【摘要】：地基附加應(yīng)力是地基沉降及其穩(wěn)定性分析的重要依據(jù),目前普遍采用經(jīng)典連續(xù)固體力學理論進行分析�？墒�,由于地基土體并非連續(xù)固體介質(zhì),而是由土顆粒組成的散體孔隙介質(zhì),其應(yīng)力傳遞機理與連續(xù)固體介質(zhì)的明顯不同,因此,采用連續(xù)固體力學理論分析具有散體特征的地基附加應(yīng)力具有較明顯的不合理性,有必要進一步探討考慮散體特征的地基附加應(yīng)力解析方法。為此,在國家自然科學基金(NO.51378198)和高等學校博士學科點專項科研基金(NO.20130161110017)資助下,重點考慮地基土體的散體孔隙特征,本文對豎向荷載作用下地基附加應(yīng)力解析方法及其應(yīng)用展開了較深入研究,具有重要的理論與工程意義。首先,采用離散元數(shù)值分析軟件PFC~(2D),考慮地基土顆粒間相互作用和土顆粒大小與級配的綜合影響,對具有散體特征的地基附加應(yīng)力傳遞規(guī)律進行研究,明確了豎向均布荷載作用下地基附加應(yīng)力傳遞范圍(即半無限錐臺)及其主要控制因素。據(jù)此,基于正交試驗設(shè)計和多元非線性擬合分析方法,獲得了豎向均布荷載作用下地基附加應(yīng)力傳遞范圍邊界分析模型,即錐臺表面數(shù)學模型,并就模型參數(shù)對地基附加應(yīng)力傳遞范圍影響規(guī)律進行了分析,為具有散體特征的地基附加應(yīng)力解析模型研究奠定了堅實的基礎(chǔ)。然后,基于上述地基附加應(yīng)力傳遞范圍邊界分析模型,將地基附加應(yīng)力求解問題視為錐臺頂面作用豎向均布荷載的應(yīng)力求解問題,建立出考慮散體特征的地基附加應(yīng)力解析模型。據(jù)此,引入Love位移函數(shù)和應(yīng)力疊加原理,建立出了豎向均布荷載作用下的錐臺應(yīng)力解析解,從而提出了豎向荷載作用下考慮散體特征的地基附加應(yīng)力解析方法,并給出了常見基礎(chǔ)(包括矩形、條形與圓形基礎(chǔ))的地基附加應(yīng)力解析公式。采用室內(nèi)模型試驗和離散元數(shù)值分析軟件PFC~(3D)對豎向均布荷載作用下的地基附加應(yīng)力進行監(jiān)測,通過其監(jiān)測結(jié)果與本文和基于連續(xù)固體力學方法的附加應(yīng)力解析結(jié)果的比較分析,驗證了本文建立的地基附加應(yīng)力解析方法的合理性。最后,針對本文建立的地基附加應(yīng)力解析方法展開了兩方面應(yīng)用研究。一方面,基于孔隙介質(zhì)力學理論,提出了考慮變形力學參數(shù)變化的變形分析模型,結(jié)合上述考慮散體特征的地基附加應(yīng)力解析公式,建立出了考慮散體孔隙特征的地基非線性沉降分析新方法;另一方面,基于上述地基沉降分析方法,提出了靜力貫入地基或路基壓實度分析模型,建立出了考慮散體特征的地基或路基壓實度確定新方法。采用本文與現(xiàn)有同類分析方法進行了算例分析,通過它們的分析結(jié)果與實測結(jié)果的比較分析,表明了本文建立出的地基沉降分析與壓實度確定方法的合理性與可行性。
【圖文】：

c）直線模型 d）雨滴形模型圖 2.5 豎向荷載作用下地基附加應(yīng)力傳遞模型前，從理論、試驗和數(shù)值等方面針對顆粒散體介質(zhì)荷載傳遞機理介質(zhì)體表面受豎向荷載作用時的荷載傳遞區(qū)域為圓錐體，但關(guān)于的說法卻不一，認為邊界曲線為雙曲線，或拋物線，或直線，或等。Bouchaud 等[52,53]基于彈塑性理論提出了一種描述荷載傳遞的模型認為荷載在無黏性顆粒體中傳遞范圍的邊界為雙曲線；Da S二維顆粒堆光彈試驗的觀測發(fā)現(xiàn)，荷載在無黏性顆粒體中傳遞范線，且認為該拋物線方程只與顆粒粒徑有關(guān)，并給出了以顆粒粒線方程；隨后，劉源等[79]利用焦散線法及激光全息光彈試驗方法荷載傳遞范圍進行了觀測，其與 Da Silva 等的發(fā)現(xiàn)一致，即邊界只與顆粒粒徑相關(guān)的拋物線方程，但該方程參數(shù)與 Da Silva 等的有[77]采用光彈試驗探究了二維顆粒堆的荷載傳遞規(guī)律，在偏光顯力鏈寬度與力強度的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)應(yīng)力分布的峰值寬度與深度呈線berg 等[92,93]利用離散元數(shù)值分析方法對二維規(guī)則顆粒堆在豎向荷

65c）土壓力盒讀數(shù)儀 d）填筑完成圖 4.5 地基模型填筑過程.3.1.3 模型試驗過程試驗時，采用多通道協(xié)調(diào)加載系統(tǒng)（如圖 4.6 a）所示，包括可移動反力裝置斤頂，，加載設(shè)備自帶位移計，油壓調(diào)控系統(tǒng)）進行加載，本試驗在加載過程用分級加載的思想，每組試驗施加 5 級荷載，每級荷載為 50kPa，整個試驗中地基未出現(xiàn)任何破壞的特征。當每小時累計的沉降變形量小于 0.1mm 時，
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TU470

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本文編號：2640668