本文關(guān)鍵詞：基于水巖相互作用下嵌巖樁豎向承載特性研究

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【摘要】：隨著三峽水庫(kù)正常運(yùn)行以來,全國(guó)各地區(qū)的水利工程建設(shè)也不斷興起。水利建設(shè)對(duì)該地區(qū)周圍的水巖環(huán)境以及相應(yīng)的地質(zhì)構(gòu)造都有著重大的影響。各地區(qū)水利工程的正常運(yùn)行,使得上下游地區(qū)的巖土體受到水位變化而呈現(xiàn)出周期性的浸泡和風(fēng)干。這種周期性的水巖循環(huán)作用將對(duì)巖/土體的物理、化學(xué)以及力學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生不可恢復(fù)的影響。常常也是誘發(fā)邊坡失穩(wěn)、路基沉降以及港口區(qū)域樁基承載力下降的主要因素之一。為了弄清水位周期性變化對(duì)巖石產(chǎn)生力學(xué)性質(zhì)的影響規(guī)律以及在此情況下嵌巖樁的承載特性變化規(guī)律。本文依托于交通部運(yùn)用基礎(chǔ)項(xiàng)目,采用重慶果園港地區(qū)的砂巖作為實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行“浸泡—風(fēng)干”實(shí)驗(yàn),以模擬巖石處于自然狀態(tài)下的特征變化。在室內(nèi)通過測(cè)定巖石吸水率、三軸試驗(yàn)和劈裂試驗(yàn)來確定巖石受到水位變化影響下吸水率和力學(xué)參數(shù)變化規(guī)律,并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行研究分析水巖循環(huán)作用對(duì)嵌巖樁豎向承載特性的影響規(guī)律。并根據(jù)研究的成果對(duì)實(shí)際工程的施工和設(shè)計(jì)提供一定的建設(shè)依據(jù)。針對(duì)上述研究思路,本文主要通過試驗(yàn)和數(shù)值模擬結(jié)合的方式進(jìn)行研究。首先對(duì)采集的巖石試件編號(hào)和水巖循環(huán)處理,再將處理過巖石進(jìn)行吸水率測(cè)定和相關(guān)的力學(xué)實(shí)驗(yàn)。分析實(shí)驗(yàn)中獲得的力學(xué)參數(shù)和應(yīng)力—應(yīng)變曲線變化規(guī)律,以此建立砂巖在水循環(huán)作用下的本構(gòu)模型關(guān)系。將得到的本構(gòu)關(guān)系進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算,對(duì)水位變動(dòng)區(qū)嵌巖樁在不同情況的受力特征進(jìn)行了系統(tǒng)全面的分析和總結(jié)。本文主要闡述以下四個(gè)方面的內(nèi)容。(1)對(duì)通過水巖循環(huán)作用過的砂巖試件進(jìn)行吸水性測(cè)定和三軸、劈裂力學(xué)實(shí)驗(yàn)。對(duì)測(cè)試的吸水率、力學(xué)參數(shù)采用對(duì)數(shù)函數(shù)關(guān)系來表述巖石各參數(shù)與水循環(huán)周期次數(shù)的關(guān)系。從分析結(jié)果可知,隨著水循環(huán)周期的增大,巖石的內(nèi)摩擦角φ,粘聚力c、彈性模量E等力學(xué)參數(shù)都有明顯的降低。由此可知砂巖在水循環(huán)作用下產(chǎn)生了劣化。(2)通過假定該試驗(yàn)砂巖的微元強(qiáng)度分布符合Weibull分布,運(yùn)用該分布來描述巖石力學(xué)強(qiáng)度分布特征。以摩爾庫(kù)倫強(qiáng)度準(zhǔn)則為基礎(chǔ),建立起水巖循環(huán)作用下巖石的本構(gòu)關(guān)系,經(jīng)過驗(yàn)證該模型能夠很好的模擬試實(shí)驗(yàn)結(jié)果。(3)通過有限元建模計(jì)算不同樁徑、不同嵌巖深度在水循環(huán)作用下的嵌巖樁的承載能力,將得到的結(jié)果進(jìn)行比較分析。得出水循環(huán)作用對(duì)嵌巖樁的極限承載力Q、樁側(cè)摩阻力τ、樁身軸力FN以及樁端阻力承擔(dān)比Qb/Q的影響變化規(guī)律。(4)分析實(shí)際工程中的其他影響因素,如沉渣。將計(jì)算結(jié)論與實(shí)際工程中的問題進(jìn)行分析,建議在水位變化較大的地區(qū)的嵌巖樁設(shè)計(jì)中,應(yīng)該注重水巖作用對(duì)嵌巖樁承載力的影響。
【關(guān)鍵詞】：水巖作用 嵌巖樁 Weibull分布 本構(gòu)關(guān)系 承載性狀 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TV223
