模型試驗(yàn)中地基材料粒徑與基礎(chǔ)尺寸效應(yīng)研究.pdf

1、隨著土工離心模擬技術(shù)的不斷發(fā)展，離心模型試驗(yàn)已成為解決工程問題的一種強(qiáng)有力的手段，在環(huán)境工程、建筑工程、水利水電、近海、交通、采礦等工程中廣泛應(yīng)用。但由于承載力離心模型試驗(yàn)中粒徑效應(yīng)問題的存在，使得離心模型試驗(yàn)結(jié)果存在誤差，不能很好的模擬原型的各種特性。本文在研究基礎(chǔ)埋深對圓形淺基礎(chǔ)粒徑效應(yīng)的影響的基礎(chǔ)上，詳細(xì)研究了端承型樁承載力離心模型試驗(yàn)中的粒徑效應(yīng)問題，并討論了基礎(chǔ)埋深對基礎(chǔ)尺寸效應(yīng)的影響，探討了承載力離心模型試驗(yàn)中顆粒破碎性與粒

2、徑效應(yīng)之間的關(guān)系。
　　 首先利用modelling of models(模型的模擬)的方法研究基礎(chǔ)埋深對圓形淺基礎(chǔ)承載力離心模型試驗(yàn)中的粒徑效應(yīng)的影響規(guī)律。使用的地基材料為經(jīng)過粒度調(diào)整的河砂，其平均粒徑為0.06cm，模型基礎(chǔ)直徑為0.5～4cm，模型基礎(chǔ)直徑與地基材料平均粒徑的比值在8.3～66.7之間，模型基礎(chǔ)埋深與直徑的比值為0，0.5和1.0；模擬原型直徑為20～150cm。利用粒徑效應(yīng)評價(jià)指標(biāo)對試驗(yàn)中的粒徑效應(yīng)進(jìn)行定

3、量討論，結(jié)果表明，隨著基礎(chǔ)埋深的增大，粒徑效應(yīng)的范圍及對試驗(yàn)結(jié)果的影響程度減小。同時(shí)，給出粒徑效應(yīng)范圍圖，用于選擇合理的模型基礎(chǔ)尺寸或地基材料尺寸。
　　 通過一系列不同埋深情況下的圓形基礎(chǔ)承載力離心模型試驗(yàn)研究基礎(chǔ)埋深對基礎(chǔ)尺寸效應(yīng)的影響，并探討粒徑效應(yīng)和基礎(chǔ)尺寸效應(yīng)之間的關(guān)系。試驗(yàn)結(jié)果表明，基礎(chǔ)尺寸效應(yīng)的程度和影響范圍均隨基礎(chǔ)埋深的增大而增大，即隨著基礎(chǔ)埋深的增加，承載力試驗(yàn)中的基礎(chǔ)尺寸效應(yīng)逐漸變得顯著，由此推測，承載力系數(shù)

4、Nq同樣存在基礎(chǔ)尺寸效應(yīng)問題，且隨著基礎(chǔ)埋深的增加，Nq的基礎(chǔ)尺寸效應(yīng)逐漸明顯。同時(shí)，對于相同的基礎(chǔ)埋深，基礎(chǔ)尺寸效應(yīng)的影響隨基礎(chǔ)直徑的增大而增大，即在離心場中，基礎(chǔ)尺寸效應(yīng)隨粒徑效應(yīng)的減小而變得顯著。
　　 利用不同長徑比情況下的端承型樁承載力離心模型試驗(yàn)，研究樁基承載力離心模型試驗(yàn)中的粒徑效應(yīng)問題。在模擬同一原型時(shí)，不同樁徑的模型樁，樁身壓縮性及樁長均不同，導(dǎo)致側(cè)摩阻力發(fā)揮機(jī)理及程度不同，本文分別探討了樁端阻力，側(cè)摩阻力及承

5、載力(樁頂荷載)的粒徑效應(yīng)對承載機(jī)理和承載特性的影響。結(jié)果表明，樁端阻力的粒徑效應(yīng)的作用規(guī)律與淺基礎(chǔ)一致，可以借用淺基礎(chǔ)的粒徑效應(yīng)定量評價(jià)方法評價(jià)端承樁承載力離心模型試驗(yàn)中的粒徑效應(yīng)。側(cè)摩阻力的粒徑效應(yīng)比樁端阻力的粒徑效應(yīng)顯著。由于側(cè)摩阻力的影響，相同條件下承載力的粒徑效應(yīng)比樁端阻力有所增強(qiáng)。對于極限樁端阻力和極限承載力，粒徑效應(yīng)均隨長徑比的增加而減弱。
　　 為了探討承載力離心模型試驗(yàn)中的顆粒破碎性與粒徑效應(yīng)之間的關(guān)系，對承載

6、力離心模型試驗(yàn)中的基底砂進(jìn)行了顆粒分析試驗(yàn)，并用電子顯微鏡對基底砂進(jìn)行了觀察。結(jié)果表明，當(dāng)換算基礎(chǔ)直徑和埋深較小時(shí)，不同直徑模型基礎(chǔ)承載力試驗(yàn)基底土樣的顆粒級配曲線基本重合，顆粒破碎現(xiàn)象不明顯。而隨著換算基礎(chǔ)直徑和埋深的增大，不同直徑模型基礎(chǔ)承載力試驗(yàn)基底土樣的顆粒級配曲線則并不完全重合，尤其粒徑較小部分的曲線差別較大。即隨著承載力的增加，顆粒破碎現(xiàn)象變得明顯。通過電子顯微鏡的觀察，在大多數(shù)試驗(yàn)條件下，基礎(chǔ)底部的砂土顆粒都出現(xiàn)了破碎現(xiàn)象