复杂动载下软弱土地基机场跑道长期运营沉降机理与灾变控制研究

In our country, soft soil foundations are widely distributed in coastal and river area. More and more airports are being built and expanded there. However, there is no sound theoretical analysis system about deformation control in airport pavement project. According to the practical requirement of airport construction engineering, based on the past research achievements in our team, some key scientific problems are studied on the deformation control of airport pavement in soft soil foundations, such as rising and landing loads and dynamic properties of foundations, deformation properties of soft soil and cement composite soil under complex dynamic load, long-term settlement modeling experiment of airport pavement in soft soil foundation under reciprocating moving loads, long-term settlement analysis and disaster control under complex dynamic load. Through the combination of theoretical analysis and interior element test, centrifugal model test, pavement dynamic model test, long-term settlement of airport pavement in soft soil foundation under complex load is explored and predicted. Corresponding deformation control method is established. These are providing theoretical basis for the scientific design standard and airport pavement construction.

我国经济发达的沿海、沿江地区广泛分布着软弱土地基，在软弱土地基上正在兴建、扩建大量机场，而目前机场跑道工程变形控制方面还没有形成一套完善的理论分析体系。根据我国机场建设工程的实际需求和项目组已有的研究基础，针对软弱土地区机场跑道变形控制的几个关键科学问题：飞机起降荷载及地基动应力特性研究，复杂动荷载下软弱土和水泥复合土的变形特性，软弱土地基机场跑道变形控制方法的离心模型试验，飞机往复移动荷载下软弱土地基机场跑道长期运营沉降模型试验，复杂动载下软弱土地基机场跑道长期运营沉降分析与灾变控制方法，通过理论分析与室内单元体试验、离心模型试验以及道基动力模型试验相结合，探索并预测复杂动荷载下软弱土地基机场跑道的长期运营沉降，建立相应的变形控制方法；从而为科学的设计标准提供理论依据，为我国机场跑道工程的建设提供科学支撑。

我国经济发达的沿海、沿江地区广泛分布着软弱土地基，在软弱土地基上正在兴建、扩建大量机场，而目前在机场跑道变形控制方面还没有形成一套完善的理论分析体系。项目以复杂动载下软弱土地基机场跑道长期运营沉降机理与灾变控制方法为研究对象，基于理论、数值分析，室内单元试验、离心机模型试验以及道基动力模型试验等方法，研究了复杂动荷载下软弱土地基机场跑道的长期运营沉降规律，并建立了相应的变形控制方法。取得的主要成果包括：（1）揭示了飞机起降循环荷载下动应力变化规律，建立了飞机起降循环荷载下道基附加动应力计算方法；（2）揭示了飞机起降循环荷载所引起的主应力轴循环旋转、循环围压等复杂应力路径下软粘土，粉砂土，回填粗粒土以及水泥复合土的动力特性规律，并研究了大数目循环加载下软弱土的累积变形特性；（3）基于离心机模型试验平台和精细化 PIV 图像处理技术，揭示了软弱土道基在道面静载和飞机往复移动荷载下的累积沉降规律；（4）研发了道基动力模型试验系统，并基于该模型研究了往复移动荷载下软弱土地基长期沉降特性；（5）建立了大循环次数下考虑主应力循环旋转、循环围压等因素的复杂动载下机场跑道长期沉降计算方法，并提出了基于临界动应力比的往复移动荷载下道基长期沉降控制方法。项目研究成果可用于计算并控制复杂动荷载下软弱土地基机场跑道的长期运营沉降，从而为科学的设计标准提供理论依据，为我国机场跑道工程的建设提供科学支撑。