各向異性砂土地基承載力離散元分析.pdf

1、在我國建設(shè)的越來越多的超高層建筑、大型水電、港口大壩等超級工程中，砂土仍是一種常用的地基材料。砂土顆粒之間沒有或者僅有很小的粘結(jié)力作用，且自然界砂土顆粒形狀的不規(guī)則，在沉積過程中必然表現(xiàn)出各向異性，進(jìn)而影響砂土地基的力學(xué)響應(yīng)。而傳統(tǒng)的基于各向同性的砂土地基承載力特性研究成果在某些方面已經(jīng)不能滿足工程設(shè)計(jì)要求，針對工程中砂土地基所表現(xiàn)出的各向異性特性，大多數(shù)學(xué)者將研究重點(diǎn)放在砂土各向異性的研究，并未考慮砂土各向異性對地基的作用，所以研究各

2、向異性砂土地基承載力的內(nèi)部力鏈演化規(guī)律和地基承載力變化規(guī)律將為超級工程建設(shè)提供更完備的理論支撐。
　　本文首先通過室內(nèi)光彈顆粒試驗(yàn)研究各向異性“砂土地基”在豎向荷載作用下內(nèi)部力鏈的演化規(guī)律和地基位移變化規(guī)律，并研究了不同基礎(chǔ)尺寸下各向異性砂土的地基承載力變化規(guī)律。然后利用顆粒流數(shù)值模擬軟件PFC2D對室內(nèi)光彈試驗(yàn)進(jìn)行了仿真模擬，驗(yàn)證室內(nèi)試驗(yàn)的準(zhǔn)確性，對比并定量分析其微觀力鏈演化規(guī)律和地基承載力變化規(guī)律，并分析各向同性、各向異性顆粒

3、在豎向荷載作用下，“砂土地基”的三個破壞階段。最后通過直剪試驗(yàn)得到砂土地基的微觀參數(shù)，利用載荷試驗(yàn)與太沙基理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比，然后通過顆粒方向角（即各向異性度）φ對太沙基理論地基承載力系數(shù)進(jìn)行修正。并取得如下成果:
　　(1)分析基礎(chǔ)寬度對“砂土地基”的影響，基礎(chǔ)寬度越寬，“砂土地基”發(fā)生的位移變形越小。分析了顆粒排列方式即各向異性對“砂土地基”的影響，得到不同顆粒排序下地基抵抗變形能力由強(qiáng)到弱依次為:斜向排序，豎向交叉排序，橫

4、向排序，豎向排序，橫向交叉排序，隨機(jī)級配排序。且優(yōu)選顆粒豎向交叉排序的地基模型作為承載體系。
　　(2)通過研究各向異性“砂土地基”在豎向荷載作用下的內(nèi)部力鏈演化規(guī)律，得到了顆粒不同排列方式的力鏈傳播規(guī)律。
　　(3)證明了數(shù)值模擬試驗(yàn)結(jié)果與光彈試驗(yàn)結(jié)果的一致性，得出地基承載力大小和顆粒排列方式的關(guān)系為:斜向＞豎向交叉＞橫向＞豎向＞橫向交叉＞隨機(jī)角度。
　　(4)分析了各向同性顆粒與各向異性顆粒在荷載作用下地基破壞的三