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 概述10
• 1.2 水巖循環(huán)作用下嵌巖樁承載特性研究的背景與意義10-11
• 1.3 水巖作用嵌巖樁承載特性國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-19
• 1.3.1 水對(duì)巖石的物理作用研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3.2 水對(duì)巖石的化學(xué)作用研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3.3 水對(duì)巖石的力學(xué)作用研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3.4 嵌巖樁研究現(xiàn)狀16-19
• 1.4 論文的主要研究?jī)?nèi)容和方法19-20
• 第2章 水巖作用下巖石力學(xué)參數(shù)分析20-33
• 2.1 巖石試件特征20
• 2.2 水巖循環(huán)作用周期和作用次數(shù)20-21
• 2.3 砂巖試件力學(xué)實(shí)驗(yàn)21-28
• 2.3.1“飽和-風(fēng)干”巖石吸水性實(shí)驗(yàn)21
• 2.3.2 巖石吸水性實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析21
• 2.3.3 水巖循環(huán)作用次數(shù)對(duì)砂巖吸水性的影響21-23
• 2.3.4 巖石抗拉試驗(yàn)與結(jié)果分析23-25
• 2.3.5 巖石試件三軸試驗(yàn)25-27
• 2.3.6 巖石試件三軸試驗(yàn)應(yīng)力—應(yīng)變特征27-28
• 2.4 砂巖試件強(qiáng)度準(zhǔn)則選擇28-32
• 2.4.1 通用廣義Hoek-Brown強(qiáng)度準(zhǔn)則28-29
• 2.4.2 Mohr-Coulomb強(qiáng)度準(zhǔn)則29-31
• 2.4.3 Rocker強(qiáng)度準(zhǔn)則31-32
• 2.5 小結(jié)32-33
• 第3章 巖石本構(gòu)關(guān)系33-40
• 3.1 引言33
• 3.2 損傷變量的確定33-34
• 3.3 通過Mohr-Coulomb強(qiáng)度準(zhǔn)則建立本構(gòu)關(guān)系34-36
• 3.4 本構(gòu)模型驗(yàn)證36-39
• 3.5 本章小結(jié)39-40
• 第4章 嵌巖樁荷載傳遞模型分析40-50
• 4.1 嵌巖樁荷載傳遞機(jī)理40
• 4.2 嵌巖樁Q- S曲線分析40-42
• 4.3 嵌巖樁側(cè)摩阻力分布特征分析42-43
• 4.4 影響嵌巖樁側(cè)摩阻力分布因素43-45
• 4.4.1 嵌巖深徑比43-44
• 4.4.2 巖石彈性模量44
• 4.4.3 樁巖界面粗糙度44-45
• 4.5 嵌巖樁荷載傳遞模型45-49
• 4.5.1 荷載傳遞雙曲線模型45-46
• 4.5.2 荷載傳遞折線模型46-47
• 4.5.3 荷載傳遞模型參數(shù)確立47-49
• 4.6 本章小結(jié)49-50
• 第5章 ABAQUS有限元模型計(jì)算50-68
• 5.1 ABAQUS軟件介紹50
• 5.2 巖石材料模型特性50-52
• 5.2.1 ABAQUS中彈塑性模型介紹50-52
• 5.3 有限元計(jì)算模型52-53
• 5.3.1 建模條件和基本假定52
• 5.3.2 建模過程設(shè)置52-53
• 5.4 數(shù)值模擬結(jié)果分析53-66
• 5.4.1 水巖循環(huán)作用下嵌巖樁豎向承載特性分析54-55
• 5.4.2 水循環(huán)與嵌巖樁的承載力能力關(guān)系55-56
• 5.4.3 水循環(huán)作用下嵌巖樁的軸力特征56-57
• 5.4.4 水巖循環(huán)作用下嵌巖樁的側(cè)摩阻力分布特征57-61
• 5.4.5 水循環(huán)作用下不同嵌巖深度嵌巖樁承載特征61-62
• 5.4.6 水巖作用下不同深度嵌巖樁的側(cè)摩阻力特征62-63
• 5.4.7 水巖作用下不同樁徑嵌巖樁的側(cè)摩阻力特征63
• 5.4.8 水巖作用下嵌巖樁嵌巖比對(duì)樁端阻力的影響63-65
• 5.4.9 水巖作用下沉渣對(duì)嵌巖樁承載力的影響65-66
• 5.5 本章小結(jié)66-68
• 第6章 結(jié)論與展望68-70
• 6.1 結(jié)論68-69
• 6.2 展望69-70
• 致謝70-71
• 參考文獻(xiàn)71-74
• 攻讀重慶交通大學(xué)水利工程碩士期間的學(xué)習(xí)情況74

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