粘性土中大直径筒型基础地基极限承载力分析

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1、粘性土中大直径筒型基础地基极限承载力分析粘性土中大直径筒型基础地基极限承载力分析摘耍：大直径筒型基础地基是为适应沼泽地、滩地、沿海等地质条件下施工而研发的新型施工方法。本文对我国中大直径筒型基础地基的研究情况进行了详细阐述，并对粘性土中大直径筒型基础地基极限承载力作了详细分析，最后得出了极限分析法等基本理论。关键词：粘性土筒型基础地基承载力中图分类号：TU238+.2文献标识码：A一、大直径筒型基础地基的研究情况粘性土工程中，地基失稳往往是由于地基承载力不足所导致，所以为了能够较为准确的估计地基土的极限承载力，通过模

2、型试验和理论推导对地基土极限承载力进行了长期研究。专家们分析了土体内部的应力分布，研究极限状态下地基土的滑动情况，得到了极限状态下地基土的滑移线场。在散粒体塑性平衡研究方面，建立了平衡方程,索科洛夫斯基求解了塑性平衡方程，并发表了“散粒体静力学”，从而散粒体塑性平衡理论得到全面发展。这些理论的发展为更加深入地研究散粒体极限平衡问题提供了充分的理论依据。为了方便理论研究，专家们在推导地基极限承载力时，在地基破坏模式中都假定基础与地基接触面之间完全光滑，并且没有考虑土体自重对地基承载力的影响。为了使理论计算结果更加接近实

3、际情况,能够更好地应用到实际工程中，专家假设地基土为刚塑性材料，基础与地基接触面之间完全粗糙，同时考虑了土体自重的影响，推导出了此种假设下条形基础地基极限承载力公式。二、粘性土中大直径筒型基础地基极限承载力分析方法（-）极限分析法理想弹塑性体和刚塑性体在荷载作用下，当荷载达到某一数值并保持不变的情况下，物体会发生“无限”的变形一一塑性流动状态。市于只限于讨论小变形的情况，通常所称的极限状态可以理解为是开始产生塑性流动吋的塑性状态，这时的变形仍然是很小的。与极限状态对应的荷载称为极限荷载。对土体作刚塑性假设和理想弹塑性

4、假设两者得到的极限状态是一致的，相应的极限荷载也是相同的。极限分析法是应用理想弹塑性体(或刚塑性体)处于极限状态的普遍定理一一上限定理和下限定理求解极限荷载的一种分析方法。在塑性流动状态，屈服应力与塑性应变Z间没有直接的关系，屈服应力和响应的塑性应变率Z间的关系可由流动规则确定。(二)大直径筒型基础地基极限承载力模拟分析方法目前，求解地基极限承载力的主要理论公式有Prandtl(1921)、Terzaghi(1943)、Meyerhof(1951)>Hansen(1970)>Vesic(1973)等。对这些理论公式推

5、导时都是事先假定地基土滑动面的形状，并且把地基土看作是理想的刚塑性材料，没有考虑土体真实应力-应变关系对地基承载力的影响，也没有考虑基础刚度与基础地基Z间粗糙程度对地基承载力的影响，所以土体物理力学参数无法反映地基破坏模式。有限元的发展使这一难题得到了解决。三、粘性土中大直径筒型基础地基承载力影响因素(一)是要详细地考虑了水平荷载和弯矩的相互作用的因素，而不是简单的把倾斜荷载和偏心荷载的影响进行简单的线性相加；(-)是要考虑了有一定埋深基础水平和转动自由度Z间的耦合因素，而不是采用埋深系数进行修正，只考虑埋深系数得到

6、的承载力包络线各向同性扩张；(三)是同时考虑了基础几何尺寸、埋深和土强度各向异性的影响因素，而不是叠加相互独立的系数；(四)是在较小竖向荷载作用下为筒壁基础提供抗拔力，而不是有效面积法暗含的那样当竖向荷载小于竖向极限承载力一半时基础在弯矩作用下离地脱空。综合筒型基础地基优势，筒型基础地基的应用尤其适用于近海浅地基，近海浅基础是三维的、有埋深的、建立在剪切强度各向异性的土中，并且由于环境荷载的作用受到较大的水平荷载和弯矩。筒型基础的埋深通过基础筒壁嵌入海床形成土塞而形成。当基础受到较大倾覆荷载作用吋时，超空隙负压就会在

7、土塞中发展，提供短期的抗拉力O近海基础的这些特点导致传统的承载力理论通常低估了地基承载力，利用破坏包络面的概念进行设计是一种不错的选择。四、结论针对粘性土中大直径筒型基础，本文研究了这种形式的基础受到竖向荷载、水平荷载和弯矩荷载联合作用吋地基承载力包络线和地基的破坏模式，主要研究结论如下：（一）阐述了极限分析法基本理论，并根据上限定理求得了大直径筒型基础地基极限承载力上限解，介绍了地基极限承载力数值计算方法。（-）为了更加详细地研究不同因素对筒型基础地基承载力的影响，给出了饱和不排水软粘土地基竖向承载力、水平承载力和

8、弯矩承载力与基础埋深比的关系式。（三）研究了不同荷载组合下饱和不排水软粘土地基破坏模式。有埋深的基础受到竖向荷载V和水平荷载II共同作用，地基中应力分布更为复杂。当施加较小的竖向荷载V,地基发纶破坏时在基础筒壁底部地基处形成滑动面，此吋地基发生滑动破坏，地基中出现被动土压力区，筒壁内部土体和基础为一整体；当施加较大的竖向荷载V,尤其是竖向荷载接