基于旋转块体集的深埋条形锚板上限分析

提出一种基于旋转块体集的极限分析上限方法，该方法以由多个三角形楔块所组成的旋转块体集为基本单元，通过旋转块体集的组合来构造所求问题的运动许可速度场。首先推导了旋转块体集的内能耗散和重力做功，然后运用旋转块体集对不排水黏土中深埋条形锚板的抗拔承载力进行了分析，计算结果表明：深埋条形锚板的抗拔承载力系数上限解与锚板在土体中的埋置方位无关，均为11.42。本文上限解比极限分析有限元所得上限解更为精确，而且求解所得破坏面较极限分析有限元更为清晰直观，从而验证了本文方法的优越性。     

基于组合块体集的浅埋条形锚板上限分析

 基于极限分析法的基本原理以及集成与组合的思路,推导组合块体集的内能耗散和重力做功,运用组合的思想构造斜坡地形下浅埋水平条形锚板的运动许可速度场。首先分析地表水平条件下法向受力水平条形锚板抗拔承载力,并与文献中已有解和模型试验进行对比,验证块体集上限法的优越性。然后详细研究斜坡地形条件下土体重度、不排水抗剪强度、斜坡倾角等因素对条形锚板抗拔承载力和破坏面形状的影响。分析结果表明：重力叠加法并不适用于斜坡地形情况;随着斜坡倾角的增大,锚板的破坏面向坡角方向倾斜;锚板埋深比越大,斜坡倾角的影响也越显著。块体集上限分析方法构造简单,求解快捷,能够为工程设计提供依据。     

不排水黏土中深埋锚板的抗拔承载力

针对不排水均质黏土中深埋条形锚板和圆形锚板,分别构造两种简单的机动容许速度场,利用塑性力学极限分析的上限法求解锚板的极限抗拔承载力。采用非线性有限元方法对构造的速度场和承载力计算结果进行了验证。与现有的相关解答对比可知:本文上限解与已有的上限解或滑移线场解答较吻合。提出的速度场合理、简单,并严格符合机动容许场的要求,便于实际应用,能为工程设计提供参考依据。     

砂土中锚板抗拔承载力研究

首先回顾了砂土中锚板抗拔承载力理论与公式,然后进行密实度不同的砂土中的模型锚板上拔试验,结合以往的研究成果,阐明了砂土密实度、锚板埋深率、锚板的几何形状和上拔倾斜角度对锚板承载能力的影响,并对锚板极限承载力的计算公式进行了评价。按照从条形锚板到矩形锚板、从竖直锚板到倾斜锚板的思路,引入形状系数和倾斜系数,提出了方便工程应用的砂土中浅埋锚板统一抗拔极限承载力计算公式,并对模型试验的尺寸效应和计算公式与现场实测的比较作了说明。     

砂土中锚板上拔三维物质点法模拟研究

土体中锚板的上拔过程存在复杂的锚土相互作用,掌握其变形及破坏机制对于确定锚板的极限承载力和优化设计具有重要的意义.采用三维物质点法(MPM)模拟了砂土中圆形锚板的上拔过程,探究了不同埋深条件下土体的位移场分布及锚板的上拔破坏机制,并结合极限平衡法研究了砂土密实度、锚板尺寸和埋深等因素对其极限承载力的影响.结果 表明,临...     

抗拔锚板基础承载力研究

以原位及室内试验资料为基础，研究了抗拔锚板（包括长方形，圆形以及条形锚板）受竖直荷载作用下的破坏形式，并建议了相应的破裂面方程，以此为基础，运用极限平衡原理分析了锚板基础的抗拔承载力，并与已有的极限分析成果进行了比较。     

抗拔锚板基础承载力研究

以原位及室内试验资料为基础 ,研究了抗拔锚板 (包括长方形、圆形以及条形锚板 )受竖直荷载作用下的破坏型式 ,并建议了相应的破裂面方程。以此为基础 ,运用极限平衡原理分析了锚板基础的抗拔承载力 ,并与已有的极限分析成果进行了比较。     

