|
|
|
| 非均质介质地基破坏机制及极限承载力分析研究 |
| 袁凡凡 |
|
| STUDY OF FAILURE MECHANISM AND ULTIMATE BEARING CAPACITY OF THE FOUNDATIONS ON INHOMOGENEOUS MEDIUM |
|
|
摘要 天然地基和人工地基通常是由多个土层构成。这类非均质介质基础的极限承载力计算目前常用的是汉森加权平均法和迈耶霍夫的双层地基承载力计算公式这两种方法。这两种方法只能解决简单非均质介质基础的承载力问题；对于基础介质构成较复杂的情况，计算结果往往和实际值有很大的误差，因此对于非均质介质基础的破坏模式及极限承载力的计算需要更深入的研究。针对这一问题，本文通过不同比尺的室内模型试验，现场原位试验，弹塑性有限元分析从各个方面进行了细致、渗入的研究和探讨，具体工作内容和成果如下：
(1) 对国内外有关非均质介质地基承载力研究的水平和现状进行了综合评述。
(2) 鉴于国内外在非均质介质地基承载力问题这个方面缺乏系统而完整的试验研究，设计了承载力模型试验装置，并在此基础上进行了大量的模型试验，确定出了非均质介质在垂直荷载和倾斜荷载作用下实际滑动面的形状及极限承载能力。
(3) 在迈耶霍夫和汉纳的理论基础上，将其双层土地基极限承载力计算公式进行推广改进，得到了多层土地基极限承载力的计算公式。然后运用现场荷载板试验结果和室内模型试验结果对改进后的迈耶霍夫计算公式、汉森计算公式、魏锡克公式等非均质介质基础极限平衡计算公式进行比较验证。在此基础上总结、归纳出了符合实际的，在不同条件下适用的承载力计算模式。
(4) 结合模型试验结果，确定出了符合非均质介质规律的弹塑性模式，在此基础上分别运用二维、三维弹塑性有限元程序，模拟出了外荷载作用过程中非均质介质内部应力、变形以及破坏面的发展过程，分析得出了非均质介质地基的破坏机理。
(5) 在港口工程地基设计当中，已经引入了可靠度理论计算分析基础稳定性。这种算法将可靠度理论与极限平衡理论相结合分析基础发生极限破坏时的结构整体可靠度，可是无法得到基础土体内部各点的应力、应变、可靠度指标等参数的分布情况。本文将随机有限元法引入到地基承载力的计算中，编制了摄动随机有限元程序，对地基稳定性和可靠度指标分布情况进行了计算分析。
|
|
| 关键词 ：
非均质介质,
极限承载力,
模型试验,
弹塑性有限元,
破坏机制,
破坏面,
可靠度指标,
摄动随机有限元
|
|
收稿日期: 2003-10-13
|
| [1] |
张明礼1，2*，王永斌1，侯彦东1，2，冯 微1，2，周志雄1. 夏季暖湿复合极端气候下多年冻土斜坡水热响应与失稳机制模型试验研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2026, 45(6): 1854-1868. |
| [2] |
陈卫忠1*，刘辛宇1，2，杨建平1，王 伟1，2，臧中海3，丁洪元3，张哲元3，王小刚3，施峥嵘1. 地下储能人工硐室大型三维物理模型试验系统研制及其模型试验研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2026, 45(6): 1615-1628. |
| [3] |
毛玉铤1，2，何满潮1，2，刘方洲3，白 星4，杨晓杰1，2，陶志刚1，2*. 大比尺隧道物理模型蠕变试验系统研制与应用[J]. 岩石力学与工程学报, 2026, 45(6): 1627-1638. |
| [4] |
刘国锋1，江 权2*，段淑倩3，丰光亮2，赵金帅4，牛自卫1，李 琦1. 大型地下洞室硬岩应力–结构型塌方特征与机制[J]. 岩石力学与工程学报, 2026, 45(4): 1048-1064. |
| [5] |
刘才华1，2*，范 凯1，2，孙朝燚1，2，张 伟1，2，袁家好1，2. 岩质边坡倾倒变形的地质特征、灾变机制与稳定性分析方法[J]. 岩石力学与工程学报, 2026, 45(3): 639-667. |
| [6] |
贺 铮1，谢谟文2*，赵 晨2. 重力主导作用下拉裂型边坡危岩体临崩微倾斜变形规律研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2026, 45(2): 449-465. |
| [7] |
张敬一1，马 兵2. 既有建筑地下增层改造桩基承载特性离心模型试验[J]. 岩石力学与工程学报, 2025, 44(S1): 219-229. |
| [8] |
黄大维，卢文剑，罗文俊，陈 凯，陈后宏. 盾构施工对上部地层受荷变形影响试验研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2025, 44(S1): 51-60. |
| [9] |
林存刚1，2，3，4，秦家贵1，陶旭光5，刘志军6，丁 智7. 不同饱和状态砂土渗漏流化特性及水力准则[J]. 岩石力学与工程学报, 2025, 44(9): 2500-2514. |
| [10] |
李闻勃1，2，高 伟1，2，韩圣铭1，2，温汉宏2，丁 航2，黄宝龙2，宁方波2. 上海淤泥质黏土层－50 ℃深冷冻结温度场多参数协同优化模型试验研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2025, 44(8): 2232-2248. |
| [11] |
张 宁1，2，周 辉1，2，高 阳1，2，朱 勇1，2，卢景景1，2，赵成伟1，2，程广坦3. 深埋走滑断层错动作用下岩体变形特征及其受地应力的影响[J]. 岩石力学与工程学报, 2025, 44(6): 1500-1513. |
| [12] |
陈奕安1，赵光明1，许文松1，许 江2，彭守建2. 渗流–应力耦合下砂岩广义应力松弛特性与流变破坏机制研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2025, 44(5): 1286-1299. |
| [13] |
黄 阜，张 敏，王志文，王勇涛，肖 健. 基于空间离散技术的顶部隐伏溶洞诱发隧道围岩塌方破坏三维稳定性研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2025, 44(5): 1191-1203. |
| [14] |
李克升1，刘传孝2，张敏真3. 侧向卸荷条件下砂岩孔道试样的力学特性及破坏机制研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2025, 44(4): 881-897. |
| [15] |
张小波1，2，易 乐1，2，姚 池1，2，马永力1，2，杨建华1，2，姜清辉3，周创兵1，2. CNL及DNL两类边界条件下粗糙结构面剪切力学特性及破坏机制比较研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2025, 44(4): 865-880. |
|
|
|
|
