非均质性和各向异性黏土地基承载力上限分析

黏土所表现出明显的各向异性和非均匀性对地基承载力具有较大的影响.基于Prandtl型的地基破坏模式,采用离散法构建了地基破坏时的速度场模型,并以极限分析上限法为基础,推导出综合考虑非均质和各向异性的黏土条形地基承载力方程.在此基础上,采用fortran语言编制了离散法计算程序,得到了相应条件下条形基础地基承载力.通过算例分析表明,本文计算结果与其他方法的计算值是基本一致的,与试验结果也能得到较好的吻合.参数敏感性分析表明,地基承载力系数分别与土体各向异性系数和非均质性系数均近似呈线性的变化关系.     

圆形基础的临界荷载和形状系数

基于圆形荷载下地基中任意一点应力分量的弹性力学公式和Mohr-Coulomb极限平衡理论计算出最大塑性区深度达到1/4基础直径对应的临界荷载.通过圆形与条形基础临界荷载的比较,进一步得到了圆形基础界限荷载的承载力系数和形状系数.将这些形状系数与已有的各种极限荷载形状系数进行比较,发现与黏聚力和埋深有关的形状系数略小于极限荷载中的数值,与基础宽度有关的形状系数与极限荷载中的数值差距较大,建议按偏小的Meyerhof形状系数取值.算例表明:圆形基础临界荷载相对于极限承载力的安全系数与条形基础界限承载力相对于极限承载力的安全系数大致是匹配的.     

非均匀地基与均匀地基承载力上限解之间的转化关系

利用上限法研究条形荷载作用下非均匀地基极限承载力问题.基于平动失效机理,运用极限分析方法,得到土体粘聚力随深度线性变化条件下非均匀地基极限承载力上限解的解析解,计算分析条形均布荷载作用下非均匀地基极限承载力.通过与均匀地基承载力的经典解答进行比较,分析非均匀地基与均匀地基极限荷载之间的相似性,进而得到承载力系数之间的相似转换关系,给出相应转换系数的解析表达式,该系数集中反映了地基的非均匀性.借助均匀地基经典上限解,可将非均匀地基极限承载力的问题求解转化为相似转化系数的计算问题,从而为求解非均匀地基极限承载力的求解提供十分便捷有效的途径,便于工程应用.     

软黏土上覆砂层的条形基础承载力分析

【目的】对软黏土上覆砂层的条形基础承载力进行分析,为土层存在软弱下卧层情况下的浅基础设计提供理论参考。【方法】采用理论推导的方法,在扩散投影模型的基础上,根据基础下方砂土层微元体的受力分析,推导出砂层下卧黏土层时条形基础的极限承载力计算公式,并给出了参数取值建议。【结果】根据分析,基础宽度、砂土层厚度、砂土层强度、黏土层强度、荷载扩散角等因素都对浅基础的极限承载力有一定影响,在建立的模型中对这些因素均进行考虑。为验证该模型的有效性,对已有的离心机试验模型进行了计算,得出用推导的公式计算出的极限承载力与离心机试验数据十分接近,模型相对误差均小于10%。【结论】该公式可用于软黏土上覆砂层时的条形基础承载力计算。     

临坡双层粘土地基极限承载力的上限分析

在现有研究基础上,结合临坡条形基础双层粘土地基临近边坡的非对称性特征和层状地基特征,构建出临坡条形基础双层粘土地基的多滑块组合单侧滑移破坏模式;根据速度相容关系和速度三角形闭合条件,确定出多滑块离散模式相对应的机动允许速度场;引入上限极限分析理论,导出临坡条形基础双层粘土地基极限承载力计算模型,在此模型上采用序列二次规划算法进行优化求解,建立了临坡条形基础双层粘土地基极限承载力确定方法.利用Matlab的符号运算功能和优化函数编程计算进行实例分析,并与有限元数值计算结果进行对比分析,表明了本文研究方法的可行性与合理性.     

基于多块体的非对称双层临坡地基上限承载力

为进一步解决条形基础荷载作用下双层临坡地基的承载力和稳定性问题,对现有研究成果进行对比分析,并对其假设的合理性进行判断,根据临坡地基破坏模式的非对称性的基本特征,考虑到双层地基分层界面处速度的间断性,采用一种新的多滑块模式来构建其破坏模型.根据速度相容关系、速度三角形闭合条件确定该模型的相容速度场.引入极限分析法的上限分析理论,推导条形基础非对称双层临坡地基上限承载力的计算公式.采用MATLAB二次规划算法的优化计算方法对双层临坡地基的上限承载力进行优化求解.最后通过工程算例来验证理论公式的合理性,并与现有研究方法以及软件计算结果进行对比,证明了本文方法的可行性.     

