条形基础下成层砂土地基破坏机理及承载力计算

为改进现有对条形基础下成层砂土地基破坏机理的认识和相应极限承载力计算方法的不足,采用有限元塑性极限分析方法对成层砂土地基进行计算,得到极限荷载的上下限,并分析了地基破坏机理随几何参数与土体力学参数的变化规律。将所得结果与以往成果对比并结合理论分析方法给出了条形基础下地基的3种破坏模式及其对应的地基极限承载力计算方法。研究结果表明,条形基础下成层地基的破坏机理可以分为冲剪破坏、过渡破坏和一般剪切破坏,过渡破坏模式的地基极限承载力计算方法具有较强的实用性,可用于实际工程求解计算。     

固化人工硬壳层双层地基承载试验及理论研究

在围海造陆工程中为了缩短工期,同时解决砂石填料紧缺、成本高,以及减少弃土的开挖、运输和堆放等问题,常采用就地固化处理形成人工硬壳层,为后续工程的开展提供作业平台。从室内模型试验和理论分析两方面入手研究了人工硬壳层下的地基承载力。结果发现：模型试验中地基破坏的模式为上层固化层剪切破坏,下卧层发生整体剪切破坏;就地固化形成的人工硬壳层可大幅提高地基的承载力。对比两种试验结果可知下卧层的强度对地基承载力影响大。此外,基于双层地基冲剪破坏理论推导了模型试验中方形基础的地基承载力公式,发现其计算结果与试验结果符合良好。最后用应力扩散原理研究了地基承载力,推荐上层土扩散角应大于30°。     

有限元稳定分析法在确定土体结构极限承载力中的应用

本文引入有限元稳定分析法来求解土体结构的极限承载力。在有限元应力应变分析的基础上，通过搜索临界滑动面并增大外荷载使临界滑动面安全系数为1.0来确定极限承载力，并指出由此得到的极限承载力是土体结构沿临界滑动面整体达到极限平衡时的真正承载力。算例表明此法可行，同时将该方法推广到求解边坡极限承载力和地基承载力。文中还研究了边坡极限承载力同自重和坡角的关系。与各传统地基承载力公式比较发现，在土体内摩擦角比较大时，经验公式均低估了地基承载力。最后分析了计算参数变化对地基承载力的影响。     

基于上限有限元法的下伏溶洞地基极限承载力分析

简要地介绍上限有限元法的基本原理与计算过程,结合岩溶区下伏溶洞地基受力特点,提出合理的计算假定,建立了一个可考虑多种主要因素影响的数值计算模型,利用上限有限元法,计算出了多种工况下的地基极限承载力上限解,并分析溶洞顶板厚度、溶洞宽度和内摩擦角对地基极限承载力的影响规律。最后,在对大量能量耗散图和速度场图分析的基础上,提出三类典型的下伏溶洞地基破坏模式。研究结果表明,地基极限承载力随着内摩擦角和溶洞顶板厚度的增大而增大,随着溶洞宽度的增大而减小;当溶洞顶板厚度较小时,内摩擦角对地基承载力影响较小,当内摩擦角较大时,溶洞宽度和溶洞顶板厚度对地基承载力的影响才显著;岩溶区下伏溶洞地基存在冲切破坏、冲切剪压破坏和Prandtl破坏三类破坏模式。     

基于滑移线理论的非饱和土条形地基承载力计算

为了对非饱和土平地地基的极限承载力进行理论计算和定性分析,对非饱和土条形地基的承载力进行了计算,将基质吸力和有效应力系数引入平衡方程,构建含有非饱和参数的滑移线方程,并采用滑移线法将得到的非饱和土滑移线方程改为差分方程进行求解。综合讨论了黏聚力、内摩擦角、地下水位及垂直不饱和流速对非饱和土条形地基承载力的影响,并计算了不同情况下的非饱和土条形地基承载力,得出非饱和土平地地基的极限承载力和平均承载力均要大于饱和土地基。计算所使用的基质吸力不是一个定值,更符合实际情况,研究成果为非饱和土地基承载力计算提供了一种参考。     

