【摘 要】
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红粘土是主要分布在我国川东、广西、云南和贵州等西南地区的一种特殊土体,随着我国经济的快速发展和西部战略的实施,红粘土工程已成为我国现代化工程建设中的重要部分。地基承载力问题作为岩土工程中的重要课题之一,存在未考虑真实初始应力状态而导致计算结果偏大、工程设计偏危险等问题。基于此,本文通过资料调研、室内试验、数值模拟、拟合分析等研究手段,较为详细地研究了考虑应力状态的红粘土地基承载性能和承载力确定方法
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红粘土是主要分布在我国川东、广西、云南和贵州等西南地区的一种特殊土体,随着我国经济的快速发展和西部战略的实施,红粘土工程已成为我国现代化工程建设中的重要部分。地基承载力问题作为岩土工程中的重要课题之一,存在未考虑真实初始应力状态而导致计算结果偏大、工程设计偏危险等问题。基于此,本文通过资料调研、室内试验、数值模拟、拟合分析等研究手段,较为详细地研究了考虑应力状态的红粘土地基承载性能和承载力确定方法,对实际工程具有一定的借鉴作用。具体研究工作和成果:包括以下四个方面:(1)研究确定红粘土地基承载性能方面的成果及存在的不足。目前已有的确定地基承载力等方法,均忽略了土体初始应力状态影响,后国内学者在考虑这一条件后提出新的近似公式,但未针对红粘土土体特性作针对性分析。(2)分析红粘土基本力学性质和工程特性。总结出红粘土地区常见的工程问题,并结合这些问题分析现有确定红粘土地基承载力方法的不足之处。并通过室内试验测定所取土体样本的土体参数。(3)研究考虑应力状态的红粘土承载性能。通过大型通用有限元分析软件ABAQUS建立模型,并对贵州地区红粘土物理力学参数的调研和基于室内土工试验的数据支撑,对比K0=1时与考虑真实初始应力状态两种不同情况下的荷载-沉降曲线、土体应力分布和红粘土地基破坏模式等。在此基础上,收集了8种静止土压力系数K0的计算方法,对比考虑红粘土真实初始应力状态,深入分析了红粘土内摩擦角、黏聚力、基础尺寸和基础宽度变化时不同静止土压力系数K0计算方法对红粘土地基承载性能的影响差异。进一步作了内摩擦角、黏聚力、基础尺寸和基础宽度变化及考虑上硬下软时地基承载性能的影响分析,对类似红粘土工程具有较好的借鉴意义。(4)研究红粘土地基承载力确定方法。基于前面的考虑应力状态的红粘土地基承载性能的研究,采用目前较为广泛应用的双曲线模型和指数模型分别对考虑真实初始应力状态的红粘土荷载-沉降曲线进行拟合分析,相比较得到指数模型更为适合预测红粘土地基极限承载力,并分析内摩擦角、黏聚力、基础尺寸和基础宽度变化时对指数模型中沉降衰减因子的影响。通过对数值模拟计算结果相比较,对指数模型预测承载力结果进行修正,并基于对基础沉降变形允许值的考虑,提出了红粘土地基承载力的确定方法,为实际工程提供了参考依据。
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