对数螺旋线破坏机制下的地基承载力计算方法

摘要

地基极限承载力是岩土工程稳定性分析的重要问题。在极限平衡理论研究地基承载力方面，Prandtl在不计土重的情况下，求解了地基承载力的闭合解，但在考虑土重影响的情况下，由于数学上的困难，基础荷载的作用下地基土体的破坏形式还无法准确的判定，前人(Terzaghi，Meyerhof)采用试算法，将求得的最小承载力值对应的滑移破坏面作为研究的依据，来确定条形基础的地基承载力问题。由于采用试算法，其计算结果具有不稳定性。本文的研究是基于Terzaghi和Meyerhof理论的基础之上，引入Kotter方程来计算地基承载力问题。把Kotter方程引入地基承载力的优势在于，在给定的地基破坏滑移面的基础上，滑移面上的应力分布可以准确的计算，因此，根据水平方向力的平衡，可以准确计算出满足平衡关系的螺旋中心点及土体滑移破坏面；然后根据确定的滑移面求得地基承载力系数。对Terzaghi理论和Meyerhof理论进行了完善。 1)本文首先对水平填土情况下的Kotter方程进行了推导，并延伸到斜面填土情况下，以便更好的应用到复杂形式的地基承载力问题。 2)在Terzaghi理论土体破坏机制下，假定基础底面完全粗糙，引入Kotter方程求解地基承载力土重影响系数。Terzaghi理论采用试算法来计算地基承载力系数，而试算点的选取又没有一定的规律，所以不同的研究者采用Terzaghi理论来计算可能会出现不同的结果，而本文所提出的方法克服了上述缺陷，破坏面可以唯一确定，计算结果具有稳定性。 3)把Kotter方程引入到Meyerhof理论的破坏机制下，运用Kotter方程研究了不同基础埋深情况下地基承载力系数的求解方法。Meyerhof理论在Terzaghi理论的基础上考虑了基础上覆土的抗剪强度，假定的破坏机理与实际观测的土体移动较相符。 4)在Terzaghi理论土体破坏机制下，拓宽螺旋中心的选取区域，运用Kotter方程的特点来研究满足平衡关系的螺旋中心分布情况以及地基承载力系数的变化情况。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1概述

1.2地基承载力研究现状综述

1.2.1理论研究

1.2.2试验研究

1.2.3有限元法

1.3存在的问题

1.4本文研究的目的和内容

1.4.1研究的目的

1.4.2研究的内容

第二章 Kotter方程的推导及推广

2.1水平填土情况下的Kotter方程推导

2.1.1方程推导的基本条件及分类

2.1.2土体处于被动状态Kotter方程的推导

2.1.3土体处于主动状态的情况

2.2斜面填土情况下的Kotter方程推导

2.2.1斜面填土推导基本条件

2.2.2土体处于被动状态Kotter方程推导

2.2.3土体处于主动状态Kotter方程的推导

2.3本章小结

第三章 Terzaghi对数螺旋破坏机制下计算地基承载力系数Nγ

3.1概述

3.2螺旋中心位于Rankine被动区与过渡区界面延长线上时Nγ的计算

3.2.1计算滑移面上分布应力

3.2.2计算地基承载力系数Nγ

3.3螺旋中心位于Rankine被动区与过渡区界面线上时Nγ的计算

3.3.1 Rankine被动区滑动面应力分布计算

3.3.2螺旋曲面上分布力的计算

3.3.3计算地基承载力系数Nγ

3.4理论成果分析

3.4.1本文研究成果与前人其它理论对比

3.5本章小结

3.5.1本章研究的内容

3.5.2本研究方法的优点

3.5.3本研究方法的不足

第四章Meyerhof理论破坏机制下地基承载力的计算

4.1概述

4.2土重影响系数Nγ的计算

4.2.1计算滑移面上应力分布

4.2.2计算地基承载力系数Nγ

4.2.3数据结果分析

4.3本章小结

第五章 Terzaghi机制下螺旋中心在任意位置情况下Nγ的计算和讨论

5.1概述

5.2螺旋中心位于Rankine被动区与过渡区界面左侧时Nγ的计算

5.2.1滑移面上应力分布

5.2.2计算地基承载力系数Nγ

5.3螺旋中心位于Rankine被动区与过渡区界面右侧时Nγ的计算

5.3.1滑移面上应力分布

5.3.2计算地基承载力系数Nγ

5.4理论成果分析

5.5本章小结

第六章总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

致谢

附录