砂土中锚板拉拔模型试验及其抗拔力计算

锚板基础因其具有良好的抗拔特性而广泛应用于各类岩土工程问题中。在不同密实程度砂土中采用不同几何形状的锚板进行小比尺拉拔模型试验,分析锚板型式及尺寸对上拔承载特性的影响。试验结果表明,相同直径和埋深比的螺旋锚与平板锚上拔承载特性无明显差别;相同埋深比时,直径为50 mm的锚板上拔承载力系数略小于直径为20mm锚板的上拔承载力系数,而其上拔破坏位移比明显高于小直径锚板。进一步根据破坏位移比与埋深比关系曲线确定中密及密砂中浅、深破坏模式的临界埋深比,同时结合已有试验结果假设两种破坏模式的滑裂面,利用极限平衡分析推导并给出两种破坏模式下上拔承载力公式;通过与41个拉拔试验数据进行比较,验证了所提理论公式的适用性及准确性。     

基坑抗隆起稳定的块体集上限分析

采用块体集上限法构造了基坑抗隆起稳定问题的运动许可速度场,分析了各种条件下不排水黏土基坑抗隆起稳定系数和破坏面特性。通过对考虑坑底坚硬土层、挡墙入土深度和基坑外侧地表超载条件下,块体集上限分析结果与已有文献结果的对比,验证了方法的有效性。块体集上限法克服了多块体上限法存在破坏面假设的缺点,不仅适用范围更广,同时可以得到更完整的基坑抗隆起优化破坏面。在考虑支护挡墙入土深度时,块体集上限法所得基坑抗隆起稳定分析结果优于多块体上限法和强度折减有限元法,具有较大优越性。     

加筋砂土地基极限承载力的计算

依据加筋地基理论和模型试验的结果 ,提出条形基础下的加筋砂土地基的破坏面为对数螺线滑裂面 ,运用极限平衡理论的上限原理推导出条形基础下加筋砂土地基承载力的上限解。计算结果与目前文献中有关长加筋的砂土地基的模型试验结果基本一致     

竖向浅埋锚锭板的侧向极限拉拔荷载

锚锭板是一种承受土体被动抗力的结构单元,常用于支挡结构、板桩锚固和管线转弯处的设计和施工。本文采用一种描述锚锭板极限拉拔荷载的统一表达式,根据砂土中锚锭板试验结果的统计分析、粘土中锚锭板有限单元上下限解结果和试验资料的整理,给出了锚锭板极限拉拔荷载统一表达式中相应参数的取值范围。该统一表达式可直接应用于锚锭板极限拉拔荷载的估算,也可进一步应用于其它地埋结构(如侧向受荷桩)的弹塑性分析。     

条形荷载下加筋土边坡破坏机制的数值模拟

为了克服模型的尺寸效用,获得加筋与不加筋边坡在条形荷载下的各种性状参数和边坡的破坏机制,建立用于分析和模拟3个大型室内足尺加筋与不加筋边坡破坏机制的数值计算模型。边坡回填材料采用级配较差的粗砂,土体的非线性弹性响应采用Duncan-Chang双曲线模型E-B模式加以描述,破坏准则采用Mohr-Coulomb屈服准则,并采用与屈服条件不相关联的流动法则。加筋材料采用两节点的弹塑性锚索结构单元进行模拟,并采用无厚度的弹簧-滑动系统来模拟筋土之间的相互作用和相对运动。数值计算采用基于有限差分的连续介质快速拉格朗日分析方法(FLAC),分别对与破坏面位置和形态密切相关的节点位移速度向量、塑性区和剪应变速率分布3个参数进行了计算,获得了3个边坡在条形极限荷载下的双楔体破坏机制和极限承载力,与试验结果吻合较好,验证了模型的可行性。在此基础上,对不同的条形荷载位置及不同填土材料强度下边坡破坏机制进行了数值模拟和分析。研究结果表明,无论加筋与不加筋边坡,当条形荷载位置距坡肩的距离减小时,边坡破坏面形态由双楔体过渡到圆弧形;当填土材料强度降低时,破裂面形态转化为圆弧形或对数螺线形。     

