【摘要】：地基附加應(yīng)力是地基沉降及其穩(wěn)定性分析的重要依據(jù),目前普遍采用經(jīng)典連續(xù)固體力學(xué)理論進(jìn)行分析�？墒�,由于地基土體并非連續(xù)固體介質(zhì),而是由土顆粒組成的散體孔隙介質(zhì),其應(yīng)力傳遞機(jī)理與連續(xù)固體介質(zhì)的明顯不同,因此,采用連續(xù)固體力學(xué)理論分析具有散體特征的地基附加應(yīng)力具有較明顯的不合理性,有必要進(jìn)一步探討考慮散體特征的地基附加應(yīng)力解析方法。為此,在國家自然科學(xué)基金(NO.51378198)和高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金(NO.20130161110017)資助下,重點(diǎn)考慮地基土體的散體孔隙特征,本文對(duì)豎向荷載作用下地基附加應(yīng)力解析方法及其應(yīng)用展開了較深入研究,具有重要的理論與工程意義。首先,采用離散元數(shù)值分析軟件PFC~(2D),考慮地基土顆粒間相互作用和土顆粒大小與級(jí)配的綜合影響,對(duì)具有散體特征的地基附加應(yīng)力傳遞規(guī)律進(jìn)行研究,明確了豎向均布荷載作用下地基附加應(yīng)力傳遞范圍(即半無限錐臺(tái))及其主要控制因素。據(jù)此,基于正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)和多元非線性擬合分析方法,獲得了豎向均布荷載作用下地基附加應(yīng)力傳遞范圍邊界分析模型,即錐臺(tái)表面數(shù)學(xué)模型,并就模型參數(shù)對(duì)地基附加應(yīng)力傳遞范圍影響規(guī)律進(jìn)行了分析,為具有散體特征的地基附加應(yīng)力解析模型研究奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。然后,基于上述地基附加應(yīng)力傳遞范圍邊界分析模型,將地基附加應(yīng)力求解問題視為錐臺(tái)頂面作用豎向均布荷載的應(yīng)力求解問題,建立出考慮散體特征的地基附加應(yīng)力解析模型。據(jù)此,引入Love位移函數(shù)和應(yīng)力疊加原理,建立出了豎向均布荷載作用下的錐臺(tái)應(yīng)力解析解,從而提出了豎向荷載作用下考慮散體特征的地基附加應(yīng)力解析方法,并給出了常見基礎(chǔ)(包括矩形、條形與圓形基礎(chǔ))的地基附加應(yīng)力解析公式。采用室內(nèi)模型試驗(yàn)和離散元數(shù)值分析軟件PFC~(3D)對(duì)豎向均布荷載作用下的地基附加應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測,通過其監(jiān)測結(jié)果與本文和基于連續(xù)固體力學(xué)方法的附加應(yīng)力解析結(jié)果的比較分析,驗(yàn)證了本文建立的地基附加應(yīng)力解析方法的合理性。最后,針對(duì)本文建立的地基附加應(yīng)力解析方法展開了兩方面應(yīng)用研究。一方面,基于孔隙介質(zhì)力學(xué)理論,提出了考慮變形力學(xué)參數(shù)變化的變形分析模型,結(jié)合上述考慮散體特征的地基附加應(yīng)力解析公式,建立出了考慮散體孔隙特征的地基非線性沉降分析新方法;另一方面,基于上述地基沉降分析方法,提出了靜力貫入地基或路基壓實(shí)度分析模型,建立出了考慮散體特征的地基或路基壓實(shí)度確定新方法。采用本文與現(xiàn)有同類分析方法進(jìn)行了算例分析,通過它們的分析結(jié)果與實(shí)測結(jié)果的比較分析,表明了本文建立出的地基沉降分析與壓實(shí)度確定方法的合理性與可行性。
【圖文】：

c）直線模型 d）雨滴形模型圖 2.5 豎向荷載作用下地基附加應(yīng)力傳遞模型前，從理論、試驗(yàn)和數(shù)值等方面針對(duì)顆粒散體介質(zhì)荷載傳遞機(jī)理介質(zhì)體表面受豎向荷載作用時(shí)的荷載傳遞區(qū)域?yàn)閳A錐體，但關(guān)于的說法卻不一，認(rèn)為邊界曲線為雙曲線，或拋物線，或直線，或等。Bouchaud 等[52,53]基于彈塑性理論提出了一種描述荷載傳遞的模型認(rèn)為荷載在無黏性顆粒體中傳遞范圍的邊界為雙曲線；Da S二維顆粒堆光彈試驗(yàn)的觀測發(fā)現(xiàn)，荷載在無黏性顆粒體中傳遞范線，且認(rèn)為該拋物線方程只與顆粒粒徑有關(guān)，并給出了以顆粒粒線方程；隨后，劉源等[79]利用焦散線法及激光全息光彈試驗(yàn)方法荷載傳遞范圍進(jìn)行了觀測，其與 Da Silva 等的發(fā)現(xiàn)一致，即邊界只與顆粒粒徑相關(guān)的拋物線方程，但該方程參數(shù)與 Da Silva 等的有[77]采用光彈試驗(yàn)探究了二維顆粒堆的荷載傳遞規(guī)律，在偏光顯力鏈寬度與力強(qiáng)度的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)應(yīng)力分布的峰值寬度與深度呈線berg 等[92,93]利用離散元數(shù)值分析方法對(duì)二維規(guī)則顆粒堆在豎向荷

65c）土壓力盒讀數(shù)儀 d）填筑完成圖 4.5 地基模型填筑過程.3.1.3 模型試驗(yàn)過程試驗(yàn)時(shí)，采用多通道協(xié)調(diào)加載系統(tǒng)（如圖 4.6 a）所示，包括可移動(dòng)反力裝置斤頂，，加載設(shè)備自帶位移計(jì)，油壓調(diào)控系統(tǒng)）進(jìn)行加載，本試驗(yàn)在加載過程用分級(jí)加載的思想，每組試驗(yàn)施加 5 級(jí)荷載，每級(jí)荷載為 50kPa，整個(gè)試驗(yàn)中地基未出現(xiàn)任何破壞的特征。當(dāng)每小時(shí)累計(jì)的沉降變形量小于 0.1mm 時(shí)，
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TU470

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本文編號(hào)：2640668