土拱效應(yīng)敏感度實驗及數(shù)值模擬研究.pdf

1、土拱效應(yīng)是通過調(diào)整土體內(nèi)部的應(yīng)力分布把土壓力傳遞到樁上的現(xiàn)象，其實質(zhì)是土體充分調(diào)動自身抗剪性能以抵抗土壓力的現(xiàn)象。1943年Terzaghi通過著名的“活動門”試驗驗證了土拱效應(yīng)的存在，之后國內(nèi)外學(xué)者通過理論分析及各種模型試驗，并借助數(shù)值計算軟件對土拱效應(yīng)的發(fā)生機理、存在模式、影響因素等進(jìn)行了深入的研究。有關(guān)土拱效應(yīng)的實測數(shù)據(jù)越來越多、理論研究逐漸深入，工程中開始考慮土拱效應(yīng)，實際應(yīng)用中取得很好的經(jīng)濟(jì)效益。目前，有關(guān)土拱效應(yīng)的理論研究還

2、不夠系統(tǒng)，數(shù)值計算中值得探討的問題較多，尤其時土拱模式和合理樁寬比的確定，這直接影響了土拱效應(yīng)在工程中能否進(jìn)一步應(yīng)用。因此有必要從基礎(chǔ)研究方面繼續(xù)開展工作。
　　本文主要依據(jù)豎向活動門試驗和水平活動門試驗，并借助數(shù)學(xué)仿真計算軟件深入分析活動門寬度、粘聚力、內(nèi)摩擦角等因素對土拱效應(yīng)的影響，初步建立了土拱效應(yīng)模型并提出了合理樁寬比，這對于指導(dǎo)工程設(shè)計具有較大的理論意義。本文的主要結(jié)論如下:
　　(1)通過豎向活動門實驗，研究了不

3、同土體和不同活動門寬度下土拱的發(fā)生機理和存在條件，以及對樁荷載分擔(dān)比的影響。重點分析了砂土拱軸線形狀與活動門寬度和內(nèi)摩擦角的關(guān)系。初步建立了樁荷載分擔(dān)比和活動門寬度、內(nèi)摩擦角的關(guān)系。
　　(2)豎向土拱效時合理樁寬比的確定。不同填土高度、土體粘聚力、土體內(nèi)摩擦角等因素下，隨著樁寬比的增加，樁荷載分擔(dān)比先減小后增大，呈拋物線形，存在合理樁寬比。填土高度較小時，合理樁寬比較小，當(dāng)填土高度增大到一定高度時，繼續(xù)增加填土高度，合理樁寬比不