基于多尺度研究方法的深基礎(chǔ)建造及加載過(guò)程特性分析.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，大量學(xué)者開(kāi)始采用數(shù)值分析法對(duì)巖土工程問(wèn)題進(jìn)行模擬分析，并取得了大量成果。巖土工程中廣泛采用有限差分法和離散元法兩種數(shù)值分析方法，但兩者都存在各自的缺點(diǎn)。國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出了通過(guò)兩種方法耦合分析來(lái)彌補(bǔ)兩種方法的缺點(diǎn)的設(shè)想，從此，離散-連續(xù)耦合分析方法成為了目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究熱點(diǎn)。
　　本文提出了三維離散元-有限差分法耦合分析方法，并完成PFC3D和FLAC3D耦合計(jì)算程序。采用其計(jì)算程序?qū)Τ辆鲁吝^(guò)程、沉樁過(guò)程、

2、沉箱-墊層-樁復(fù)合基礎(chǔ)加載過(guò)程進(jìn)了宏細(xì)觀多尺度耦合分析，主要的研究工作及結(jié)論如下:
　　(1)提出了離散元-有限差分法耦合算法，通過(guò)模擬壓縮試驗(yàn)、直剪試驗(yàn)、三軸試驗(yàn)三種室內(nèi)試驗(yàn)，證明本文所提出的離散元-有限差分法耦合計(jì)算方法能夠使耦合界面法向力和切向力準(zhǔn)確地傳遞，并且保證在顆粒與差分網(wǎng)格的宏細(xì)觀參數(shù)相互匹配的情況下，離散元和有限差分網(wǎng)格耦合建模能夠保證本構(gòu)關(guān)系相同，兩者之間變形協(xié)調(diào)。
　　(2)對(duì)沉井下沉過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬，探

3、究沉井下沉過(guò)程機(jī)理。數(shù)值模擬結(jié)果表明，沉井下沉過(guò)程中，沉井側(cè)壁土壓力分布曲線有明顯的拐點(diǎn)，在刃腳附近出現(xiàn)應(yīng)力松弛區(qū)域，致使沉井側(cè)壁土壓力減小并逐漸趨于主動(dòng)土壓力，在刃腳附近側(cè)壁土壓力甚至小于主動(dòng)土壓力;采用“土拱效應(yīng)”理論，對(duì)沉井側(cè)壁土壓力進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果更加接近實(shí)際情況。
　　(3)對(duì)沉樁過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬，探究沉樁過(guò)程機(jī)理。數(shù)值模擬結(jié)果表明，沉樁尺寸對(duì)沉樁擠土效應(yīng)影響很大，樁周土體位移隨著樁徑的增大而增大，且樁周土體位移沿遠(yuǎn)離

4、樁軸方向迅速衰減;振動(dòng)沉樁可以有效的減小樁體在沉樁過(guò)程中樁側(cè)摩阻力以及樁端阻力，但并不是沉樁振動(dòng)頻率越高越好，其振動(dòng)頻率應(yīng)該根據(jù)土體性質(zhì)進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到最佳振動(dòng)頻率。
　　(4)對(duì)沉箱-墊層-樁復(fù)合基礎(chǔ)加載過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬，分析了墊層厚度對(duì)沉箱-墊層-樁復(fù)合基礎(chǔ)受力特性的影響。數(shù)值模擬結(jié)果表明，墊層厚度越大，基礎(chǔ)沉降越大，樁頂刺入量越大，土體荷載分擔(dān)比越高;在加載過(guò)程中，隨著荷載的增大，土體荷載分擔(dān)比逐漸下降，樁荷載分擔(dān)比逐漸升高