试析砂土地基中条形锚板承载力及破坏机理

论文导读：选题背景的作用及工程背景91.2锚板承载力的探讨近况9-141.2.1极限平衡分析法10-111.2.2模型试验办法11-131.2.3数值办法13-141.3论文的探讨目的和主要探讨工作14-162试验设备与试验办法16-262.1引言162.2试验设备16-192.IV分析技术19-202.4试样参数20-222.5试验工况及试验步骤22-252.6小结25-26

3.条形锚板抗拔

摘要：无论在陆地上,还是在海洋环境下,许多工程设计都需要基础提供抗拔力,如输电和通信杆塔、冻土和膨胀土地基的基础等,从及风、浪、流等荷载意义下海上浮式结构的锚固基础。尽管抗拔基础的型式多样,但板形基础是最简单也是运用最广的基础型式。而条形基础的抗拔承载力是其它形状板形(圆形和矩形)基础承载力计算的基础,由此探讨条形基础的抗拔承载力极为失效机制具有重要的论述作用和工程运用价值。本论文采取模型试验和离散元数值分析的办法对砂土中条形锚板的承载力进行了探讨。首先简介了模型试验的试验装置从及试验办法,并对试验装置和办法进行了体系测试,然后对模型试验所用福建标准砂进行了基本物理性质的直剪试验测试,最后在此基础上进行了一系列砂土地基中条形锚板承载力的模型试验,观察了水平条形锚板在松砂、中密砂、密砂地基中承载力特性。考虑了锚板不同宽度(B=50mm、100mm、200mm.400mm),埋深率(H/B=1～12),砂土试样的密度(1.65g/cm3、1.73g/cm3,1.85g/cm3),相对密度(Dr=30%、55%、80%)从及内摩擦角(34°、38°、43°)等各种因素对条形锚板在砂土地基中承载力特性从及砂土流动机制与破坏机理的影响。通过一系列的模型试验观察到,在中密砂与密砂地基中,水平条形锚板抗拔承载力与位移的联系曲线呈现三阶段特点,即迅速达到峰值承载力段、剪胀软化段、残余稳定段。锚板极限承载力是评价锚板基础承载力性能的一个重要指标,但同时也不能忽视锚板上拔历程当中砂土基础的流动机制和剪切带从及破坏带的演化机制,由此本论文结合计算机图像识别技术-PIV(Particle Image Velocemitry)对砂土流动机制与剪切破坏面进行实时的监测,给出了不同参数(砂土密实度、锚板预埋深度、锚板宽度从及摩擦角)对锚板基础承载力从及土体流动与破坏机制的影响。在密砂与中密砂中,当锚板承载力达到峰值时,砂土地基的破坏面为倒楔形,破坏面与竖直方向的夹角0=2ψ(ψ为剪涨角),随着锚板位移的增多,砂上体现出剪胀软化的特性,破坏面逐渐往内侧收缩,最后承载力稳定,破坏面竖直向上。然而在浅埋松砂地基中,只观察到了竖直向上的破坏面,当条形锚板埋深率大于7时,并没有显著的剪切带出现。在模型试验的基础上,采取PFC (Particle Flow Code)离散单元法对条形锚板基础在中密砂土地基中的抗拔性能进行了数值模拟。数值模拟采取簇颗粒单元来模拟砂粒的不规则形状,颗粒级配根据模型试验福建标准砂的级配按照相似级配法生成,细观参数根据数值双轴试验确定。水平锚板数值模拟结果与模型试验结果基本一致。与模型试验结果相比,颗粒流数值模拟能得到颗粒间接触力链的分布极为演化规律,能以细观角度来探明宏观抗拔承载力特性的演化机理。在此基础上对倾斜锚板上拔历程进行了模拟,关键词：
【学位授予单位】：论文大连理工大学
【学位级别】：论文硕士
【学位授予年份】：论文2013
【分类号】：论文TU441
【目录】：论文摘要4-5
Abstract5-9
1 绪论9-16

1.1 选题背景的作用及工程背景9

1.2 锚板承载力的探讨近况9-14

1.2.1 极限平衡分析法10-11

1.2.2 模型试验办法11-13

1.2.3 数值办法13-14

1.3 论文的探讨目的和主要探讨工作14-16

2 试验设备与试验办法16-26

2.1 引言16

2.2 试验设备16-19

2.3 PIV分析技术19-20

2.4 试样参数20-22

2.5 试验工况及试验步骤22-25

2.6 小结25-26

3. 条形锚板抗拔模型试验26-42

3.1 引言26

3.2 条形锚板基础承载力26-29

3.

2.1 砂土相对密度的影响26-27

3.

2.2 埋深的影响27-28

3.

2.3 锚板宽度的影响28-29

3.3 峰值荷载时的锚板位移29

3.4 流动机制29-36

3.4.1 剪胀角29-30

3.4.2 破坏面的演化规律30-31

3.4.3 锚板宽度、砂土相对密度及埋深率对砂土流动机制的影响31-35

3.4.4 承载力曲线波动机制35-36

3.5 无量纲承载力系数36-40

3.5.1 砂土试样与实验箱壁之间的摩擦力论文导读：57参考文献57-60攻读硕士学位期间发表学术论文状况60-61致谢61-62上一页12
37-38

3.5.2 承载力系数结果比较38-40

3.6 小结40-42

4 砂土地基条形锚板基础承载力模型试验颗粒流数值模拟42-54

4.1 引言42

4.2 模型试验42-43

4.3 细观参数的确定43-45

4.4 数值模拟步骤45-46

4.5 水平锚板数值模拟结果分析46-49

4.5.1 数值模拟锚板抗拔承载力分析46-47

4.5.2 土体流动机制47-48

4.5.3 接触力链的演化规律48-49

4.6 倾斜锚板的数值模拟结果49-53

4.6.1 倾斜锚板承载力49-50

4.6.2 土体流动机制50-53

4.7 小结53-54

5 结论与展望54-57

5.1 结论54-55

5.2 展望55-57

参考文献57-60
攻读硕士学位期间发表学术论文状况60-61
致谢61-62