地基变形特性研究及其在平板载荷试验中的应用
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摘要
本文以平板载荷试验为主要测试手段，对地基土体的变形及沉降特性进行了较系统的研究，探讨了地基在均布荷载下的变形与沉降规律，完善了现有荷载试验测试技术中的一些不足。研究内容包括：
1、测试了天然地基、复合地基在不同压板形状及尺寸下承压板下及周围地基土体的沉降，并做了数据计算分析；
2、利用弹性理论方法和FORTRAN程序分析计算了三维地基土体在矩形均布荷载下任意位置点的应力及变形；
3、利用滑移线方法分析了均布荷载下土体的变形范围问题；
4、应用ANSYAS大型有限元分析软件，结合工程实例，模拟分析了三维弹塑性地基土体在方形均布荷载下的变形特性，并对地基沉降计算方法进行了工程验算。
5、将以上分析结果进行对比讨论，提出了有益于地基变形分析与提高载荷试验测试技术精度的合理建议。
By using the method of plate load test, the deformation and settlement characteristics of foundation soils are systematically studied in this paper and the rules of deformation and settlement under homogeneously distributed load are discussed, which can complete the insufficiency of test technology in load test. The content includes followings:
1. The settlement all round the plate which is different in shape and size are tested with crude foundation and composite foundation and the datum are calculated and analyzed;
2. The stress and deformation in any spots of 3D foundation soils which is under rectangular homogeneously distributed load are calculated and analyzed by methods of elastic theory and FORTRAN program;
3. The scope of foundation soils deformation under rectangular homogeneously distributed load is analyzed by the use of slide and move thread theory;
4. By using the finite element analysis software of ANSYS, with engineering examples, the deformation characteristics of 3D elastic-plastic foundation soils under rectangular homogeneously distributed load are imitated and analyzed, at the same time, the method of settlement calculation of soils is checked.
5. By contrasting and discussing the analysis results above, this paper put forwards proposals that are useful for foundation deformation analysis and improving the test precision of load test.
1、测试了天然地基、复合地基在不同压板形状及尺寸下承压板下及周围地基土体的沉降，并做了数据计算分析；
2、利用弹性理论方法和FORTRAN程序分析计算了三维地基土体在矩形均布荷载下任意位置点的应力及变形；
3、利用滑移线方法分析了均布荷载下土体的变形范围问题；
4、应用ANSYAS大型有限元分析软件，结合工程实例，模拟分析了三维弹塑性地基土体在方形均布荷载下的变形特性，并对地基沉降计算方法进行了工程验算。
5、将以上分析结果进行对比讨论，提出了有益于地基变形分析与提高载荷试验测试技术精度的合理建议。
By using the method of plate load test, the deformation and settlement characteristics of foundation soils are systematically studied in this paper and the rules of deformation and settlement under homogeneously distributed load are discussed, which can complete the insufficiency of test technology in load test. The content includes followings:
1. The settlement all round the plate which is different in shape and size are tested with crude foundation and composite foundation and the datum are calculated and analyzed;
2. The stress and deformation in any spots of 3D foundation soils which is under rectangular homogeneously distributed load are calculated and analyzed by methods of elastic theory and FORTRAN program;
3. The scope of foundation soils deformation under rectangular homogeneously distributed load is analyzed by the use of slide and move thread theory;
4. By using the finite element analysis software of ANSYS, with engineering examples, the deformation characteristics of 3D elastic-plastic foundation soils under rectangular homogeneously distributed load are imitated and analyzed, at the same time, the method of settlement calculation of soils is checked.
5. By contrasting and discussing the analysis results above, this paper put forwards proposals that are useful for foundation deformation analysis and improving the test precision of load test.
