均质土地基上埋深条形基础 极限承载力系数数值研究

 以K. Terzaghi提出的叠加公式为基础计算均质地基上埋深条形基础的极限承载力,需要确定承载力系数及相应的埋深修正系数。一般情况是采用极限平衡法、滑移线法及上限分析法进行承载力问题的研究,但受假定破坏模式的影响,不同的研究成果具有较大差异,而有限元法并不事先假定破坏模式,其计算结果具有较高精度。通过在基础与地基土接触面及基础边缘土体内数值奇异点引入接触面单元,建立适用于埋深条形基础的理想弹塑性有限元数值计算模型。利用在ABAQUS平台上开发的计算模块,对饱和不排水黏土地基、砂土地基及土体摩擦角与黏聚力均不为0的地基承载力问题进行系统的有限元计算,分析各系数随基础侧面粗糙程度、地基土强度参数、超载大小等影响因素的变化规律,并与已有结果进行对比,所给出的承载力系数及相应埋深修正系数的计算图表,可供基础工程设计参考。     

水浮力作用下主裙楼一体结构地基承载力验算分析

为研究地下水位变化对地基承载力的影响,按裙房作用于基底的压力不小于或者小于基底水浮力两种情况,推导和分析了在水浮力作用下裙房对主楼地基承载力的影响.裙房作用于基底的压力小于基底水浮力时,考虑黏聚力对地基承载力的贡献以及水浮力和抗浮锚杆共同作用对土的浮重度的影响两个因素,给出了修正后的地基承载力特征值计算方法.计算结果显示,地下水位变化对地基承载力有影响,且该影响随土的类型不同呈现比较大的差异.建议进行地基承载力计算时考虑地下水位的影响,最终结果需综合考虑.     

临近基坑条形浅基础地基承载力减损的下限估算

利用极限分析有限元方法和下限定理,分析计算了考虑土体自重的临近基坑(边坡)条形浅基础c-?土地基极限承载力下限解。作为一种简化手段,分别按土的粘聚力、基础埋深(超载)和土的自重这3项承载力影响系数表达临近基坑地基极限承载力,获得了基础位置、基坑开挖的边坡角度以及土的内摩擦角取不同值时,相应的地基承载力系数下限解答,并对计算结果进行了讨论。最后将计算结果与已有文献资料以及利用多滑块Prandtl破坏模式得到的极限分析上限解答进行了分析对比,从上、下限给出了临近基坑既有建筑物地基承载力系数取值范围及其承载力上、下限平均值时的减损因数,分析了影响计算结果的因素。     

临近基坑条形基础地基承载力减损性状的数值模拟

利用数值模拟技术,参照Terzaghi计算地基承载力的叠加公式,分别按土的黏聚力、基础埋深(超载)和土的自重三个影响因素,估算临近基坑地基极限荷载,给出了不同工况下临近基坑条形浅基础地基承载力系数。通过对极限荷载作用下各工况应力场和位移场动态模拟发现,在基坑开挖深度变化范围内,潜在的滑移面均出现在基坑坡脚附近,大致沿坡脚以上地基土体滑动。并且利用获得的数值模拟结果,对临近基坑地基承载力减损情况进行了分析、讨论。     

非均质与各向异性地基承载力系数N_c计算

应用多块体上限方法探讨了考虑黏土黏聚力强度非均质及各向异性特点时的地基承载力计算问题。分析了考虑黏聚力强度非均质及各向异性时多块体上限方法的计算实现问题,为检验多块体上限方法的计算结果,将多块体上限方法的计算结果做了对比,从而验证了方法的优越性与可靠性;应用多块体上限方法计算了较广泛黏聚力强度非均质及各向异性参数下的地基承载力系数Nc′,给出相应的的计算曲线,分析研究了Nc′随非均质及各向异性参数变化的规律;最后分析探讨了黏聚力强度非均质对地基破坏面的影响情况,从而揭示了非均质对Nc′影响的内在原因。     

非均质和各向异性黏土地基承载力的上限解

非均质和各向异性是黏土地基比较普遍的现象,而目前地基承载力计算中比较成熟的理论主要是针对均质、各向同性土体.在目前已有的多块体上限法计算粗糙条形基础地基承载力的方法中考虑黏土地基的非均质和各向异性,实现考虑非均质和各向异性时黏土地基承载力的上限解法.所采用的多块体破坏模式在计算粗糙条形基础下均质土体的地基承载力时是最优的.为验证该方法的应用情况,将其计算结果与已有的上限方法、特征线方法进行对比发现,该方法是目前上限方法中最优的.利用该方法详细探讨非均质、各向异性对黏土地基承载力计算的影响.上限方法一个十分突出的优点就是可以反映地基破坏面的信息,通过对非均质及各向异性条件下地基破坏面的分析揭示非均质以及各向异性影响地基承载力的内在原因.由计算结果可知,地基土的非均质和各向异性在影响地基承载力的同时也影响着地基破坏面的位置和形状.     