上埋式涵洞基础埋深效应下的地基承载力研究

为探明上埋式涵洞基础埋置深度对地基承载力的影响,基于太沙基理论与顾安全公式,推导了适用于上埋式涵洞的地基承载力公式。利用有限元软件,分析了地基土的荷载-沉降(P-S)曲线随填土高度的变化规律,确定地基承载力容许值,将不同计算方法得出的地基承载力容许值与有限元计算值进行对比分析,同时分析了涵顶和基底土压力随填土高度的变化规律,探讨了不同计算方法下地基土的抗剪强度对地基承载力的影响,通过工程实例验证本文公式的合理性。研究结果表明:①涵洞侧填土增强了地基土的抗剪强度,使涵洞地基承载力得到提高,其提高程度受到涵洞侧填土附加土压力的影响;②随着地基土的内摩擦角和黏聚力的增加,地基承载力分别呈非线性和近似线性增长趋势,且内摩擦角对地基承载力的影响程度明显大于黏聚力;③本文公式计算的地基承载力与有限元计算值符合较好,且本文公式得出的地基承载力远远大于涵洞基底土压力,符合现场涵洞地基处于安全状态的实际情况。研究成果可为确定上埋式涵洞地基承载力提供理论支撑。     

考虑土体重度的条形基础极限承载力半经验理论解

假定土体重度对滑移线场没有影响,利用滑移线方法推导了考虑土体重度的条形基础极限承载力公式,公式中地基承载力系数 Nq,Nc和Nγ互不影响且Nq,Nc与已有结果相同。利用上限定理构造了滑移线场对应的速度场,求得了该速度场的上限解。结果表明滑移线解与上限解相同,这就证明了滑移线解是上限解答。将地基承载力系数Nγ同已有的其它成果进行了对比,并分析了此方法的误差来源,同时给出了修正公式。     

平面应变条件下黄土各向异性试验研究

为弄清原状黄土在不同剪切方向角下的强度变形规律,利用平面应变仪,并考虑原状黄土各向异性,对取自陕西泾阳的原状黄土进行了不同剪切方向角、固结围压、含水率条件下的平面应变试验。试验结果表明:平面应变条件下,土体应力应变曲线为硬化型;随着围压增大及含水率减小,原状黄土强度显著升高;随着主应力角增加,应力应变曲线更低缓,呈现弱硬化型,而且土体初始剪切模量也有所降低;土体凝聚力与内摩擦角随主应力角的增大而显著减小,不同主应力角下,含水率对凝聚力的影响比对内摩擦角的影响要大;破坏主应力差随主应力角、含水率的增大而减小。     

考虑坡体稳定性的临坡地基承载力估值公式探讨

【目的】临坡工程常见于山区和城市有限空间建设中，临坡地基承载力安全是临坡工程安全控制的核心。针对临坡工程建设中的地基承载安全问题，【方法】利用数值仿真试验，揭示了临坡条形基础破坏形态，构建了该破坏模式的数学表达模型。在数学表征滑动模式基础上，利用极限平衡法，建立滑块的力平衡方程，提出考虑坡形、基础、荷载等多要素的临坡地基极限承载力估值公式。最后结合工程算例，与现有理论分析方法和数值分析方法进行对比分析，检验了方法的可行性。【结果】结果表明：(1)利用极限平衡法和数值仿真试验，揭示了临坡地基初始等速剪切进而向临空侧优势滑移的破坏模式，非直立斜坡的滑体由底角为φ/2+45°的等腰三角形主动区、90°-β的顶角和对数螺旋线组成的过渡区和对数螺旋线的切线及坡面线组成的被动区三部分组成；直立斜坡的滑体由主动区和被动区两部分组成。(2)针对上述非直立斜坡和直立斜坡滑体的几何表达式，建立滑块的力平衡方程，得到含有坡形、坡顶距、基础宽度以及土体强度参数的临坡地基极限承载力公式，相对于传统公式，其含有地基、基础和斜坡三部分信息，更符合斜坡工程实际。【结论】结合工程算例，通过与现有理论分析方法和数值分析方...     

