复杂静偏应力组合下软粘土循环特性试验研究及数值模拟

摘要

我国的港口建设处于飞速发展阶段，船舶大型化和港口深水化成为未来的发展趋势，这也使得港口建设不得不面临更加恶劣的海洋和地质条件。我国沿海地区广泛分布着软粘土，其受到循环荷载作用后会发生强度弱化的现象，对港工建筑物的稳定性会带来严重的危害。以往针对软粘土循环特性的研究中主要集中在静偏应力完全固结或不固结两种极端的情况上，而实际工程中土体静偏应力的情况十分复杂，本文以烟台港淤泥质粉质粘土为研究对象，通过动三轴试验研究了复杂静偏应力组合下的软粘土孔压与强度发展特性，然后将所得到的规律应用到数值计算中探究其对软土地基承载力的影响。主要研究内容有以下几点：
　　（1）通过动三轴试验，并结合实验室已有成果，探究了围压、排水及不排水静偏应力、动应力以及循环次数对于软粘土累积孔压的影响，并以此建立了相应的累积孔压双曲型模型。
　　（2）通过对试验数据的整理，分析了土体循环后不排水有效应力路径发展规律，并从这一角度探究了围压、排水及不排水静偏应力、动应力等因素影响下土体循环强度变化的内在机理。基于等效超固结原理将土体循环后不排水抗剪强度与超固结现象相联系，建立了综合考虑围压、排水及不排水静偏应力、动应力以及循环次数等因素的循环强度变化时程模型。
　　（3）以实际防波堤工程为基础建立数值模型，通过对 ABAQUS的二次开发，把循环强度变化模型嵌入到有限元动力计算中，建立考虑循环强度变化规律的有限元模型。
　　（4）针对实际工程中的情况，利用有限元数值模型，进一步研究水平及竖直波浪力、箱内填砂量、基床底宽等因素对地基承载力的影响，然后归纳提出了基于本文工况下（抛石基床固结+沉箱不固结+循环弱化）地基承载力变化系数γk的计算公式，给实际工程提供参考依据。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究现状中存在的问题

1.4 本文主要研究内容

1.5 本文创新点

第2章 考虑复杂静偏应力组合情况的动三轴试验

2.1 土体基本参数

2.2考虑复杂静偏应力组合情况的动三轴试验

2.3 试验结果

2.4 本章小结

第3章 循环荷载下软粘土累积孔压发展规律

3.1 累积孔压的试验结果分析

3.2 累积孔压发展模型

3.3 本章小结

第4章 软粘土有效应力路径及循环强度弱化规律研究

4.1 围压的影响

4.2 排水静偏应力的影响

4.3 不排水静偏应力的影响

4.4 动应力的影响及循环强度破坏机理的分析

4.5 循环强度弱化模型

4.6 本章小结

第5章 循环强度变化模型在ABAQUS中的应用

5.1 有限元软件ABAQUS简介

5.2 工程概况

5.3 直立式防波堤有限元模型

5.4 循环强度变化规律在ABAQUS中的实现

5.5 本章小结

第6章 基于循环强度变化效应的地基承载力分析

6.1 地基承载力破坏模式及失稳判别准则

6.2 考虑循环强度变化的地基承载力分析

6.3本章小结

第7章 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

发表论文及参与科研的相关说明

致谢