SDDC挤密桩处理湿陷性黄土地基试验研究

孔内深层超强夯法(SDDC)挤密桩是处理湿陷性黄土地基的一种新型工法。为研究SDDC挤密桩对湿陷性黄土地基的处理效果,开展了室内试验、载荷试验和浸水载荷试验。试验结果表明：SDDC挤密桩可有效消除桩长范围内黄土的湿陷性,提高桩间土和桩体土的干密度且挤密系数最大值分别可达0.98和1.04;SDDC挤密桩可显著提高桩间土的黏聚力和内摩擦角,也可显著提高桩体土的黏聚力;SDDC挤密桩不仅可有效消除天然黄土地基的软化特性,还可以显著提升地基承载力,处理后的复合地基分别是天然含水率黄土地基承载力和浸水饱和黄土地基承载力的1.33倍和2.03倍。研究结果对湿陷性黄土地基处理具有指导意义。     

地基沉降计算的新方法

根据原位土压板试验的P-S曲线来建立沉降计算的新方法.在假设压板试验P-S曲线为双曲线方程时,建立双曲线模型方法,同时通过双曲线求得土体的切线和割线模量,把所求得的模量用于分层总和法进行基础的沉降计算,建立原位土的双曲线切线和割线模量法.在假设压板试验P-S曲线为双曲线方程时,所需要参数只是土体的初始切线模量Es0、土体内摩擦角(及黏聚力c.对压板试验P-S曲线为其他任意曲线时,建立土体切线模量与荷载水平的关系,用于分层总和法进行基础的沉降计算,建立一般曲线的切线模量法.由于切线或割线模量是随着荷载水平的不同而呈现非线性特点的,新的计算方法可以计算接近地基极限承载力时的沉降,由此形成以原位土切线和割线模量法的地基非线性沉降全过程计算新方法.由于这样确定的土体变形参数能较好地考虑地基土的原状性和非线性性,因而可以较准确地计算基础的非线性沉降过程,同时该方法所需土体参数较少.将该方法分别应用于桩基、筏基以及复杂的路堤地基和复合地基的沉降计算,通过实际工程的检验,验证该方法的实用性和有效性,这可能是地基沉降计算的一个重大进展.     

基于鲁棒性的地基土承载力设计研究

地基土承载水平的确定至关重要,而岩土工程设计中仅考虑了地基土承载能力,忽略了设计的安全度稳定水平。针对岩土参数的不确定性对地基土承载力及计算模式的不同及对地基土极限承载力稳定水平的影响,提出基于鲁棒性的地基土承载力设计思路。首先将岩土参数作为不确定因素,利用平均值及标准差考虑参数的不确定性;其次设定基础几何尺寸作为设计参数,将承载力极限状态方程作为功能函数进行地基土承载力设计。鲁棒性设计避免了传统设计方法忽略岩土参数不确定性的不合理性,将鲁棒性作为地基土承载力的安全性评价标准,并结合经济性对基础进行多目标优化设计。通过与传统设计对比分析,证明了基于鲁棒性的地基土承载力设计方法的合理性与重要性。     

底面为曲面基础地基极限承载力上限解

为了解决曲面基础作用于土体的极限承载力问题,改进了 Prandtl 机构和 Hill 机构,利用极限分析理论,得到了底面为曲面基础地基极限承载力的上限解;通过两者的比较,以及与底面为平面基础地基极限承载力的比较,所得的上限解大于处于地基表面的平面基础地基极限承载力的上限解,小于埋深为基础宽度一半的平面基础地基极限承载力的上限解,研究结果可供地基承载力设计及计算参考。     

