巖溶和空區(qū)上方地基承載特性的研究.pdf

1、隨著交通事業(yè)和城市建設(shè)的快速發(fā)展，土木工程設(shè)計(jì)施工中越來(lái)越多的遇到巖溶及空區(qū)。如何合理地在這些區(qū)域進(jìn)行地基設(shè)計(jì)施工是需要迫切解決的問(wèn)題。然而，目前關(guān)于巖溶及空區(qū)上方地基極限承載力的計(jì)算理論還遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際工程的需要，而相關(guān)規(guī)范在這方面的內(nèi)容也是膚淺的，研究巖溶及空區(qū)上方地基極限承載力的計(jì)算理論具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。 本文綜合利用極限分析理論、結(jié)構(gòu)力學(xué)以及有限元分析方法，進(jìn)行了大量的計(jì)算與對(duì)比分析，對(duì)巖溶及空區(qū)上方地基極限

2、承載力的確定進(jìn)行了深入的研究，取得了以下成果： 1．在巖溶及空區(qū)上方條形基礎(chǔ)地基破壞機(jī)理分析的基礎(chǔ)上，構(gòu)造了包含巖溶及空區(qū)在內(nèi)的條形基礎(chǔ)地基合理的破壞模式并建立相應(yīng)的滿足運(yùn)動(dòng)許可條件的速度場(chǎng)，推導(dǎo)了相應(yīng)計(jì)算公式并編制了計(jì)算程序，計(jì)算自重和其它外力的功率以及內(nèi)部耗散功率，利用虛功率平衡方程得到地基承載力目標(biāo)函數(shù)，提出了滿足破壞模式物理和幾何意義的約束條件，并在該約束條件的下得到地基承載力的上限解。通過(guò)大量的分析計(jì)算，說(shuō)明極限分析上

3、限法對(duì)于計(jì)算巖溶及空區(qū)上方條形基礎(chǔ)地基極限承載力是可行的。 2．應(yīng)用結(jié)構(gòu)力學(xué)梁和拱計(jì)算模型研究巖溶及空區(qū)上方的地基極限承載力的確定，推導(dǎo)了計(jì)算公式，編制相應(yīng)的計(jì)算程序，并引入承載力系數(shù)S進(jìn)行穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)。計(jì)算結(jié)果表明，巖溶及空區(qū)頂板的巖體性質(zhì)對(duì)地基極限承載力影響很大，其破壞一般是以彎曲引起的拉應(yīng)力控制，隨著頂板厚度的增大，最大巖溶及空區(qū)跨度容許值逐漸增大，并趨于一穩(wěn)定值。 3．建立有限元數(shù)值分析模型，利用ABAQUS程序

4、分析了巖溶及空區(qū)上方圓形基礎(chǔ)和條形基礎(chǔ)地基極限特性，提出了地基極限承載力確定方法；通過(guò)大量的工況分析，得到了空洞高度、跨度、頂板厚度以及不同巖性等影響因素與地基承載力之間的關(guān)系圖表，對(duì)于巖溶、采空區(qū)地段樁基礎(chǔ)和條形基礎(chǔ)建筑物設(shè)計(jì)施工具有較大的參考價(jià)值。 4．建立了數(shù)值分析模型，對(duì)不同條件下表面基礎(chǔ)地基承載力進(jìn)行了大量的計(jì)算，對(duì)于存在空洞條件下地基極限承載力系數(shù)N<,r>和N<,c>進(jìn)行回歸分析，考慮不同的空洞寬度和頂板厚度、荷載