K0≠1时基础软弱下卧层临界埋深的讨论

通过数学理论推导,给出了考虑静止土压力系数K0≠1时的条形基础的地基临界荷载P1/4,并与国标《建筑地基基础设计规范》(GB50007—2011)中相应公式(5.2.5条)进行了对比分析,认为国标公式过高估计了地基承载力,而本文公式相对较合理。当基础受力层范围内存在软弱下卧层时,国标中"5.2.7"条给出了软弱下卧层承载力验算公式,但未说明软弱下卧层埋深超过多少时可不考虑软弱下卧层影响,采用已推导的地基承载力公式,通过无量纲化推导计算,给出了软弱下卧层相对临界埋深(Hcr/b)与基础相对埋深(d/b)之间的关系式。最后通过实例计算,得出了不同基础宽度、不同软弱下卧层抗剪强度指标下的相对临界埋深(Hcr/b)关系曲线,认为软弱层抗剪强度指标越大、上层土内摩擦角越大,则软弱下卧层相对临界埋深Hcr就越小,其不利影响就越小。     

基于有限元极限平衡法求解地基承载力

利用有限元极限平衡法,根据塑形理论,通过极限平衡条件判断地基的极限平衡状态,对不同基础宽度、不同内摩擦角和不同泊松比的地基承载力进行求解计算,从而求解极限承载力系数,并利用其他方法验算该方法的合理性,将结果进行比较。结果表明,该方法计算得到的地基承载力系数与其他方法的计算结果误差很小,能够为地基基础破坏的机理提供参考。     

预应力管桩承载力计算方法及影响因素分析

预应力管桩在饱和土体中的承载力具有明显的时效性,利用圆孔扩张理论和有效应力原理得到考虑时效性的承载力计算方法,对预应力管桩承载力的影响因素进行分析指出:土层参数中内摩擦角对承载力大小影响最为显著;在同一地层条件下,固结系数对承载力增长快慢的影响很大。     

考虑土拱效应的挡土墙被动土压力分析

基于库伦土压力理论,假定被动极限状态下挡土墙后大主应力拱迹线为抛物线,考虑土拱效应,推导了被动土压力系数的理论公式,并将其用于水平微分单元法,分析土体处于被动极限平衡状态时的应力状态,得到平动模式下被动土压力强度、合力及合力作用点的计算公式;在此基础上,分析了内摩擦角及墙面摩擦角对被动土压力系数、土压力强度及合力作用点的影响,并与库伦土压力理论等已有方法和模型试验数据进行了对比分析,验证了该计算方法的合理性。     

特殊应力路径下软黏土变形与强度特性试验研究

通过进行软黏土的常规三轴固结排水试验、K0固结轴向加载排水剪切试验及K0固结侧向卸荷排水剪切试验,模拟基坑侧壁土体的实际应力路径,对比分析3种不同应力路径下土体的变形和强度特性。分析结果表明：① 在3种试验应力路径下,软黏土土样破坏时的主应力差值随着固结围压的增加而增加,均呈近似线性变化;② 侧向卸荷应力路径下,软黏土的变形和强度特性较之常规三轴试验结果均有较大差异;③ 相对于各向等压固结,K0固结条件下土体的凝聚力减小,内摩擦角增大。研究结论为基坑设计时采用反映土体实际应力路径的力学参数提供了理论依据。     

按抗剪强度指标计算复合地基极限承载力的近似解

在竖向荷载作用下,假定地基滑动面为Prantle滑动面.利用极限平衡分析方法,导出了按增强体和基体的抗剪强度指标计算条形基础复合地基极限承载力的近似公式.在此基础上对分层地基、矩形基础和圆形基础复合地基极限承载力的计算方法进行了讨论.计算结果表明:按抗剪强度指标确定复合地基极限承载力方法与规范法所得结果基本一致,验证了该方法的适用性.该方法沿袭了天然地基极限承载力的计算方法,其计算参数容易获得,较之规范法便于工程师应用.     