Experimental study on uplift behavior of shallow anchor plates in geogrid-reinforced soil

Geogrid reinforcement can significantly improve the uplift bearing capacity of anchor plates. However, the failure mechanism of anchor plates in reinforced soil and the contribution of geogrids need further investigation. This paper presents an experimental study on the anchor uplift behavior in geogrid-reinforced soil using particle image velocimetry (PIV) and the high-resolution optical frequency domain reflectometry (OFDR). A series of model tests were performed to identify the relationship between the failure mechanism and various factors, such as anchor embedment ratio, number of geogrid layers, and their location. The test results indicate that soil deformation and the uplift resistance of anchor plates are substantially influenced by anchor embedment ratio and location of geogrids, whereas the number of geogrid layers has limited influence. In reinforced soil, increasing the embedment ratio greatly improves the ultimate bearing capacities of anchor plates and affects the interlock between the soil and geogrids. As the embedment depth increases, the failure surfaces gradually change from a vertical slip surface to a bulb-shaped surface that is limited within the soil. The strain monitoring data shows that the deformations of geogrids are symmetrical, and the peak strains of geogrids can characterize the reinforcing effects.     

Random failure mechanism method for assessment of working platform bearing capacity with a linear trend in undrained shear strength

A bearing capacity evaluation for the surface strip foundation on a working platform modelled on a two-layered substrate is considered in the study. The upper layer is assumed as man-made and well-controlled and thus non-variable. The lower layer modelling natural cohesive soil is subjected to spatial variability of undrained shear strength. The random failure mechanism method (RFMM) is used to evaluate the bearing capacity. This approach employs a kinematic assessment of the critical load and incorporates the averaging of three-dimensional (3D) random field along dissipation surfaces that result from the failure mechanism geometry. A novel version of the approach considering an additional linear trend of undrained shear strength in the spatially variable layer is proposed. The high efficiency of the RFMM algorithm is preserved. The influences of foundation length, trend slope in the spatially variable layer, fluctuation scales, and thickness of the homogenous sand layer on the resulting bearing capacity evaluations are analysed. Moreover, for selected cases, verification of the RFMM based assessment obtained using random finite difference method (RFDM) based on 3D analysis is provided. Two types of analyses are performed using RFDM based on associated and non-associated flow rules. For associated flow rule which corresponds to RFMM, the RFMM is conservative and efficient and thus it seems preferable. However, if RFDM employs non-associated flow rule (much lower dilation angle for sand layer), the efficient RFMM is no longer conservative. For this situation, a combined approach that improves the efficiency of the numerical method is suggested.     

不同埋深扩体锚杆竖向拉拔破坏模式试验研究

通过室内模型试验,研究砂土中竖直埋设的扩体锚杆在不同埋深条件下的竖向拉拔破坏模式。试验结果表明,扩体锚杆经过竖向拉拔,由于深径比的不同而存在3种破坏模式。浅埋扩体锚杆破坏体近似呈倒钟形并延伸至砂层表面,破坏模式属整体剪切破坏,在工程设计中应避免采用。深埋扩体锚杆破坏体在砂层表面以下一定深度内闭合成为"椭球形",砂层表面在扩体锚杆破坏后未产生变形,破坏模式属局部剪切破坏。因此,在工程设计中扩体锚杆应采用深埋形式。在浅埋与深埋扩体锚杆之间还存在一种过渡型锚杆,其破坏体形态兼具深埋与浅埋扩体锚杆破坏体的特征,但破坏模式趋近于浅埋锚杆,因此将其归类为浅埋锚杆破坏模式中。