[实用新型]采用置换拱顶受剪区域覆土的黄土窑洞抗震加固结构

说明书

本实用新型公开了一种采用置换拱顶受剪区域覆土的黄土窑洞抗震加固结构，包括采用黄土对窑洞拱圈上方覆土层内的拱顶受剪置换腔进行填充后形成的拱顶受剪置换层和多组向拱圈上方土体内注入水玻璃的水玻璃注射管。本实用新型结构简单、设计合理且施工方便、使用效果好，对X型剪切破坏区域内的覆土进行挖除并形成拱顶受剪置换腔，采用黄土对拱顶受剪置换腔进行填充并夯实后形成置换土填充层，再通过水玻璃注射管向拱圈上方土体内注入水玻璃，使施工成型的置换土填充层强度高且其与周侧覆土层连接稳固、牢靠，实现对X型剪切破坏区域内不稳定覆土进行充分、有效置换的目的，能有效提高X型剪切破坏区域的整体强度，从而提高黄土窑洞的抗震效果。

技术领域

本实用新型属于窑洞加固技术领域，尤其是涉及一种采用置换拱顶受剪区域覆土的黄土窑洞抗震加固结构。

背景技术

窑洞是中国西北黄土高原上居民的古老居住形式，这一“穴居式”民居的历史可以追溯到四千多年前。窑洞一般有靠崖式窑洞、下沉式窑洞、独立式等形式，其中靠山窑应用较多，靠山窑指靠山挖的黄土窑洞。目前，采用的窑洞多为拱形窑洞，拱形窑洞包括拱圈和左右两个分别支撑于拱圈的两个拱脚下方的侧墙。实际使用过程中，黄土窑洞的拱圈易出现冒顶问题，冒顶是指黄土窑洞拱圈从上到下自然塌落(即冒落)的现象。黄土窑洞出现冒顶后，存在的安全隐患非常大。

实际使用过程中，地震作用下，黄土窑洞的典型破坏形态为拱顶约1/2拱跨高度范围内覆土的“X”型剪切破坏(即X型剪切破坏)，详见图1。黄土窑洞1的拱圈拱顶(也称黄土窑洞1的拱顶)为黄土窑洞1的拱圈上方区域，黄土窑洞1的拱顶发生“X”型剪切破坏后，发生“X”型剪切破坏的区域(即X型剪切破坏区域)内出现两道裂缝2且两道裂缝2呈“X”形交叉布设，两道裂缝2均从窑脸由外向内延伸，且两道裂缝2均从黄土窑洞1的拱圈拱顶底部由下向上延伸。两道裂缝2之间存在交叉缝13，交叉缝为两道裂缝2中相互重叠的缝隙。两道裂缝2之间相互重叠的缝隙为交叉缝13，交叉缝13的上部区域为空洞3，空洞3与两道裂缝2相连通；两道裂缝2之间交叉缝13的下部区域为因黄土从上到下自然塌落形成的冒顶区4，冒顶区4与黄土窑洞1内部连通。黄土窑洞振动台试验也表明，地震作用下，黄土窑洞的拱圈拱顶极易出现如图1所示的“X”型剪切破坏。其中，窑脸是指黄土窑洞外露的门脸。一旦拱圈拱顶出现“X”型剪切破坏，黄土窑洞存在极大的安全隐患，甚至失去稳定性并发生倒塌，因而需对既有黄土窑洞进行有效地抗震加固，防止因拱圈出现“X”型剪切破坏导致的黄土窑洞失稳并发生倒塌的现象。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种采用置换拱顶受剪区域覆土的黄土窑洞抗震加固结构，其结构简单、设计合理且施工方便、使用效果好，对X型剪切破坏区域内的覆土进行挖除并形成拱顶受剪置换腔，再采用黄土对拱顶受剪置换腔进行填充并夯实后形成置换土填充层，再通过水玻璃注射管向黄土窑洞拱圈上方土体内注入水玻璃，使施工成型的置换土填充层强度高且其与周侧覆土层之间的连接稳固、牢靠，实现对X型剪切破坏区域内不稳定覆土进行充分、有效置换的目的，能有效提高X型剪切破坏区域的整体强度，从而提高黄土窑洞的抗震效果。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种采用置换拱顶受剪区域覆土的黄土窑洞抗震加固结构，其特征在于：包括采用黄土对所加固黄土窑洞拱圈上方覆土层内的拱顶受剪置换腔进行填充后形成的拱顶受剪置换层和多组向黄土窑洞的拱圈上方土体内注入水玻璃的水玻璃注射管，所加固黄土窑洞拱圈上方的所述覆土层内存在两道裂缝，两道所述裂缝呈交叉布设且二者呈X形布设，两道所述裂缝之间相互重叠的缝隙为交叉缝，所述交叉缝的上部区域为空洞，所述交叉缝的下部区域为冒顶区；

所述拱顶受剪置换腔为将所述覆土层中拱顶受剪区域内的覆土挖除后形成的空腔，所述拱顶受剪置换腔为底部开口且与黄土窑洞连通的空腔；所述拱顶受剪区域为所述覆土层中两道所述裂缝所处的区域，两道所述裂缝均位于所述拱顶受剪区域内；所述拱顶受剪置换腔的左右两侧壁均为竖直向侧壁且其顶面呈水平布设，所述拱顶受剪置换腔的左右两侧壁均沿黄土窑洞的进深方向布设，所述拱顶受剪置换腔的长度与黄土窑洞的进深相同；