基于随机场理论的纯黏土地基极限承载力分析

土的物理和力学特性往往随空间位置而变化,因此在研究自相关距离对条形地基极限承载力的影响时,需要引入随机场理论。本文基于随机场理论,利用数值分析软件FLAC2D建立纯黏土地基模型,计算出不同黏聚力的自相关距离所对应的地基极限承载力,分析黏聚力空间变异性对地基极限承载力影响规律,进而探讨自相关距离所对应最不利工况。结果表明,条形地基极限承载力系数随自相关距离的增加呈非线性波动,当自相关距离与基础宽度比值为0.33时承载力系数均值最小,此时为最不利工况。     

考虑中间主应力影响时条形地基极限承载力公式

基于Mohr-Coulomb理论的地基极限承载力公式，没有考虑中间主应力的影响．利用双剪强度理论建立了考虑中间主应力影响时的地基极限承载力公式．推导了凝聚力和基础两侧土的超载影响及自重作用影响的理论公式．以条形基础为例，计算了考虑中间主应力对地基极限承载力的影响．研究结果表明，考虑中间主应力影响，地基极限承载力将提高．     

设置加筋垫层条形基础极限承载力分析

依据加筋地基理论和现有试验的结果,提出设置加筋垫层条形基础的地基破坏模式,运用极限分析的上限原理推导设置加筋垫层条形基础的地基极限承载力的上限解.结合工程实例,得出与目前已有计算方法基本一致的计算结果,验证了该上限解的合理性.     

基于埋深效应与宽度效应的高填方涵洞地基承载力计算

为探明上埋式涵洞侧填土荷载对地基承载力的影响,基于普朗特尔-赖斯纳与太沙基极限承载力理论,研究了涵洞基础深度效应与宽度效应下涵洞基底粉质黏土、黏性土与砂土地基承载力变化规律与曲线特征。此外,基于涵洞地基的实际受力情况与涵洞地基承载力计算图示,修正了太沙基地基承载力计算方法,并将用修正方法计算得到的涵底地基承载力结果与数值模拟计算结果、太沙基方法计算结果进行了对比分析。结果表明:(1)涵洞基础深度效应与宽度效应对高填方涵洞地基承载力的提高作用明显,随着基础埋深系数的增加,粉质黏土、黏性土与砂土的地基承载力值随之增加,粉质黏土与黏性土地基增加的幅度较小,砂土地基增加的幅度较为显著;(2)当基础宽度系数k≥5时,黏土与砂土地基承载力增长幅度减小,而粉质黏土地基承载力增长幅度较大;(3)填土高度为6 m时,改进方法计算得到的地基承载力值比有限元法大8.78%,比太沙基计算公式法大18.72%,改进方法比太沙基方法更接近涵洞地基极限承载力值。     

分布式排水边界下均质地基固结有限元分析

针对地基固结前期排水量大而固结后期排水量小的特点,提出了一个分布式排水的边界条件。在Terzaghi一维固结理论的基础上,利用ABAQUS有限元软件实现了分布式排水边界下的固结模拟计算,分析了排水口间距和排水口大小对地基固结的影响规律,设计出最佳的分布式排水边界布设,进而探讨土体渗透系数和土体厚度对分布式排水边界下均质地基固结的影响。研究结果表明,相比完全排水边界,分布式排水边界虽不能完全满足固结前期的排水需求,但能够很好地满足固结中后期的排水要求,同时对于土体整体固结影响较小,为减少砂垫层的铺设提供了理论依据。     

分级加载下黏土中的超静孔压消散试验研究

为直观地认识土体固结时超静孔压的消散过程,弄清固结理论产生偏差的原因,利用研制的大尺寸固结装置,对饱和黏土开展分级加载下的超静孔压、压缩变形和土压力的测试,并与太沙基一维固结理论计算值进行对比。测试结果表明土样中的超静孔压呈现加载后先增加、后消散缓降的规律,分级加载下,随着固结荷载增大,孔压变化明显滞后于荷载的变化,且超静孔压的消散也趋慢。经与采用固定固结系数计算的理论值对比可证实土样中的固结系数呈动态变化,表现为随固结荷载和固结时间的增加而减小,且不同位置处的固结系数也存在差异。     

