水平荷载作用下横观各向同性地基力学性态研究

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1、第23卷第7期岩石力学与工程学报23(7)：1212～12182004年4月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringApril，2004*水平荷载作用下横观各向同性地基力学性态研究121乔世范顿志林刘宝琛12(中南大学土建学院长沙410075)(焦作工学院土建系焦作454000)摘要根据横观各向同性体各向同性面为水平时的本构方程，推导出了横观各向同性面倾斜时的本构方程，并由此得出了横观各向同性地基的自重应力计算公式以及在各种水平荷载作用下地基中的附加应力解析解。通

2、过实例计算，发现横观各向同性地基与各向同性地基力学性态的差异之处，并从自重应力角度较好地解释了水平应力大于竖直应力和水平应力的各向异性的重要实测现象，得出了一些有益于工程设计的结论。关键词地基工程，横观各向同性，各向同性面，本构方程，各向异性，力学性态分类号TU470文献标识码A文章编号1000-6915(2004)07-1212-07STUDYONMECHANICALBEHAVIOUROFTRANSVERSLYISOTROPICFOUNDATIONUNDERHORIZONTALLOADS121QiaoShi

3、fan，DunZhilin，LiuBaochen1(InstituteofCivilandArchitectureEngineering，CentralSouthUniversity，Changsha410075China)2(DepartmentofCivilandArchitectureEngineering，JiaozuoInstituteofTechnology，Jiaozuo454000China)AbstractBasedontheconstitutiveequationofatransverse

4、lyisotropicfoundationwithhorizontalisotropicsymmetricplanes，theconstitutiveequationforatransverselyisotropicfoundationwithinclinedisotropicsymmetricplanesisderived.Inaddition，themethodsofcomputingearthstressofatransverselyisotropicfoundationundertheabovetwo

5、conditionsandtheanalyticalsolutionsofadditionalstresscausedbyhorizontalloadsaredeveloped.Frompracticalexamples，thedifferencesinthemechanicalbehaviourbetweenatransverselyisotropicfoundationandanisotropicfoundationarefound.Thestudyresultcanalsobeappliedtoexpl

6、ainthephenomenaoflargerhorizontalstressescomparedwiththeverticalonesandanisotropichorizontalstressesasobservedinpractice.Keywordsfoundationengineering，transverselyisotropy，isotropicsymmetricplanes，constitutiveequation，anisotropy，mechanicalbehaviour地基在形成过程中一

7、般都有固定的横观各向同性。1引言如由沉积岩类中的页岩、薄层砂岩、板岩等构成的地基。在工程设计中，选择合适的地基模型是很重要自20世纪40年代以来，文[1～4]对横观各向的。目前，设计规范大多把地基理想为均质各向同同性体做了大量的研究。但这些研究大多考虑的是性体，但大多数地基并不是均质各向同性的。天然横观各向同性体在竖直荷载作用下的情况，公式繁2002年5月8日收到初稿，2002年7月22日收到修改稿。*河南省自然科学基金(974040900)资助项目。作者乔世范简介：男，27岁，1998年本科毕业，2001年

8、获硕士学位，现为中南大学土木建筑学院岩土工程专业博士生，主要从事岩土力学与工程方面的教学与科研工作。E-mail：qiaoshifan@163.com。第23卷第7期乔世范等.水平荷载作用下横观各向同性地基力学性态研究•1213•琐，难以应用，况且仅局限于横观各向同性面为水平面垂直的平面的剪切模量。平时的情况，而由于长期的地质作用，横观各向同当横观各向同性面倾斜时，如图2所示，从标性面倾斜的情况在地