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若干土工问题工程性状的大变形有限元分析

刘开富  
【摘要】:土体渐进破坏及其破坏性状研究一直是岩土工程研究的热点问题,它们主要与边坡、基坑、路堤、复合地基等工程相关,但目前还没有较好地得到解决;本文采用可考虑大变形问题的ALE有限元法分析基坑、边坡、路堤等的稳定性和破坏性状,并结合现场试验,利用有限元方法分析了碎石桩锚单桩复合地基受压时的工程性状;主要研究工作如下。 (1) 根据ALE描述的基本原理及思路编制了可用于一维、二维、三维及轴对称情况下的大变形有限元程序,并验证了该程序的正确性;该程序对土体可采用弹性、粘弹性、弹塑性等多种本构模型,可考虑复杂边界条件等。 (2) 采用本文编制的大变形有限元程序对土质边坡的渐进破坏、破坏性状及稳定性进行了探讨。结合局部化分析方法及应变局部化产生的条件,采用分岔理论局部化判断准则分析了均质土质边坡的渐进破坏过程。并探讨了影响土质边坡稳定性的主要因素,在此基础上采用强度折减法分别对均质土质边坡、双层地基土质边坡、含软弱夹层粘土边坡进行了深入分析,最后对一边坡破坏实例进行了数值模拟,得到与实际情况较一致的结果。 (3) 采用大变形有限元方法及Mohr-Coulomb非软化分析模型、软化模型分析了软土地基上基坑放坡开挖的过程及其破坏性状,还讨论了侧向土压力系数对计算结果的影响;最后对一软土地基上基坑放坡开挖工程破坏实例进行了软化及非软化破坏的有限元分析,说明了软化模型能够更好地模拟软土地基上基坑破坏实际情况。 (4) 对天然软土地基上路堤填筑过程进行了大变形有限元分析,模拟单层和双层地基上路堤的快速填筑过程及其破坏性状,分析了临界填筑高度的影响因素;参照连云港试验路堤现场试验结果,采用Mohr-Coulomb模型分析了其临界填筑高度及破坏性状,并与工程现场观测情况作了详细对比。 (5) 介绍了碎石桩锚及其单桩复合地基试验情况,对碎石桩锚单桩复合地基中竖向抗拔极限承载能力、拉压循环荷载和拉拔多循环荷载下的受力性状等现场测试结果进行了分析,并采用有限元方法研究了碎石桩锚及碎石桩单桩复合地基受压时性状。 本文较全面地分析了边坡、放坡开挖基坑、路堤的渐进破坏及破坏性状,并分析了碎石桩锚的工程性状,研究了土工渐进破坏过程及破坏性状,丰富了土工


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