臨坡地基破壞模式及極限承載力確定方法研究.pdf

1、臨坡地基已經(jīng)廣泛地成為各類工程結構普遍的地基或路基型式，必須保證足夠的承載能力和穩(wěn)定性。工程上臨坡地基承載力設計方法相對滯后，一直沿用從傳統(tǒng)平地基承載力公式出發(fā)進行修正的方法，現(xiàn)行規(guī)范也沒有明確的計算公式，因此，開展適合臨坡地基工程特點的破壞模式和承載力分析計算方法研究，具有重要的理論意義和工程實踐意義。
　　為了研究臨坡地基的滑動變形形態(tài)、土壓力分布特征、破壞模式及極限承載力，采用在特制地槽內(nèi)填筑土石混填臨坡地基，進行條形基礎地

2、基模型的豎向靜載試驗研究。然后，采用有限元分析軟件ABAQUS對臨坡地基的破壞模式和極限承載力進行數(shù)值仿真分析，并與試驗結果進行對比驗證，為臨坡地基的破壞模式與極限承載力確定方法研究提供有利參考。
　　采用極限平衡分析方法對臨坡條形基礎地基的破壞模式和極限承載力進行研究。結合臨坡條形基礎地基工程特點，通過深入研究其破壞機理，借鑒臨坡地基試驗破壞模式與現(xiàn)有經(jīng)驗，構建出考慮臨坡條形基礎地基破壞模式雙側性與非對稱性特征的合理破壞模式，然

3、后在此研究基礎上，采用簡化的剛體極限平衡分析方法，導出了反映破壞模式雙側性與非對稱性以及基礎與坡頂距離影響的臨坡條形基礎地基極限承載力分析模型，應用序列二次規(guī)劃優(yōu)化分析方法，解決雙側性與非對稱性引起的地基破壞幾何模型的不確定性問題，建立出臨坡條形基礎地基極限承載能力的確定方法。
　　然后，針對現(xiàn)有臨坡地基承載力研究方法中沒有充分考慮基礎埋深內(nèi)土體抗剪強度貢獻和基礎側壁摩擦作用的問題，基于Meyerho f理論求解基礎埋深內(nèi)土體抗剪

4、強度影響作用的思路，利用臨坡條形基礎地基試驗研究結果，構建出單側滑移破壞模式，應用剛體極限平衡分析方法，導出了能夠反映臨坡條形基礎埋深內(nèi)土體抗剪強度作用、基礎距坡頂距離、基礎兩側埋置深度不同以及基礎兩側側壁與土體摩擦作用影響的臨坡條形基礎地基極限承載力簡化計算公式。
　　其次，采用極限分析上限方法對臨坡條形基礎和矩形基礎地基的破壞模式和極限承載力進行研究。考慮到單側破壞模式偏于安全更適合基礎距坡頂距離較小的情況，而雙側破壞模式更能

5、反映基礎兩側滑塊大小和同一滑塊幾何形狀的雙重非對稱性特征，本文分別構建出考慮臨坡條形基礎地基破壞不對稱性特點的單側和雙側滑動破壞模式，利用極限分析上限方法，構建機動允許的速度場，導出臨坡條形基礎地基極限承載力計算公式，并引進優(yōu)化算法，建立出臨坡條形基礎地基極限承載能力確定方法。針對單側滑動破壞機構，允許基底與土體間存在滑動，考慮基底為有限摩擦，臨坡地基承載力計算公式中計入表面摩擦引起的能量耗散。針對臨坡矩形基礎地基破壞模式的非對稱性和三

6、維端部效應，提出簡化的三維雙側破壞機構，基于極限分析上限理論，建立臨坡矩形基礎地基極限承載力確定方法。最后，針對現(xiàn)有臨坡地基承載力分析方法研究大多基于線性Mohr-Coulomb破壞準則，考慮巖土材料破壞的非線性特性，采用非線性破壞準則和多切線法，引入極限分析上限理論，基于臨坡條形基礎地基試驗的非對稱性破壞模式，構建地基單側剛性多滑塊破壞模型及相應運動允許速度場，從而建立非線性破壞準則下臨坡條形基礎地基極限承載力確定方法。
　　此

7、外，對臨坡條形基礎雙層地基的破壞模式和極限承載力確定方法進行研究。結合非對稱性破壞特征和層狀地基特征，構建臨坡條形基礎雙層黏土地基的多滑塊組合單側滑移破壞模式，根據(jù)速度相容關系和速度三角形閉合條件，確定與多滑塊離散模式相對應的機動允許速度場，利用上限方法，導出地基極限承載力計算模型，從而建立臨坡條形基礎雙層黏土地基極限承載力確定方法。
　　最后，基于滑移線場理論對臨坡條形基礎地基的破壞模式和極限承載力確定方法進行研究。首先，探討無

8、重土平地基Hill破壞模型及其承載力滑移線解和斜坡地基Hill破壞模型及其承載力滑移線解，提出臨坡條形基礎地基破壞模式應是介于平地基破壞模式和斜坡地基破壞模式兩種臨界狀態(tài)之間的一種連續(xù)變化模式，并據(jù)此構建臨坡條形基礎無重土地基的雙側不對稱Hill滑動破壞模式;在相同地基與邊界條件下，改變坡頂距的臨坡地基極限承載力滑移線解答則是介于平地基與斜坡地基滑移線解答之間的一個連續(xù)函數(shù)解;然后，通過引入寬度比系數(shù)將基底分為兩個均布受壓區(qū)，采用“等代