剛柔性加載面下地基的承載特性研究.pdf

1、隨著我國公路建設的快速發(fā)展和公路等級的提高，出現(xiàn)了更多的高填方路基，為了保證高填方路基的穩(wěn)定性，地基土必須具有足夠的承載力。因此，對公路路基的地基承載特性問題的研究顯得非常重要。尤其目前高填路基等柔性加載面下地基承載力沒有相應的理論依據和確定方法，故此柔性基礎下地基的承載特性的理論與試驗研究變得尤為重要。同時，現(xiàn)有的承載力公式基本是針對飽和土而言，而工程實際中基本上是非飽和土，可見，吸力對非飽和土的抗剪強度的貢獻進而對地基承載特性的影響

2、的研究具有重要的工程實踐價值。 本文首先采用關聯(lián)流動的Mohr-Coulomb內切圓等效D-P屈服準則，通過增量加載的有限元方法，全程模擬了地基由初始的線彈性狀態(tài)逐漸過渡到塑性流動的極限破壞狀態(tài)的過程，結合國內外模型試驗成果，系統(tǒng)比較了不考慮土體自重條件下剛柔性條形基礎下地基的承載特性。然后根據地基具有重度和處于非飽和狀態(tài)的工程實際情況，先對排水(等吸力)和不排水(等含水量)兩種條件下非飽和土抗剪強度理論進行探討，提出相應的抗剪

3、強度擬合公式，并結合非飽和土的土水特征曲線試驗及常含水量三軸剪切試驗成果，確定了適用于云南紅粘土的相關擬合參數(shù)。接著基于前面的理論分析，著重從重度和飽和度兩個方面的影響對剛柔性條形基礎下非飽和有重度地基的承載特性進行了研究。最后通過離心模型試驗對前面的分析進行驗證和進一步研究。研究成果具有較高的理論和工程應用價值，主要的研究成果可以歸結為如下幾個方面： (1)對剛柔性條形基礎下無重度地基的承載特性進行了研究，可得到它們的基底角點

4、臨塑荷載、基底應力分布特點、地基的變形特性及滑動面等有著明顯的區(qū)別，并分別討論了主要土力學參數(shù)對地基承載特性的影響； (2)基于Tekinsoyetal.吸力強度模型，提出了排水(等吸力)條件下的非飽和土抗剪強度修正模型，修正模型在低吸力范圍與以往的模型有良好的一致性。同時可以模擬非飽和進入殘余段后土的抗剪強度可能穩(wěn)定、增加或減少的多種情況，各參數(shù)有更為明確的物理意義，更能反映土水特征曲線的本質特征，通過引入一個附加參數(shù)更好地模

5、擬具有不同特征殘余值的土體； (3)提出了不排水(等含水量)條件下的基于飽和土總應力強度指標的抗剪強度公式，克服了以往相關模型只適合于較小范圍的缺陷，能夠把飽和土和非飽和土很好地聯(lián)系起來，實現(xiàn)平穩(wěn)的過渡。從而可以方便地借助通用的有限元軟件對非飽和土采用完全類似于飽和土的處理方法而進行分析； (4)對于上面提出的兩種條件下的抗剪強度公式，結合非飽和土的土水特征曲線的試驗及常含水量三軸剪切試驗成果，確定了適用于云南紅粘土的相

6、關擬合參數(shù)； (5)基于上述對非飽和土的強度理論的研究，從重度和飽和度兩個方面的影響對剛柔性條形基礎下非飽和有重度地基的承載特性進行了研究。得出了剛柔性條形基礎下地基的承載特性因重度的影響和隨飽和度變化的規(guī)律； (6)以云南紅粘土作為研究對象，從離心模型試驗和數(shù)值模擬兩方面入手對前述的理論研究進行驗證，可得到柔性基礎地基有更高的極限承載力，其裂縫開展的時機、位置和特征與剛性基礎地基有明顯的區(qū)別，并提出來了局部剪切破壞的判