地基承载力的埋深效应与形状效应

摘要

地基土承载力的准确合理的确定，对工程的经济性和安全性影响极大。地基承载力问题是岩土力学中的一个经典而又重要的研究课题，其目的是为了充分掌握地基的承载规律，发挥地基的承载能力。合理确定地基承载力，使位于地基上的各种工程具有足够的安全储备，确保地基不致发生破坏或滑移失稳。常规的地基承载力计算方法，大多是针对平面应变条件下的表面基础的，对于矩形基础或埋深基础的承载力，通常是在条形基础或表面基础的计算方法基础上加以经验修正得出。本文分析了地基承载力的埋深效应及形状效应，并研究了合肥地区地基承载力，主要内容包括以下几个方面：
　　 (1)在传统的地基临界荷载计算方法中，基础两侧基底以上的土体被等效为超载，这实际上是没能考虑埋深对地基附加应力分布的影响，高估了地基的附加应力。另外，还假设地基土的水平侧压力系数恒等于1，这实际上假设地基土处于静水压状态，高估了地基的水平自重应力。本文基于条形荷载作用于地基内部的应力解，同时考虑水平侧压力系数的变化，结合数值优化算法，计算了地基临界荷载。
　　 (2)实际承载力计算中，将基础两侧基底以上土体简化为超载，这样在叠加法公式中埋深对承载力的贡献就归结为承载了系数Nq。为了研究超载对地基承载力的影响，本文采用模型箱载荷试验，研究了超载分别为5kPa、10kPa对粉砂地基承载力的影响，并校核了承载力系数Nq。
　　 (3)地基承载力的理论计算大多采用叠加法，然而由于地基土力学性质的非线性，采用叠加法并不严格。针对叠加误差产生的原因，计算了能完全消除或减小叠加误差的承载力系数。在研究埋深基础承载力时，为了消除叠加带来的误差，采用有别于传统叠加法的参数计算埋深基础承载力。
　　 (4)对于埋深基础与矩形基础，由于无法确定一个合理破坏模式，因此那些需要事先假设破坏模式的方法对于这两类基础则无法计算出较精确的承载力。数值模拟方法不需要假设地基的破坏模式，仅根据地基的应力和应变特征就可确定地基承载力。本文采用数值模拟方法计算了埋深基础的承载力和矩形基础承载力形状系数，分析了极限状态时的地基破坏特征。
　　 (5)本文结合“合肥地基地基承载力研究”项目的一系列载荷试验，分析了螺旋板载荷试验的特性、建立了合肥地区粘土地基承载力表、校核了承载力计算公式在合肥地区的适用性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1引言

1.2地基承载力计算方法

1.2.1极限平衡法

1.2.2滑移线法

1.2.3极限分析法

1.2.4数值计算方法

1.2.5塑性区开展深度确定地基的容许承载力公式

1.3本文的研究内容

1.3.1研究内容

1.3.2论文章节内容安排

第2章 考虑荷载埋深影响的地基临界荷载

2.1引言

2.2 K0对地基临界荷载的影响

2.2.1 K0=1下的地基临界荷载

2.2.2 K0状态下的地基应力

2.2.3考虑K0变化的地基临界荷载

2.3考虑埋深的地基临界荷载

2.3.1埋深对地基附加应力的影响

2.3.2埋深基础临界荷载计算

2.3.3荷载埋深对临界荷载的影响

2.4本章小结

第3章 埋深效应的试验研究及承载力计算的叠加误差

3.1引言

3.2超载影响的试验研究

3.2.1试验方法

3.2.2试验结果及分析

3.3考虑叠加误差的承载力系数

3.3.1叠加误差

3.3.2粘性土地基

3.3.3无粘性地基

3.4本章小结

第4章 地基承载力埋深影响的数值模拟

4.1引言

4.2计算模型

4.3埋深基础承载力模拟

4.4不排水地基埋深基础承载力

4.5排水地基埋深基础承载力

4.5.1粘性土地基

4.5.2无粘性土地基

4.5.3地基破坏模式

4.6本章小结

第5章 矩形基础承载力系数及形状效应的数值模拟

5.1引言

5.2矩形基础承载力研究成果简述

5.2.1试验研究

5.2.2理论研究

5.3计算模型

5.3.1计算方法验证

5.3.2计算模型

5.4数值模拟方法

5.5计算结果与分析

5.5.1矩形基础承载力系数

5.5.2地基极限状态时破坏特征

5.6矩形基础的形状效应

5.6.1计算参数

5.6.2计算结果与讨论

5.7本章小结

第6章 合肥地区地基承载力研究

6.1引言

6.2由载荷试验确定地基承载力

6.2.1由载荷试验确定地基承载力方法

6.2.2螺旋板载荷试验方法

6.3由经验方法确定地基承载力

6.3.1建立的地基承载力表的背景

6.3.2合肥地区地质特点

6.3.3地基承载力表的建立

6.4由抗剪强度指标计算地基承载力

6.4.1试验强度指标的取值

6.4.2合肥地区地基承载力理论计算公式校核

6.5本章小结

第7章 结论与展望

7.1结论

7.2展望

致谢

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果