引文
[1] 顾宝和，周红，朱小林，深层平板静力载荷试验测定土的变形模量，工程勘察，2000年4期
[2] 《建筑地基基础设计规范》，GB50007-2002，北京：中国建筑工业出版社，2002
[3] Mindlin R D. Force at a point in the interior of a semi-infinite solid, Physics,1936: 195～202
[4] Poulos H G & Davis E H. Pile foundation analysis and deign, New York: John Wiely and Sons. 1980
[5] 王士杰，张梅，张吉占，对Mindlin解求地基附加应力的进一步探讨，四川建筑科学研究，2000年3月
[6] 王士杰，张梅，张洪敏等，关于BOUSSINESQ取代MINDLIN解条件的探讨，河北农牧业大学学报，2002年7月
[7] Burmister D M. The general theory of stresses and displacement in layered soil systems. Appl. Phys., 1945,16,89～96,126～127,296～302
[8] 王凯，N层弹性连续体系在圆形均布垂直荷载作用下的力学计算，土木工程学报，1982年6月，第15卷第2期
[9] 张子明，用初始函数法计算多层地基的位移和应力，岩土工程学报，1986年7月，第3卷第4期
[10] 钟阳，王哲人，郭大智，求解多层弹性半空间轴对称问题的传递矩阵法，土木工程学报，1992年12月，第25卷第6期
[11] 艾智勇，弹性层状理论及其在桩筏基础中的应用研究，同济大学申请博士学位论，1999年5月
[12] 王杰光，刘宝臣，层状地基附加应力分布特性及最终沉降量计算新方法，第六届全国地基处理学术讨论会暨第二届全国基础基坑工程学术讨论会论文集，温州，2000
[13] 关于土地基在均布荷载下变形特性的讨论，乌家兰，住宅科技，2001．12
[14] 张留芳，处理相邻建筑物地基沉降影响的方法，工程建设与档案，2003，2
[15] 龚晓南，复合地基理论及工程应用，中国建筑工业出版社，2002
[16] 俞促泉，李少青，土工织物加固堤基的离心模型试验，岩土工程学报，1989，11(1)：66～70
[17] Terashi M, Kitazume M. Behaviour of a Fabric Reinforced Clay Ground under an
Embankment. Centrifuge 88, Balkma/Rotterdam, ISBN9061918138.1998:243-250
[18] 谢永利等，应用离心模型试验研究软基变形性状，岩土工程学报，1995年，17(4)：45-50
[19] 费涵昌，王广欣，曹来发，吴一伟，双层地基的变形与沉降，同济大学学报，1995年6月，第23卷，第3期
[20] 包承纲，我国离心模拟试验技术的现状和展望，岩土工程学报，1991年，13(6)：92-97
[21] 屈智炯，土的塑性力学，成都科技大学出版社，1987
[22] 林琼，水泥搅拌桩复合地基试验研究，硕士学位论文，杭州：浙江大学，1989
[23] 张士乔，水泥土的应力应变关系及搅拌桩破坏特性研究，博士学位论文，杭州：浙江大学，1992
[24] 马海龙，费勤发，粉喷桩复合地基的实验研究设计方法，岩土力学，1995，16(3)：49-54
[25] 阎明礼，吴春林，杨军，水泥粉煤灰碎石桩复合地基试验研究，岩土工程学报，1996，18(2)：55-65
[26] A. Asaoka, T. Kodaka, and N. Nozu. Improvement of Deep Soft Clay with Sand Compaction Piles. Proceedings of the internations conference on soft soil engeering. Science Press, Beijing, China, 1993,628～633
[27] h. Oikawa. Y. Miura, and M. Thushima, Disturbance of Soft Clay Layer by Compaction Sand Piles, Proceedings of the internations conference on soft soil engineering. Science Press, Beijing, China, 1993,699～704
[28] I. Juran. and A. Guermazi, Settlement Response of Soft Soils Reinforced by Compacted Sand Column. Journalof Geotechnical Engineering.ASCE, 1988,114(8) :930～943
[29] 盛崇文，碎石桩在软基加固中的应用，软土地基学术讨论会论文选集，北京：水利水电出版社，1980，242-248
[30] 盛崇文，碎石桩复合地基的沉降计算，土木工程学报，1986，19(1)：72-80
[31] 林孔锱，复合地基荷载板面积对试验的影响，第五届土力学及基础工程学术会议论文选集，北京：中国建筑工业出版社，1990，443-448
[32] 段继伟，柔性桩复合地基的数值分析，博士学位论文，杭州：浙江大学，1993；
[33] 段继伟，龚晓南，曾国熙，水泥搅拌桩的荷载传递规律，岩土工程学报，1994，16(4)：1-8
[34] C. F. Leung. And T. S. Tang, Load Distribution in Soft Clay Reinforced by Sand Columns. Proceedings of the internations conference on soft soil engeering. Science
Press, Beijing, China, 1993,779～784
[35] D. T. Bergardo and F. L . Lam. Full Scale Load Test of Granular Piles with Different Desities and Different Proportions of Gravel and Sand on Soft Bangkok Clay. Soils and Poundations. 1987,27(1):86～93
[36] 周玉明，杨洪斌，本构模型在天津软土地区的应用，中国青年学者岩土工程力学及其应用讨论会 论文集，科学出版社，1994
[37] 谢定义，张爱军，复合地基承载特性的计算机模拟分析，第七届土力学及基础工程学术会议论文集，北京：中国建筑工业出版社，1994，326～331
[38] 杨涛，殷宗泽，复合地基沉降的复合本构有限无分析，岩土力学，1998，19(2)：19～25
[39] 张忠坤，殷宗泽，曹正康，复合地基临界桩长的研究，岩土工程学报，1999，21(2)：184～188
[40] 李宁，韩烜，单桩复合地基加固机理数值试验研究，岩土力学，1999，20(4)：42～48
[41] 邢仲星，陈晓平，复合地基力学特性研究及有限无分析，土工基础，2000，14(2)：1～4