临坡条形基础下地基极限承载力多因素影响规律的数值分析

为了系统分析边坡对临坡基础极限承载力的影响,采用控制变量法和FLAC3D有限差分软件,分别针对不同坡顶距、坡角、相对密实度、基底宽度的荷载-位移曲线,研究了极限承载力、极限承载力弱化系数、极限承载力系数的多因素演化规律。结果表明:极限承载力、极限承载力弱化系数、极限承载力系数随坡顶距增加而增大,当坡顶距b与基底宽度B之比大于5时增长趋于停滞,但未达到平地地基数值;地基极限承载力、弱化系数随坡角增加近似线性减小,变化速率基本不受坡顶距的影响;地基极限承载力、极限承载力系数随砂土相对密实度增加而增大,同时受到坡顶距的影响,大坡顶距下随相对密实度的变化速率高于小坡顶距;地基极限承载力受基底宽度的影响程度小于坡顶距,随基底宽度增加小幅度增大,极限承载力系数随基底宽度的增大而减小;地基极限承载力弱化系数对相对密实度、基底宽度不敏感;减小坡角、提高相对密实度与增大坡顶距对极限承载力的提高有类似的效果,单纯通过增大坡顶距仍不能达到接近平地极限承载力的水平,适当地减小坡角、增加相对密实度可增大接近平地地基极限承载力的可能性。研究结果可为临坡工程施工方案选择提供借鉴,对推动临坡地基的工程定量计算具有重要作用。     

浅基础在水平荷载与力矩荷载作用下承载性能研究

联合采用swipe加载模式和固定位移比加载模式, 通过数值模拟，对条形浅基础在水平与力矩荷载作用下的承载性能进行了比较系统的分析, 主要探讨了埋深、地基土不排水强度的各向异性对于复合加载条件下浅基础破坏包络面的影响, 揭示了地基在水平和力矩荷载的不同组合条件下的失稳破坏机理。计算结果表明: 当浅基础埋深与宽度之比大于0.5时, 基础的破坏包络面出现比较显著的倾斜, 而且不满足前人建议的包络面方程; 在归一化荷载平面内, 埋深对于包络面的形状有较大影响, 而在给定埋深情况下, 其形状与地基土强度的各向异性无关。     

斜坡地基挖孔基础水平承载特性现场试验研究

以输电线路工程中常用的扩底形和直柱形原状土基础为研究对象,通过开展斜坡地基条件下水平荷载工况的现场静载试验,对比分析了直柱形和扩底形基础在荷载—位移曲线、地基承载力、界面土压力分布以及地基土体破坏模式等方面的差异。试验结果表明:两种结构形式的试验基础水平承载—位移曲线、水平荷载—转角曲线整体呈缓变形即"直线—曲线—直线"三阶段变化趋势,而两者之间的差异在于荷载—转角曲线在临近曲线段末尾处突然发生翘起;相较于直柱形基础,扩底的设置增加了基底的抵抗力矩,同时降低了基础旋转中心位置,使得扩底形基础承载力较直柱形得到了提高;两种形式基础侧壁土压力均沿深度方向呈抛物线形分布;基础发生破坏时,两种形式基础在临近下坡侧均出现大量羽状裂缝,并伴有地基土隆起,扩底的设置使得基础对周围土体的影响深度和范围均增加。     

根系固土经典模型的根系加筋贡献系数分析

WuWaldron等学者建立的根系增大土壤抗剪强度的力学模型中,根系加筋贡献系数(K值)以一常数简化,这种方法在预测草本植物的加筋作用时被广泛利用。大量试验表明,根土复合体抗剪强度的实测值往往小于WW模型中的计算值,主要原因是根系加筋贡献系数取值(1.2)有失严谨。论文在WW模型的假设条件下,从土体的内摩擦角、剪切面上根系的初始分布角度及变化、根系破坏时的剪切变形角3个因素对根系加筋贡献系数进行了敏感性分析。将土体剪切面上根系分为初始压缩态和初始拉伸态两类根系,综合分析了这两类根系对固土的贡献,结果认为对于大部分土体,根系固土作用贡献系数通常为小于1的值。基于以上分析,可计算得出不同土体内摩擦角条件下根系加筋贡献系数的均值,为根系加筋固土效应的预测提供更为准确的计算参数。     

水利工程基础设计地基承载力的确定与分析

水利工程地基的稳定性问题一般都源于地基的变形强度和其所受承载力等因素。其中地基的变形一般不是人为确定的,而是水工建筑物荷载通过基础传递给地基,使天然土层原有的应力状态发生变化,即在基底压力的作用下,地基中产生了附加应力和竖向、侧向或剪切变形,导致建筑物及其周边环境的沉降和位移。