生土窑居窑顶坍塌阶段划分及修复方法研究

生土窑居窑顶坍塌阶段划分及修复方法研究
童丽萍，赵龙
(郑州大学土木工程学院，河南郑州450001)
[摘要]为分析生土窑居窑项坍塌破坏的内在机理，基于地下洞室普氏平衡拱理论，导出窑项的临界坍塌深度公式，提出局部轻微坍塌破坏与局部严重坍塌破坏的判断指标，建立了窑顶坍塌的阶段划分方法。在此基础上提出针对不同坍塌程度破坏的修复方法，对传统生土窑居的传承与保护有重要意义。

内容摘抄：

１ 窑顶坍塌的阶段划分
１. １ 自然平衡拱
自然平衡拱又称天然拱，是结构体中介质发生不均匀位移后形成的平衡结构。 窑洞开挖后，在荷载和自重的作用下，洞顶土体发生压缩变形，产生不均匀沉降，使土颗粒间产生互相楔紧的作用，并最终达到平衡状态，洞顶覆土层内形成一稳定状态的自然平衡拱。 平衡拱构成了生土窑居的自支撑体系，使窑洞在不依靠其他支护的情况下能长期稳定，它是窑顶土体维持稳定状态的充分必要条件。

２ 窑顶坍塌的修复方法
２. １ 局部轻微坍塌修复
２. １. １ 修复机理
传统生土窑居窑顶发生局部轻微坍塌破坏时坍塌部位较浅，土体的塌落导致原有土拱发生破，坏，但在坍塌部位的上部覆土中形成新的土拱，土体重新进入平衡状态。 此时由于窑洞破坏较轻，上部覆土较厚，可以保证覆土层内形成稳定的压力平衡拱。 针对这种局部轻微破坏，可采用一种木楔子与玉米芯草泥浆组合体系对坍塌部位进行直接回填修复［８］（见图 ５），通过在局部坍塌部位预钉木楔子，木楔子间用草绳拉结，然后在木楔子与草绳网间回填玉米芯草泥浆，最后进行泥浆抹面处理。 采用玉米芯草泥浆降低了修复部位土体的质量，提高了修复部位土体的强度，通过草绳与木楔子的拉结，将玉米芯草泥浆固定在局部坍塌部位，使之与拱顶土体紧密连接，提高了修复土体与窑体的黏结，防止在重力作用下土体的再次塌落，且施工后能很好地使修复结构与窑室原结构紧密结合，隐蔽性较好，既方便实用、简单有效，又具有较高的耐久性。

３ 结语
本文对生土窑居窑顶坍塌破坏的内在机理及坍塌修复方法进行深入研究，得到以下结论。
１）正常使用状态下，窑顶形成初始自然平衡拱，拱顶土体处于自稳定状态。 在长期自重与外部荷载作用下，拱顶土体会发生局部脱落，覆土层中土体发生分层逐级失稳破坏，窑顶覆土内形成渐进自然平衡拱，拱顶发生渐进式局部塌落破坏。 当平衡拱拱顶临近地表时，窑顶覆土达到形成平衡拱的最小厚度，窑顶覆土层中不再形成稳定的平衡拱，将产生坍塌部位以上至地表间土体的整体破坏，形成突发性的地表陷坑。

（略）

投稿会员：可爱莹