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上覆硬壳层软土地基的工程特性试验研究及数值分析

作　者: 梁永辉
导　师: 周健
学　校: 同济大学
专　业: 岩土工程
关键词: 硬壳层地基室内模型试验有限元应力分布特性承载变形破坏模式固结沉降作用机理
分类号: TU447
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

在我国沿海及内陆平原地区，工程建设中经常遇到软土地基上部覆盖有一层工程性质较好的硬壳层的情况。该层土具有较高的强度和较低的压缩性，如果加以合理地利用，将会极大的节省工程造价。然而，目前对硬壳层的作用机理以及承载变形等工程特性还没有较为系统、深入的研究，因此工程上往往忽视硬壳层的作用，造成浪费。为此，本文采取室内模型试验和数值分析的手段对硬壳层地基的应力分布、承载变形、固结沉降等工程特性进行了较为系统的初步研究。本文首先采用有限元方法对硬壳层地基的应力分布特性进行了研究，得出了硬壳层的厚度、加载宽度、硬壳层的刚度、泊松比等不同参数对地基应力分布的影响规律；接着采用室内正交模型试验手段并结合弹塑性有限元程序研究了硬壳层地基的承载变形过程以及不同参数对地基承载力及破坏模式的影响，得出了一些定性和定量的结论。另外，国内外关于硬壳层对地基固结沉降特性的影响研究较少，因此本文采用非线性分析功能强大的通用有限元软件ABAQUS建立了硬壳层地基的剑桥模型弹塑性固液耦合分析模型，并考虑了材料非线性的影响，在此基础上对该问题进行初步的分析，总结了一些硬壳层对地基长期固结沉降特性的影响规律和作用机理。最后，关于进一步工作的方向进行了简要的讨论。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
第1章绪论  11-18
  1.1 硬壳层地基的概念及研究意义  11-12
    1.1.1 硬壳层的概念  11
    1.1.2 硬壳层地基的研究意义  11-12
  1.2 硬壳层软土地基的研究现状  12-16
    1.2.1 地基内的应力分布  12-13
    1.2.2 硬壳层地基承载力及破坏模式的研究现状  13-15
    1.2.3 硬壳层地基固结沉降变形规律的研究现状  15-16
  1.3 本文研究的主要内容  16-18
第2章硬壳层软土地基的应力分布特性  18-37
  2.1 概述  18-19
  2.2 应力分布特性的有限元分析  19-30
    2.2.1 有限元分析模型的建立  20-21
    2.2.2 塑性变形发展对应力分布的影响  21-26
    2.2.3 硬壳层对附加应力分布的影响因素分析  26-30
  2.3 硬壳层软土地基内应力分布的计算  30-35
    2.3.1 应力扩散角法  31-32
    2.3.2 当层法  32-33
    2.3.3 简化的双层地基应力系数法  33-34
    2.3.4 不同方法的比较  34-35
  2.4 本章小结  35-37
第3章硬壳层软土地基承载力特性分析  37-71
  3.1 室内模型试验  37-50
    3.1.1 试验目的及方案设计  37-40
    3.1.2 试验装置与材料  40-41
    3.1.3 试验过程  41-43
    3.1.4 试验要点  43
    3.1.5 数据处理及结果分析  43-50
  3.2 承载变形及破坏模式的有限元数值分析  50-69
    3.2.1 模型建立及其验证  50-56
    3.2.2 承载变形过程分析  56-62
    3.2.3 承载力及破坏模式分析  62-69
  3.3 本章小结  69-71
第4章硬壳层对软土地基固结沉降影响的数值研究  71-91
  4.1 概述  71
  4.2 数值分析模型  71-83
    4.2.1 ABAQUS中固结问题的实现及其验证  71-77
    4.2.2 本章固结问题的有限元模型  77-83
  4.3 硬壳层软土地基平面应变固结沉降分析  83-89
    4.3.1 硬壳层土的渗透性的影响  84-85
    4.3.2 硬壳层土的厚度的影响  85-86
    4.3.3 硬壳层土的压缩性的影响  86-88
    4.3.4 硬壳层土的超固结比OCR的影响  88-89
  4.4 本章小结  89-91
第5章结论与展望  91-95
  5.1 结论  91-93
  5.2 展望与建议  93-95
参考文献  95-98
致谢  98-99
个人简历在读期间发表的学术论文与研究成果  99

上覆硬壳层软土地基的工程特性试验研究及数值分析

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