深水钻井导管下深区间确定及风险评价方法

深水钻井导管的下入深度直接关系到海底井口的力学稳定性及后续钻井作业的安全。通过分析,确定导管存在最小下深和极限下深,并给出极限下深计算模型。基于概率统计和地质统计学方法,将目标点邻井的承载力增长系数进行概率统计,并通过差值算法对目标点进行移植预测,得到该系数在目标点处含有概率信息的预测值,将导管最小下深由单值变为含概率信息的分布带,同时结合导管极限下深的概率化分布,对目标井的导管设计下深进行定量风险评价。实例分析表明:承载力增长系数这一区域经验变量对深水导管下深影响很大,尤其当取值较小时,导管下深随着该系数的减小呈指数增长;该方法在给定可信度条件下可计算导管绝对安全下深区间,有效避免了因承载力增长系数不确定等因素导致的导管下深风险。     

循环荷载下黄土地区桩基础抗拔承载力计算

为研究竖向循环荷载对桩基抗拔承载力的影响,基于现场试验分析了循环荷载下循环次数、循环荷载比对循环位移比的影响规律,总结了循环作用下的抗拔系数与循环位移比的关系,建立了基于循环位移比的桩基础抗拔承载力计算模型。研究结果表明：相对于单一拉拔荷载,循环荷载下桩基础的承载能力衰减更快,两种情况下桩基的承载力计算方法不可等同;循环荷载比和循环次数是影响桩基承载能力的重要因素,循环拉拔作用下循环次数大于2或循环拔压作用下循环拔压荷载比大于5∶4时,循环荷载对桩基承载力有较大的削弱作用;循环位移比对桩基承载能力的衰减存在放大作用,当循环位移比达到0.8时,桩基承载能力的衰减率达到50%,因此实际工程中应合理控制循环位移比的大小;提出了黄土地基中循环荷载作用下桩基承载力计算模型,通过案例表明,新提出模型计算的抗拔承载力与实测值误差较小,验证了模型的准确性和可靠性。研究结果为循环荷载作用下桩基础抗拔承载力的计算提供了宝贵的借鉴。     

临坡矩形浅基础地基极限承载力的上限分析

为深入探讨临坡矩形浅基础地基的破坏机理,提出一种三维双侧破坏模式,该破坏模式充分考虑了基础内侧土体抗剪强度对临坡地基承载力的影响,且能较好反映基础两侧滑块形状和尺寸的非对称性.同时对该多滑块组合破坏机构提出一种简化构造方法,该方法既能有效反映矩形基础地基的三维端部效应,又能避免复杂的坐标求解和曲面积分运算,更便于工程实际的应用.然后,在该破坏模式基础上引入极限分析上限理论,建立出一种新的临坡矩形基础地基承载力确定方法,并运用SQP优化算法实现极限承载力上限求解.最后,结合工程实例,与现有其他理论研究方法和ABQUS有限元分析方法计算结果进行对比分析,验证了本文方法的可行性和合理性.     

按沉陷深度控制的深海沉积物承载力分析方法

采运设备沉陷深度和深海沉积物承载能力是大洋资源采运设备设计的重要依据.首先从研究深海沉积物物理力学性质特点及其沉陷与承载机理入手,针对深海沉积物抗剪强度随深度变化的特征,利用极限平衡理论建立了采运设备沉陷深度分析模型;其次,考虑到深海沉积物承载能力与采运设备沉陷深度的相关性,在采运设备沉陷深度分析模型研究基础上,采用按...     

临近基坑条形基础地基承载力简化上限解

利用极限分析的机动法估算了临近基坑条形基础地基承载力系数．作为一种简化手段，分别按土的粘聚力、基础埋深（超载）和土的自重三项估算临近基坑地基极限荷载．采用多滑块破坏机构及一种简单算法给出了基坑附近地基承载力系数，由此得到的承载力减损因数，可以很方便地借助地面水平时条形基础地基承载力去估算临近基坑地基承载力．根据极限分析上限理论，这种使影响地基承载力的每一项因京都单独达到最小的处理方法不是严格的上限解，但在工程实践中是可行的．