加筋地基的加筋機理和破壞模式試驗研究與顆粒流數(shù)值模擬.pdf

1、用水平加筋改善砂土地基的承載力和變形特性已有很多學者進行了研究，但是水平加筋地基有一個很大的缺陷，就是必須先挖除地基土才能進行施工。進行水平加筋地基施工時必須先把加筋范圍內(nèi)的地基土挖除，然后再分層鋪設(shè)加筋體并回填地基土，每回填一層土都要進行夯實。豎向加筋就可以不動原有地基土而直接進行施工，豎向加筋既可以加固新建構(gòu)筑物地基也可以對已有構(gòu)筑物的地基進行加固。為了對加筋地基有一個深入全面的認識，本文對這兩種類型的加筋砂土地基進行了室內(nèi)模型試驗

2、研究和顆粒流(PFC2D)數(shù)值模擬分析，對條形基礎(chǔ)下加筋砂土地基的承載力和變形破壞性狀進行了較為深入的研究。 首先對國內(nèi)外加筋地基研究成果進行了系統(tǒng)的總結(jié)，并對近期相關(guān)模型試驗和數(shù)值分析研究進展進行了介紹。分析這些研究成果發(fā)現(xiàn)：前人的水平向加筋基地研究主要是研究加筋深度DR(基礎(chǔ)底面到最底層加筋的距離)、加筋間距d(相鄰兩層加筋間的垂直距離)、頂層加筋深度U(基礎(chǔ)底面到最頂層加筋的距離)、加筋體的長度L和加筋材料(如：金屬條帶、

3、土工網(wǎng)、土工格柵、土工格室等)等參數(shù)對加筋地基承載力性能的影響，而缺乏對加筋布置形式的研究，顯然這是前人研究加筋地基的不足之處，根據(jù)本文的研究發(fā)現(xiàn)布筋形式也是一個影響加筋地基承載力的重要因素；和水平加筋相比，豎向加筋的研究和機理認識要少的多。為了更全面地認識加筋地基的加筋機理和破壞模式，對加筋地基的承載力特性有更全面的研究，本文對水平加筋地基和豎向加筋地基進行了較系統(tǒng)的模型試驗研究。 本文重點關(guān)注加筋地基變形破壞過程和土壓力分布

4、情況，通過這兩方面來分析加筋地基的加筋機理和破壞模式，進而分析加筋地基的承載力性能。室內(nèi)模型試驗采用數(shù)字照相無標點變形量測系統(tǒng)來觀測分析地基土體的位移破壞過程，在地基土中埋設(shè)土壓力傳感器量測地基土壓力分布情況。在模型試驗的基礎(chǔ)上，借助顆粒流理論在處理土與結(jié)構(gòu)物的相互作用、大變形與破壞等方面的優(yōu)勢和能模擬砂土顆粒細觀特性等特點，用PFC2D程序模擬了加筋地基在變形破壞過程中土體的位移破壞和地基土壓力分布情況，進一步揭示加筋地基的加筋機理和

5、破壞模式，從而對加筋地基進行了更為全面的認識。 由于前人已對水平加筋地基加筋深度DR、加筋間距d、加筋體長度L和頂層加筋深度U進行了大量的研究，得出了很多研究成果，已形成基本一致的認識，本文重點對布筋形式對承載力性能的影響進行研究，主要研究了不同加筋體長度(分為上長下短和上短下長兩種)加筋、包裹式加筋、包圍式加筋和加筋體邊緣與基礎(chǔ)一側(cè)成角度的加筋這幾種布筋形式對地基承載力的影響。前人對豎向加筋進行的研究很少，缺乏對豎向加筋的認識

6、，本文重點對豎向加筋長度(L)、加筋距離(X)、頂間距(U)和傾斜(θ)加筋幾種因素對地基承載力特性和變形破壞的影響進行研究。 顆粒流方法是一種細觀力學的分析方法及數(shù)值模擬途徑，從研究散體介質(zhì)的細觀力學特性出發(fā)，使數(shù)值模擬模型的力學特性逼近實際試驗材料的力學特性，克服了傳統(tǒng)連續(xù)介質(zhì)力學模型的宏觀連續(xù)性假設(shè)。用PFC2D程序生成了試驗?zāi)Ｐ?，對水平加筋和豎向加筋的典型試驗進行了模擬分析，獲得了基礎(chǔ)受豎向荷載過程中地基土的位移場、應(yīng)力