浅论基于dic技术的桩周土体位移场及其工作机理研究

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1、南京工业大学硕士学位论文基于DIC技术的桩周土体位移场及其工作机理研究姓名：陈亚东申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：宰金珉；佘跃心20070606硕士学位论文摘要模型试验是研究桩一土非线性共同作用及其工作机理的的重要手段。变形量测与分析在桩基模型试验研究中一直占据十分重要的地位。由于仪器安装空间的局限和测点数量的有限性，模型上布设位移传感器或描画网格线等传统方法，无法满足桩周土体细观力学特性与全场变形分析的要求。近年来，个人计算机运算速度的大幅提高、图像处理与分析技术的广泛应用以及高分辨率数码相

2、机的发展与普及，为桩基模型试验变形量测开辟了～条全新的途径。为了深入研究桩周土体的位移场特性及其破坏机理，本文以数字图像相关技术(DlC)的基本原理为基础，编制相应的位移场分析程序，并对该程序的可靠性和精度进行了验证。验证结果表明，数字图像相关方法成功实现了土体变形场的测量，该方法是可行的，其获得的变形场数据是可靠的。利用该程序对桩基模型试验中获得的系列图像进行分析，得到了桩周土体位移场渐进性发展变化的全过程，同时对桩基础的破坏模式作出推断。结合非线性有限元技术，对模型试验结果进行验证，进一步揭示土体三

3、维位移场发展规律，不仅以新的试验手段为复合桩基理论提供了充分的实验数据支持，还进一步获得了一些有实际意义的研究成果：(1)自行编制了变形场测量程序DIC，并利用该程序获得了模型试验中桩周土体的全场位移。(2)单桩在极限荷载下桩周土体呈“梨形’’破坏，与Meyerho晰提出的桩周土破坏模式相似，但近地表处的土体隆起并不明显。(3)单板在加载过程中先后出现两道滑动圈，即第一道滑动圈与按照极限平衡理论所推得的滑移线相似，随着荷载的继续增加，弹性核有向深度发展的趋势，最终出现第二道滑动圈，滑移线在接近地表处趋于

4、收敛。板宽较小时，基础整体贯入趋势较明显，板宽较大时，呈现弹性核锲入破坏。(4)小桩距群桩基础的压缩区主要集中在桩端以下土层，呈实体深基础的破坏模式；随着桩距的增大，桩问土体的压缩量逐步占据主导地位，桩端以下土层的压缩量较小。双桩基础的变形发展过程与群桩相似。(5)随着桩距的增大，群桩桩间士体侧向位移影响区域逐步由桩外侧土体摘要向桩间土体过渡，且在板下某一深度达到最大值。大桩距群桩(6b桩距)由于桩间土体的侧向挤出而破坏，符合复合桩基达到整体破坏时的第一种破坏模式。(6)群桩受荷时，桩间土体会发生绕桩滑

5、动，桩对土体存在遮挡作用，对承台底土极限承载力的提高产生有利的影响。关键词桩．土共同作用数字图像相关技术变形破坏机理数值模拟ll硕士学位论文Thephysicalmodeltestisanimportantmeant0studythenOnlinearinteractionbehaViorandworkmechanismofpileaIldsoil．11lereisn0doubtthatthedefomationmeasurementandanalysisplayanimportantroleinthe

6、physicalmodeltestsofpilefoundations．DuetothelimitationoftheinstaUationspaceandthesparityofmeasuredpoints，thetraditionmethods，such舔settingdisplacementsensorordrawingmeshonthcobservedsud．aceofthemodel，cannotsatisfytherequirementsoffinemechanicalpropeniesan

7、alysisandthemeasurementof酉obaldefo咖ationfieldoflhesoilaroundpiles．Recently，underthebackgroundofcurrentrapidPC，usedwidelyimageanalysistechniqueandpopularizeddi舀talc锄erawithhighresolution，anewtechniquefordefb肌ationmeasurementinthepilemodeltestcanbedeVelope

8、d．InordertostudythedisplaCemempropertyanddestmymech柚ismOfsoilaroundpiles，basedonthefundamentofdi酉talimageC0rrelationtechnique(DIc)，柚analysisprocedureisbeingworked0ut．ReliabilityandprecisionofthisproceduI．careValidated，andt