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摘要：沙漠风沙地基工程性质即输电线路基础抗拔设计是当前我国电网建设中的关键问题。基于沙漠风沙地基工程特性，分析风积沙地基输电线路杆塔基础抗拔稳定性的设计方法，为我国沙漠地区输电线路基础设计提供一定的参考依据。
关键词：风积沙地基；输电线路；基础抗拔设计
0引言
我国地区沙漠分布广泛，沙漠地区降水稀少、气候干燥、地表温度高、昼夜温差大、风沙活动强烈是一种极端的环境。沙漠地基性质特殊，而随着发展需要输电线路工程建设在沙漠地区越来越多，风积沙是沙漠和沙地的主要组成物质，是一种特殊的地质材料。在沙漠地区建设输电线路杆塔基础工程建设中都坚持就地取材的原则，将风积沙作为地基土体。而对于该地基，抗拔承载性是其设计控制的基础条件。以下分析沙漠风积沙地基性及基础抗拔荷载位移特性，得到沙漠风积沙抗拔承载性能的极限值，用于指导实际设计。
1沙漠风积沙地基工程性质
1.1颗粒级配与分类
因为长期风力的吹扬、搬运、堆积，我国目前典型沙漠风积沙主要为中、细沙粒，占总组成的85%-95%之间，其中粒经的细沙粒占颗粒总组成的75%以上。所有风积沙地基均属于细沙，一般情况下其不均匀系数G为1.6～2.5，曲率系数G为1.0～1.3，属于不良级配。
1.2含水性
沙漠风积沙地基地下通常埋藏较深，沙层含水量少。一般情况下，风积沙表层0.2m为含水量小于0.5%的干沙层，04m以下沙层含水量为2%-4%。在实际情况下，沙层含水量随季节、气候的变化发生周期性变化，雨季沙层通常含水量较大，短期内可上升5%-6%。旱季含水量较小，沙层含水量可降低到1%-2%。
1.3容重和孔隙性
风积沙天然的重度与粒度成分、分选程度相关，沙里越粗重度越大，分选程度越高重度越小。沙漠风积沙通常由石英、长石、云母等组成，依据沙粒比重可知天然风积沙地基处于稍松中密状态。
1.4抗剪强度特性
典型风积沙地基黏聚强度几乎为零，但因为含水情况不同，风积沙会产生毛细水的连结，使风积沙表现出一定的似黏聚力，且黏聚力岁含水量增加而增大，直到接近饱和时趋于平缓，实际工程中对于此类似黏聚力一般不考虑。风积沙地基的化学成分主要为石英，颗粒磨圆度差，风积沙地基的内摩擦角较大，通常情况下为32.40-38.10，且随干密度的增大而增大，呈正比关系。
2风积沙输电线路基础抗拔设计
2.1基础抗拔“土重法”设计
稳定是杆塔基础设计的控制条件，依据风积沙地基输电线路基础抗拔试验提出3种抗拔土体破裂面，分别为直柱破裂面，倒拔锥体破裂面，正切曲线和金字塔形曲线。同时依据破裂面的不同，提出不同的输电线路基础抗拔设计方法。对于抗拔稳定性计算采用经验性的“土重法”，即假设地基体抗拔破裂面为倒椎体。按“土重法”计算原理，基础抗拔承载力主要由基础自重及抗拔倒锥体范围内的土体重量2部分组成，按式以下公式计算其抗拔承载力：
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以典型沙漠风积沙地基工程性质为基础，可知不同区域沙漠风积沙地基的主要物理力学性能指标差异不大，风积沙地基整体各向均一性良好。从施工工艺方面分析，我国沙漠风积沙地基的杆塔基本都采用开挖回填施工工艺。从工程现场风积沙地基回填了解到，沙漠风积沙容易夯实，且基本可达到原状沙的物理力学指标。所以，采用“土重法”计算沙漠风积沙地基杆塔基础抗拔承载力。沙漠风积沙地区输电线路基础抗拔稳定性设计的关键参数是上拔角，但是我国设计规程并没有明确规定。因此，有针对性地通过试验来确定上拔角取值是十分必要的。
2.2基础抗拔试验与上拔角取值
2.2.1试验场地
选取4个试验场地，现场试验地点共４个，１个位于新疆塔克拉玛干沙漠腹地，１个位于新疆古尔班通古特沙漠腹地，另外２个分别位于宁夏毛乌素沙漠边缘的宁武市白岌滩自然保护区和宁夏平罗县境。选取的试验场地风积沙厚度均大于10m，且均匀松散。
2.2.2基础型式及其结构尺寸
沙漠地区输电线路杆塔基础一般采用开挖回填方法施工。由于风积沙自稳性差、现场支护困难等因素，风积沙基坑一般不宜太深，采用的杆塔基础型式主要为现浇钢筋混凝土基础和预制装配式基础两类。在具体实施过程中应针对输电线路杆塔基础受力特点，进行选型。
2.3抗拔试验和上拔角取值
试验加载时采用慢速荷载维持法，试验前以基础荷载标准值的10%为增量进行荷载分级，试验中逐级等量加载，第1次施加的荷载值为分级荷载的2倍。对上拔水平力组合荷载试验，试验中3个方向荷载按照同一分级荷载所对应的荷载值施加，并自动加载、补载与恒载，同时测量3个方向荷载与位移。
通过综合分析基础抗拔、上拔水平力组合荷载试验，我们可以得到不同方向的荷载位移曲线。通过观察3个方向的曲线，可知风积沙地基杆塔基础承载破坏属于一个渐进的过程，在初期加荷载的过程中，外荷载逐步克服基础自重，基底逐渐于板下地基脱离，基顶位移由其底板上地基压缩变形引起，位移增加速率缓慢。位移曲线表现为初始直线段，荷载的不断增加，基底于板下地基缝隙逐渐加大，风积沙地基进入塑性阶段，基顶和地表位移明显增大，可观测到土表出现裂缝，位移增加速率增大，荷载位移曲线表现为曲线缓慢上升段；随荷载进一步加大，土体破裂面逐渐开展并直至达到破坏，基础竖向和水平位移均迅速增大，破裂面随即开展至土体表面，地基产生整体破坏。
3结论
通过本文以上的研究，我们认识到风积沙地基工程性质及其输电线路基础抗拔设计需要综合考虑各方面的因素，结合工作实践经验总结处以下结论：
（1）我国沙漠风积沙地基多属于不良级配的细沙，典型的的沙漠风积沙地基含水性、孔隙等特性参数变化均具有一定的规律和稳定性，所以通过平均值的计算可以应用于工程设计。
（2）采用“土重法”计算沙漠风积沙地区输电线路基础抗拔承载能力，并进行实地试验可以得到风积沙地基上拔角设计值，该值具有代表性和适用性，可作为以后类似地基工程的设计依据。
（3）沙漠的地域特征、基础类型及其几何尺寸、水平力作用等多个影响因素，可供沙漠地区输电线路杆塔基础设计参考。
（4）给予输电线路基础的重要性和地基基础抗拔设计的复杂性，今后我们应对该方面进行深入的试验研究，以其得到更具有意义的参考值。
参考文献
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论文作者:王妍
论文发表刊物:《电力设备》2018年第21期
论文发表时间:2018/12/12
标签：沙地论文; 荷载论文; 基础论文; 沙漠论文; 杆塔论文; 线路论文; 位移论文; 《电力设备》2018年第21期论文;