扁铲侧胀试验机理有限元分析及其在地基处理效果检验中的应用

【摘要】：扁铲侧胀试验具有操作简单、经济、重复性好、扰动小、能获得多个土性参数、可得到近似连续地层剖面等优点,在国外岩土工程勘察设计中已获得广泛应用。本文根据近二十年的实际工程经验,对扁铲侧胀试验过程及其在岩土工程中的应用作了系统的总结。包括以下几个方面的内容:确定土性参数,预测浅基础沉降,检验岩土加固效果,探测粘土边坡中的滑动破坏面,预测侧向受荷桩的性状,判定砂土液化,确定固结系数、渗透系数,为数值分析提供土性参数以及扁铲侧胀试验与其它原位测试在应用上的比较。 为了对扁铲侧胀试验的试验机理作更深刻的分析,本文从实际的扁铲试验过程出发,在有限元软件ANSYS中进行了DMT试验的贯入过程数值模拟分析。通过采用更为贴近实际的土性模型以及边界条件,以达到与现场贯入比较符合的理想状态。土被认为是饱和的,且符合双线性各向同性弹性模型,而扁铲头和探杆等贯入设备则设定为不可变形的固体。通过对探测器底部周围土体的应力应变变化,对不同的贯入方式带来的对土体不同的扰动状况作了详细的阐述。 通过在程序中对标定过的膜片施加一个适当的气压,使其中心水平位移刚好达到1.1mm,建立膜片膨胀过程数值模型。对比数值模拟与Marchetti推荐的经验公式计算得到的压缩模量值,以及分析数值模拟与纯弹性解计算的应力分布之间的差异,最后对地基土的侧向基床系数进行了初步的推导。 最后一章介绍了应用扁铲侧胀试验进行高速公路软土地基综合分析评价以及检验地基处理效果所取得的一些成果。结合长板—短桩工法复合地基的概念模型和基本理论,基于扁铲侧胀试验的测试成果,对该工法的加固机理进行探讨,并说明地基土的工程性能在不同时期的变化规律,为扁铲侧胀试验在我国岩土工程领域的应用提供参考。