双向增强体复合地基承载性能研究

论文摘要

双向增强体复合地基是指“水平向增强体+竖直向增强体”的联合复合地基形式。双向增强体复合地基在工程实践中已经得以应用,而对其的研究尚欠成熟。因此本文在深入分析国内外已有研究成果的基础上,结合湖南省自然科学基金项目“竖横向（双向）增强复合地基作用机理、智能设计方法及应用研究”和湖南交通科技项目“高速公路软土路基处理研究及应用”,对路堤等柔性基础下双向增强体复合地基从承载力计算、稳定性分析等方面进行了较深入的研究和探讨。本文首先根据极限平衡法原理,分别建立了单层二维加筋材料水平加筋与散体材料桩组成的双向增强体复合地基及单层二维加筋材料水平加筋与粘结材料桩组成的双向增强体复合地基承载力计算方法。在考虑水平加筋的作用以及土体自重和桩土接触面摩擦角的影响基础上,推导出了单层二维加筋材料水平加筋与散体材料桩组成的双向增强体复合地基承载力计算公式。基于桩间单元的受力平衡条件,并按以沉降控制设计的思想,导出了单层二维加筋材料水平加筋与粘结材料桩组成的双向增强体复合地基承载力和桩土应力比计算式。根据岩土材料拉压模量不同的特点,建立了能考虑拉压不同模量厚壁圆筒弹性分析解析解;并基于统一强度理论,在考虑材料应变软化特性的基础上,导出了能考虑材料拉压模量不同及应变软化的厚壁圆管塑性极限荷载统一解;在此基础上,结合柱形孔扩张理论,得到了散体材料桩极限承载力计算公式,并由此进一步导出了散体材料桩复合地基承载力计算公式。结合统一强度理论和极限分析法,对双向增强体复合地基承载力进行了研究。通过对已有以主应力表达的统一强度理论关系式进行变换,导出了以任意平面上的剪应力和正应力表达的统一强度理论关系式;将统一强度理论与相关联流动准则相结合,解决了基于统一强度理论进行极限分析的基本问题;并结合加筋材料对地基极限承载力的影响,对水平加筋与散体材料桩构成的双向增强体复合地基进行了极限分析,得到了水平加筋与散体材料桩构成的双向增强体复合地基极限承载力计算公式。分别根据马斯顿（Marston）土压力理论及半球形土拱效应模型,建立了完整的水平加筋与粘接材料桩构成的双向增强体复合地基土拱效应计算公式。通过对基于马斯顿（Marston）土压力理论及半球形土拱效应模型双向增强体复合地基土拱效应的分析,得到了水平加筋与粘接材料桩构成的双向增强体复合地基加筋垫层上、下方桩顶土压力、桩间土压力及桩土应力比的计算公式。本文在充分考虑加筋体的加筋作用基础上,基于毕肖普（Bishop）条分法重

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外应用与研究概况
• 1.2.1 国内外应用概况
• 1.2.2 国内外研究概况
• 1.3 本文的主要研究内容及工作
• 1.3.1 研究目的与意义
• 1.3.2 主要研究内容与关键技术
• 第2章 双向增强体复合地基承载力极限平衡分析
• 2.1 概述
• 2.2 水平加筋与散体材料桩组合型复合地基承载力计算
• 2.2.1 概述
• 2.2.2 水平加筋与散体材料桩组合型复合地基承载力计算公式
• 2.2.3 算例与讨论
• 2.3 水平加筋与粘结材料桩组合型复合地基承载力计算
• 2.3.1 概述
• 2.3.2 承载力计算公式的推导
• 2.3.3 算例与讨论
• 2.4 本章小结
• 第3章 散体材料桩复合地基承载力统一强度理论解
• 3.1 概述
• 3.2 统一强度理论简介
• 3.2.1 概述
• 3.2.2 统一强度理论一般表达式
• 3.2.3 统一强度理论其他表达形式
• 3.2.4 统一强度理论特例及其π平面极限曲线
• 3.3 考虑材料拉压不同模量厚壁圆筒弹性分析
• 3.3.1 概述
• 3.3.2 拉压不同模量弹性理论的本构关系
• 3.3.3 拉压不同模量厚壁圆筒的弹性解
• 3.4 损伤软化材料厚壁圆筒塑性极限荷载统一解
• 3.4.1 应变软化材料统一强度准则
• 3.4.2 计算思路
• 3.4.3 厚壁圆筒弹性极限承载力
• 3.4.4 应变软化材料厚壁圆筒塑性极限荷载统一解
• 3.4.5 弹性区、塑性区位移场、应变场的确定
• pmax 的确定'>3.4.6 最终扩张压力pu 和最大塑性区半径r_pmax的确定
• 3.4.7 基于统一强度理论散体材料桩极限承载力计算
• 3.5 算例与讨论
• 3.5.1 算例
• 3.5.2 讨论
• 3.6 本章小结
• 第4章 双向增强体复合地基承载力极限分析
• 4.1 概述
• 4.2 基于统一强度理论极限分析的基本问题
• 4.2.1 剪切塑性屈服中的能量消散率
• 4.2.2 直接压缩中的能量消散率
• 4.2.3 变形楔体的能量消散
• 4.3 基于统一强度理论条形基础下地基极限承载力
• 4.4 考虑加筋作用条形基础下地基极限承载力
• 4.4.1 筋材滑移模式下地基极限承载力
• 4.4.2 筋材断裂模式下地基极限承载力
• 4.5 算例与讨论
• 4.5.1 算例
• 4.5.2 讨论
• 4.6 本章小结
• 第5章 双向增强体复合地基土拱效应分析
• 5.1 概述
• 5.2 基于Marston 土压力理论双向增强体复合地基土拱效应分析
• 5.2.1 模型建立
• 5.2.2 水平加筋层上方桩土应力比公式
• e'>5.2.3 求解h_e
• 5.2.4 水平加筋层下方桩土应力比公式
• 5.2.5 算例与讨论
• 5.3 双向增强体复合地基半球形土拱效应分析
• 5.3.1 概述
• 5.3.2 计算模型
• 5.3.3 算例与讨论
• 5.4 本章小结
• 第6章 双向增强体复合地基稳定性分析研究
• 6.1 概述
• 6.1.1 边坡稳定性分析方法概述
• 6.1.2 最危险滑动面搜索方法概述
• 6.1.3 加筋垫层作用下常用路堤稳定性分析方法概述
• 6.2 水平加筋与散体材料桩复合地基稳定性分析改进毕肖普法
• 6.3 最危险滑动面搜索与最小安全系数计算
• 6.3.1 边坡体离散格式及临界滑动面搜索
• 6.3.2 路堤边坡稳定性分析可行方向遗传算法
• 6.4 算例
• 6.5 本章小结
• 结语与建议
• 参考文献
• 附录 A 攻读学位期间学术论文发表情况
• 附录 B 攻读学位期间科研工作情况
• 致谢