人工挖孔桩与独立基础地基承载力的对比分析和研究

摘要

各种各样的建筑物所承受的荷载最终将通过基础传给地基。地基的极限荷载与建筑物的安全和经济密切相关，尤其对重大工程或承受倾斜荷载的建筑物更为重要。各类建筑物采用不同的基础型式、尺寸、埋深或置于不同地基土中，极限荷载大小可能相差悬殊。因此，开展不同基础型式下地基承载力的研究，找出产生差异的原因，提出有助于提高地基承载力的方法，已经成为我国甚至全世界岩土工程界所面临的重大研究课题。 综合运用现场检测、理论分析、ANSYS有限元数值模拟等方法，紧密结合《湖南长沙某小区桩基础深层平板载荷现场试验》，针对该小区人工挖孔桩的工程实际，假设相同情况下的独立基础，开展基于现场载荷试验的研究。以此为基础，采用太沙基理论和梅耶霍夫理论开展独立基础和人工挖孔桩地基承载力计算，对半经验理论公式的计算结果进行分析。针对太沙基和梅耶霍夫理论仅包括地基土整体剪切滑动破坏的弱点，提出了关于经典地基承载力理论的改进方法。采用ANSYS有限元分析软件对独立基础和人工挖孔桩的地基土受力情况进行模拟，分析地基土破坏形式，得出地基土极限承载力，提出了在埋深较大时人工挖孔桩比独立基础的地基极限承载力大的原因。 结合小区基础工程实际，以深层平板载荷试验为基础，按照人工挖孔桩的各种参数假设一独立基础，提出了全文的研究中心，即在较大的基础埋深下人工挖孔桩与独立基础的地基承载力存在明显差异； 研究通过太沙基和梅耶霍夫理论计算独立基础和桩基础的地基承载力，完成了理论计算结果与现场试验结果的对比以及对于半经验地基承载力理论的初步改进； 研究提出了基于现场试验和理论计算的有限元数值模拟方法，建立独立基础与人工挖孔桩的地基土受力模型，对于地基土破坏形态进行分析，并与实际工程中地基土承载力进行比较，成功地得出结论。 研究成果通过现场载荷试验、理论计算和数值模拟得到验证，验证得到：在较大的基础埋深之下人工挖孔桩地基土极限承载力比独立基础地基土极限承载力大。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题的由来、研究目的及意义

1.2国内外研究现状

1.2.1地基土原位测试技术研究现状

1.2.2桩基础工程的发展和研究现状

1.2.3地基极限承载力的研究现状

1.2.4有限元方法及其软件ANSYS的国内外应用现状

1.3本文研究的内容、方法及技术路线

1.3.1研究内容和方法

1.3.2研究技术路线

1.4本章小结

第二章基于平板载荷试验(PLT)的地基检测技术

2.1地基土原位测试方法—平板载荷试验

2.1.1试验基本原理

2.1.2试验设备

2.1.3试验方法

2.1.4试验资料的整理

2.1.5试验成果的应用

2.2人工挖孔桩的深层平板载荷试验

2.2.1工程概况以及地质条件

2.2.2实际工程试验方法

2.2.3试验结果及分析

2.3平板载荷试验确定地基土承载力的问题探讨

2.3.1问题分析

2.3.2地基土承载力分析

2.3.3承载力取值

2.3.4试验方法与资料整理

2.4本章小结

第三章独立基础与桩基础地基土承载力的理论研究

3.1独立基础地基土极限承载力计算

3.1.1独立基础的选型以及基本参数

3.1.2太沙基(K.Terzaghi)理论

3.1.3独立基础地基土极限承载力计算

3.2人工挖孔桩地基土极限承载力计算

3.2.1梅耶霍夫(G.G.Meyerhof)理论

3.2.2人工挖孔桩地基土极限承载力计算

3.2.3人工挖孔桩单桩竖向承载力标准值

3.3地基承载力理论计算结果分析

3.3.1独立基础与桩基础计算所得地基土承载力差别分析

3.3.2试验与计算所得的人工挖孔桩地基承载力差别分析

3.3.3浅基础与深基础地基承载力理论比较

3.4地基承载力计算理论的改进

3.4.1太沙基理论与梅耶霍夫理论的利弊

3.4.2地基承载力理论改进设想

3.4.3太沙基理论的改进

3.4.4梅耶霍夫理论的改进

3.5本章小结

第四章地基土承载力的有限元数值模拟

4.1计算理论——有限元法

4.1.1有限元法基本原理

4.1.2数值模拟

4.2 ANSYS有限元分析软件的简介

4.3人工挖孔桩地基土受力有限元模拟

4.3.1人工挖孔桩及其地基土受力情况描述

4.3.2人工挖孔桩及其地基土受力模型的建立

4.3.3人工挖孔桩与地基土应力分析

4.3.4人工挖孔桩地基极限承载力数值模拟结果分析

4.4独立基础地基土受力有限元模拟

4.4.1独立基础及其地基土受力情况描述

4.4.2独立基础及其地基土受力模型的建立

4.4.3独立基础与地基土应力分析

4.4.4独立基础地基极限承载力数值模拟结果分析

4.5有限元模拟结果的综合分析

4.5.1有限元建模与试验及理论计算结果对比分析

4.5.2独立基础与人工挖孔桩地基承载力相差较大的原因分析

4.6本章小结

第五章全文总结及工作展望

5.1本文主要研究成果

5.2下一步研究工作展望

参考文献

致谢

攻读学位期间的主要科研成果