁路路堤面的粘土下加拿大谷仓地基滑动而倾倒沉1m左右迫使路堤两边的地面成波浪形。处理这事故，通过打几百根长为18.3m的木桩，穿过石碴，形成一个台面，用以铺设铁轨。谷仓的地基土事先未进行调查研究。根据邻近结构物基槽开挖试验结果，计算承载力为352kPa，应用到这个仓库。谷仓的场地位于冰川湖的盆地中，地基中存在冰河沉积的粘土层，厚12.2m.粘土层上面是更近代沉积层,厚3.0m。粘土层下面为固结良好的冰川下冰碛层,厚3.0m.。这层土支承了这地区很多更重的结构物。1952年从不扰动的粘土试样测得：粘土层的平均含水量随深度而增加从40％到约60％；无侧限抗压强度qu从118.4kPa减少至70.0kPa平均为100.0kPa；平均液限wl=105%，塑限wp=35％，塑性指数Ip=70。试验表明这层粘土是高胶体高塑性的。按大沙基公式计算承载力，如采用粘土层无侧限抗压强度试验平均值100kPa，则为2766kPa，已小于破坏发生时的压力3294kPa值。如用qumin=70kPa计算，则为193.8kPa，远小于谷仓地基破坏时的实际压力。地基上加荷的速率对发生事故起一定作用，因为当荷载突然施加的地基承载力要比加荷固结逐渐进行的地基承载力为小。这个因素对粘性士尤为重要，因为粘性土需要很年时间才能完全固结。根据资料计算，抗剪强度发展所需时间约为1年，而谷物荷载施加仅45天，几乎相当于突然加荷。综上听述，加拿大特朗斯康谷仓发生地基滑动强度破坏的主要原因：对谷仓地基土层事先未作勘察、试验与研究，采用的设计荷载超过地基土的抗剪强度，导致这一严重事故。由于谷仓整体刚度较高，地基破坏后，筒仓仍保持完整，无明显裂缝，因而地基发生强度破坏而整体失稳。3．处理方法为修复筒仓，在基础下设置了70多个支承于深16m基岩上的混凝土墩，使用了388只kN500的千斤顶，逐渐将倾斜的筒仓纠正。补救工作是在倾斜谷仓底部水平巷道中进行，新的基础在地表下深10.36m。经过纠倾处理后,谷仓于1916年起恢复使用。修复后位置比原来降低了4m。