静力荷载和超固结比对软土地基承载力影响分析

摘要

对软粘土地基进行设计时，土体抗剪强度指标的选取至关重要。传统地基设计中普遍依据施工前对工程区域勘察所得的地质勘察报告，但随着施工过程的进行，不断增大的上覆荷载将促使地基土体产生进一步固结，从而改变地基土体抗剪强度指标；另一方面，由于地基土体的固结历史不同，不同固结状态下的软粘土抗剪强度指标同样存在较大差异。因而有必要针对静力荷载和固结状态对软土地基承载力的影响展开研究。本文首先开展室内三轴固结不排水剪切试验，研究固结状态和静偏应力对软粘土抗剪强度的影响规律，并得出可供实际工程参考的经验公式；而后利用大型软件ABAQUS建立有限元模型，模型中考虑软粘土抗剪强度指标的变化规律，从而更准确地进行地基承载力安全系数的计算。本文主要内容包括以下几个方面：
　　（1）采用淤泥质粉质粘土试样，进行室内静三轴固结不排水剪切试验，研究固结度对软粘土抗剪强度及其抗剪强度指标的影响规律，并提出可供实际工程参考的经验公式；并通过对比试验，探究静偏应力对软粘土试样抗剪强度的影响。
　　（2）依托大型有限元软件ABAQUS，采用Mohr-Coulomb本构模型，根据试验所得经验公式，编写软粘土抗剪强度指标随静力荷载、超固结比变化的USDFLD用户子程序，使得土体抗剪强度指标c、υ值随其所在位置的附加应力水平、固结度水平发生变化，并以此为基础进行地基承载力分析。
　　（3）针对重力沉箱式防波堤工程，建立考虑软粘土强度指标变化规律的重力式沉箱与地基土体相互作用有限元模型，得出不同工况下软粘土抗剪强度指标的变化状态，在此基础上对重力沉箱式防波堤地基承载力进行了分析。通过对比考虑固结效应与不考虑固结效应两种工况，研究上覆荷载作用下地基土体进一步固结后，地基承载力安全系数变化规律。在此基础上，分析换填厚度、抛石基床宽度、上部荷载重量对地基土体强度指标的影响以及对地基承载力的影响。
　　（4）针对重力沉箱式防波堤结构，结合室内三轴试验所得软粘土抗剪强度指标变化规律，分析不同固结状态下静偏应力对软土地基承载力的影响，通过对比是否考虑静偏应力两种工况，得出两种工况下竖向和水平向承载力安全系数。通过大量数值计算，研究地基承载力进行计算时，合理考虑固结状态和静偏应力，对地基承载力安全系数计算结果准确性的重要性。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 软土强度研究现状

1.3 现有研究存在的问题

1.4 论文的研究内容及创新点

第2章 欠固结土抗剪强度的三轴试验研究

2.1 概述

2.2 淤泥质粉质粘土三轴试验

2.3 试验结果

2.4 软粘土抗剪强度指标随固结度变化规律

2.5 本章小结

第3章 土与结构物相互作用的有限元分析方法

3.1 弹塑性增量有限单元法

3.2 ABAQUS数值计算方法

3.3 土体强度指标变化规律在ABAQUS中的实现

3.4 本章小结

第4章 考虑固结过程的软土地基承载力数值分析

4.1 概述

4.2 工程概况

4.3 沉箱式防波堤有限元模型建立

4.4 沉箱式防波堤地基承载力分析方法

4.5 荷载作用下地基土体承载特性分析

4.6 本章小结

第5章 超固结比对地基承载力影响分析

5.1 概述

5.2 有限元模型建立

5.3 有限元分析方法

5.4 地基承载力特性分析

5.5 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