Collapse Loads Over Two-Layer Clay Foundation Soils

A strict upper bound solution to limit loads on strip footings over two-layer clay foundation soil is presented. Two mechanisms of failure are considered: one with a continually deforming field, and a rigid-block mechanism. The multi-block mechanism was found to be very flexible in terms of being able to assume different shapes of the deformation pattern. Consequently, this mechanism yielded the least upper bound to the bearing pressure. The method used was adapted to calculations of bearing capacity of strip footings subjected to loads with horizontal components. If the depth of the second layer of clay is sufficiently large, the shear strength of this layer will not affect the bearing capacity. This depth is referred to here as the critical depth, and it depends on the footing width and the combination of the undrained shear strength in the two layers. If the undrained shear strength of the bottom layer is small compared to the top layer, the critical height may be as much as twice the footing width.     

地下水位上升对浅基础地基承载力的影响

从水对土的抗剪强度指标影响出发,结合地基土极限承载力理论以及按塑性开展区深度的临界承载力计算公式,分析地下水上升,土的有效重度减少必然降低地基的承载力。并根据不同的理论公式推导出考虑地下水位上升影响的界限深度Zmax。针对不同地基土层,提出地下水上升时地基承载力的计算公式,并在此基础上对于黏性土和砂土承载力影响程度进行分析比较。     

非均质地基上浅基础的极限承载力

本文根据塑性极限平衡原理,考虑地基土性的成层分布及粘结力沿深度的非均匀变化,结合变分法,推导了用于确定成层非均质地基极限承载力的基本公式,并采用拟牛顿算法进行了数值求解;基于大量计算结果,分析了土壤强度及其分布、基础埋深、地震荷载及地下水位深度等各种参数及其组合对地基承载力的影响,并将计算结果与已有的解答进行了比较。最后,对非均质地基承载力的表示方法进行了初步探讨。     

与扁宽地梁组合的墩式基础的设计和分析

通过比较墩式基础和一般独立刚性基础与挖孔扩底桩的力学性质，分析与扁宽地梁组合的墩式基础的工作机理、地基破坏模式和承载力等问题，讨论持力层土质、墩底直径、墩基埋深和土的密实度对地基承载力提高系数的影响，得到了墩式基础比同样条件的挖孔桩承载力大的结论，求得了墩式基础和人工挖孔桩基础的地基承载力提高系数的经验公式。同时，从人工挖孔桩基础和墩式基础的地基承载力提高系数的对比中还发现，按现行规范设计相对埋深较小的挖孔桩时，其单桩承载力偏大，这在实际工程中是偏于不安全的。     

双层地基承载力的计算及其在天然软土地基中的应用

在硬壳层较薄的软土地基上建造房屋,往往下卧层强度不能满足规范要求。本文采用极限平衡理论进行双层地基承载力的计算。按照土的力学性指标Φ,首先定出近似的滑移网络,然后分别求出由凝聚力c产生的承载力p₁和由土重产生的承载力p₂,从而得出极限承载力p_u=p₁+p₂。在设计中,保证足够的安全度定出允许承载力p_a,并采取适当的措施。对照工程实例,可见经济效益比较显著,能保证工程质量。     

基于广义非线性强度准则下地基承载力的计算

Mohr-Coulomb理论应用于土体分析时的两大缺陷,即未考虑中主应力的影响,也未考虑土体材料的SD效应,因而对于土体材料的潜能未充分考虑。为了考虑上述两种效应,本文基于广义非线性强度准则(GNST)及平面强度理论,推导出了可应用于砂土及粘土类材料的平面应变破坏条件。将上述推导结果应用于地基承载力的计算,推导出了基于GNST准则的地基承载力计算公式。通过与实际载荷试验数据比较,本文计算结果与实验数据吻合较好。表明推导出来的α公式对于计算砂土的强度特性是可行的,同时也可应用于其他平面应变问题有同样的参考意义。     

浅基础承载力离心模型试验研究

笔者利用容量为10gt的离心机对砂基上的浅基础进行了较为系统的试验,用以研究基础的尺寸、形状、埋深和砂土相对密度对浅基础承载力、承载力因数（Nr,Nq）、形状因数（ζr,ζq）及破坏型式的影响。笔者提出一种利用浅基础离心模拟试验资料确定浅基础的承载力因数和形状因数的方法。利用此方法确定的44T-4砂的承载力因数,形状因数与已有的各种理论解和试验解进行了对比。研究工作得出了一些有意义的结论。