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[硕士论文] 柏冰
地质工程 成都理工大学 2018(学位年度)
摘要:有侧限地基是一种新型复合地基。长期以来,对有侧限地基的承载力,是按照散点状复合地基承载力公式计算的,郑州粉土地区的应用实践表明,计算值明显低于静载荷试验值(13~32%)。目前对有侧限地基工作性状及承载力特性的理论研究较少,且多局限于散点状复合地基的思路。本文以郑州地区粉土地基中经常采用的、满堂布置短桩构成的有侧限地基形式为研究对象,通过物理模型试验、三维数值模拟,研究侧限结构的破坏形态、有侧限地基的破坏模式、机理,进而开展静力学分析。获得的主要认识如下:
  (1)物理模型室内试验中采用缩尺模型,设置面积置换率m为变量,得知侧限结构的轴应力随着深度的增大而衰减;随着置换率的增大,侧限结构与格室土的应力比减小,格室土地基承载力发挥的程度愈大,地基承载力增大,分析总结不同面积置换率试样破坏面的空间分布规律。
  (2)数值模拟中采用尺寸为40×40×20m的模型进行试验,根据水平切面及垂直剖面云图结合模拟加载过程中的数值采集,分析研究这种新型地基在弹性状态下的应力分布、在极限荷载作用下的变形特征、破坏荷载作用下塑性分布区域结合大主应力作用面以及剪切应变增量,推论出有侧限地基的破坏形态。
  (3)根据物理实验及数值模拟的结果,推论出此种地基的破坏形态:1.侧限地基发生周边冲切-内部Ⅹ型剪切破坏;2.在边部格室的半高处,形成水平剪裂,有侧限地基的破坏是上述两种机制的迭加。据此推导出有侧限地基的承载力计算公式,为验证此计算式的正确性和合理性以及适宜性,采用郑州地区五个工程实例进行验证,结果表明所得计算值与现场静载荷试验实测值相差5%~8%左右,工程应用实例同时显示其沉降变形值在规定范围之内。
  本文研究内容,首次按照有侧限地基的破坏形态计算其承载力,揭示了这种新型地基内部的应力应变机制。在今后工程设计运用过程中,通过调整面积置换率,着重加固应力集中、变形较大部位,可以在控制经济成本的前提下,有效地提高地基整体承载效应。
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