高内摩擦角土体承载力特性形状效应分析

摘要

通过引入考虑抗扭转和弯转的微观接触模型来模拟高内摩擦角的土体材料(如月壤、碎石),并以应力加载法进行正方形、圆形和条形基础的静载荷试验三维离散元模拟,分析不同基础形状对地基承载力、基底应力分布和地基破坏模式等影响规律,并将模拟结果与已有经验公式对比验证。结果表明:条形基础下的地基承载力和基底反力系数最大,圆形基础下最小;条形基础下地基呈现整体剪切破坏模式,而方形和圆形基础下地基呈现局部剪切破坏模式;基底应力由内而外呈现抛物线-马鞍-倒抛物线形变化,与刚性基础-土体相互作用理论一致;基于沉降控制法确定的圆形和方形基础形状系数分别为0.67和0.76,与太沙基理论解和Debeer公式相近(均小于1),与Meyerhof公式和Lyamin等公式相反(均大于1)。模拟结果可为高内摩擦角土体的形状系数修正提供参考。