浅谈圆形浅基础地基承载力极限分析与数值模拟

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1、中南大学硕士学位论文圆形浅基础地基承载力极限分析与数值模拟姓名：付江山申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：张国祥20100501硕士学位论文摘要浅基础地基承载力问题是岩土工程领域最重要的研究课题之一，自从土力学学科形成以来，国内外学者对该问题作了大量的研究，并取得了一系列重要成果。由于该课题具有相当高的工程实际应用价值，因此在前人研究成果的基础上，本文对此进一步作了大量的研究。目前岩土工程界确定地基极限承载力的理论方法主要有：极限平衡法，滑移线法以及极限分析法。由于极限平衡法不符合土在极限状态时的破坏特点，其解具有不

2、确定性，故其安全性受到置疑；而滑移线法仅能对无重土及某些边界条件比较简单的地基承载力问题才能求出完全解，其应用范围受到了一定的限制。极限分析法绕过了土体发生破坏时的弹塑性变形阶段，从能量原理出发，通过研究土体发生无限制塑性流动时的外部功率与内能消散率求解极限荷载，大大简化极限承载力的求解过程，因而受到广泛的应用。本文针对圆形浅基础，从三维问题着手，根据极限分析上限定理，选择合适的地基破坏模式和机动位移速度场，首次考虑了单元土体侧向土压力对地基极限承载力的影响，同时考虑了土体自重及地面超载等因素的作用，推导出了理论上更为合理

3、的三维圆形浅基础地基极限承载力上限解和相应的地基承载力系数从，M，M，并与修正后的Prandtl—Vesic及K．Terzaghi地基承载力系数作了对比，证明了其合理性。同时选择合适的岩土本构模型，运用FLAC-3D对圆形浅基础进行了数值模拟，把数值解和上限解做了对比分析，证明了本文方法的合理性与实用性。关键词：极限承载力，极限分析，上限定理，能量耗散率，有限差分法硕+学位论文ABSTRACTShadowfoundationbearingcapacityiSoneofthemostimportantresearchtopi

4、csinthefieldofgeotechnicalengineering．Sincetheformationofsoilmechanics．substantiveinvestigationandfeasibilitystudyhavebeenconductedbothathomeandabroad，andaseriesofachievementshavebeenmade．Becauseofitsgreatpracticalvalueinengineeringapplication，thisdissertation，bas

5、edontheachievementssummedupbyourpredecessors，triestomakeathorough，in—depthandsystematicresearchonthesubject．Atthepresenttime，therearemainlythreetheoreticalmethodstodeterminetheultimatebearingcapacityofsoilfoundation：limitequilibriummethod．sliplinemethodandlimitana

6、lysis．AsthelimitequilibriummethodiSnotaccordwithsoildamagecharacteristicsunderthelimitstate，andthesolutioniSuncertainty,therefore，itssafetywasquestioned；Adoptingtheslip—linemethodcangetcompletesolutiononlyabouttheweightlesssoilandsomeboundaryconditionswhichisrelat

7、ivelysimple，anditsamplificationisrestrictedtoacertaindegree；Basedontheenergyprinciple，limitanalysismethodbypassestheplasticdeformationphaseofsoildamage．researchesextemalpowerandintemalenergydissipationratetosolvetheultimateloadbearingcapacitywhenthesoiloccursunres

8、trictedplasticflow,whichgreatlysimplifiesthesolutionprocessandbeingwidelyused．Focusingoncircularshallowfoundation，thisthesischoosesasuitablefoundationfa