[42] 温晓贵，复合地基三维性状数值分析，博士学位论文，杭州：浙江大学，1999
[43] K. Yamamoto, J. Otani, Bearing Capacity Analysis of Reinforced Foundation Ground. Proceedings of the ninth international conference on computer methods and advances in geomechanics. Balkema, 1997,Vol.3,2339～2344
[44] J. B. Jung, T. Moriwaki, N. Sumioka, and O. Kusakable. Numerical Analysis and Nodal Tests of Composite Ground Improved by Partly Penetrated Sand Compaction Piles. Proc. of 2nd international conference on ground improvement techniques. Singapore, 1998,213～220
[45] 《岩土工程勘察规范》GB20021-2001，北京：中国建筑工业出版社，2002
[46] 《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002，北京：中国建筑工业出版社，2002
[47] 理论土力学，沈珠江著，中国水利水电出版社，2000年5月第一版
[2] 《建筑地基基础设计规范》，GB50007-2002，北京：中国建筑工业出版社，2002
[3] Mindlin R D. Force at a point in the interior of a semi-infinite solid, Physics,1936: 195～202
[4] Poulos H G & Davis E H. Pile foundation analysis and deign, New York: John Wiely and Sons. 1980
[5] 王士杰，张梅，张吉占，对Mindlin解求地基附加应力的进一步探讨，四川建筑科学研究，2000年3月
[6] 王士杰，张梅，张洪敏等，关于BOUSSINESQ取代MINDLIN解条件的探讨，河北农牧业大学学报，2002年7月
[7] Burmister D M. The general theory of stresses and displacement in layered soil systems. Appl. Phys., 1945,16,89～96,126～127,296～302
[8] 王凯，N层弹性连续体系在圆形均布垂直荷载作用下的力学计算，土木工程学报，1982年6月，第15卷第2期
[9] 张子明，用初始函数法计算多层地基的位移和应力，岩土工程学报，1986年7月，第3卷第4期
[10] 钟阳，王哲人，郭大智，求解多层弹性半空间轴对称问题的传递矩阵法，土木工程学报，1992年12月，第25卷第6期
[11] 艾智勇，弹性层状理论及其在桩筏基础中的应用研究，同济大学申请博士学位论，1999年5月
[12] 王杰光，刘宝臣，层状地基附加应力分布特性及最终沉降量计算新方法，第六届全国地基处理学术讨论会暨第二届全国基础基坑工程学术讨论会论文集，温州，2000
[13] 关于土地基在均布荷载下变形特性的讨论，乌家兰，住宅科技，2001．12
[14] 张留芳，处理相邻建筑物地基沉降影响的方法，工程建设与档案，2003，2
[15] 龚晓南，复合地基理论及工程应用，中国建筑工业出版社，2002
[16] 俞促泉，李少青，土工织物加固堤基的离心模型试验，岩土工程学报，1989，11(1)：66～70
[17] Terashi M, Kitazume M. Behaviour of a Fabric Reinforced Clay Ground under an
Embankment. Centrifuge 88, Balkma/Rotterdam, ISBN9061918138.1998:243-250
[18] 谢永利等，应用离心模型试验研究软基变形性状，岩土工程学报，1995年，17(4)：45-50
[19] 费涵昌，王广欣，曹来发，吴一伟，双层地基的变形与沉降，同济大学学报，1995年6月，第23卷，第3期
[20] 包承纲，我国离心模拟试验技术的现状和展望，岩土工程学报，1991年，13(6)：92-97
[21] 屈智炯，土的塑性力学，成都科技大学出版社，1987
[22] 林琼，水泥搅拌桩复合地基试验研究，硕士学位论文，杭州：浙江大学，1989
[23] 张士乔，水泥土的应力应变关系及搅拌桩破坏特性研究，博士学位论文，杭州：浙江大学，1992
[24] 马海龙，费勤发，粉喷桩复合地基的实验研究设计方法，岩土力学，1995，16(3)：49-54
[25] 阎明礼，吴春林，杨军，水泥粉煤灰碎石桩复合地基试验研究，岩土工程学报，1996，18(2)：55-65
[26] A. Asaoka, T. Kodaka, and N. Nozu. Improvement of Deep Soft Clay with Sand Compaction Piles. Proceedings of the internations conference on soft soil engeering. Science Press, Beijing, China, 1993,628～633
[27] h. Oikawa. Y. Miura, and M. Thushima, Disturbance of Soft Clay Layer by Compaction Sand Piles, Proceedings of the internations conference on soft soil engineering. Science Press, Beijing, China, 1993,699～704
[28] I. Juran. and A. Guermazi, Settlement Response of Soft Soils Reinforced by Compacted Sand Column. Journalof Geotechnical Engineering.ASCE, 1988,114(8) :930～943
[29] 盛崇文，碎石桩在软基加固中的应用，软土地基学术讨论会论文选集，北京：水利水电出版社，1980，242-248
[30] 盛崇文，碎石桩复合地基的沉降计算，土木工程学报，1986，19(1)：72-80
[31] 林孔锱，复合地基荷载板面积对试验的影响，第五届土力学及基础工程学术会议论文选集，北京：中国建筑工业出版社，1990，443-448
[32] 段继伟，柔性桩复合地基的数值分析，博士学位论文，杭州：浙江大学，1993；
[33] 段继伟，龚晓南，曾国熙，水泥搅拌桩的荷载传递规律，岩土工程学报，1994，16(4)：1-8
[34] C. F. Leung. And T. S. Tang, Load Distribution in Soft Clay Reinforced by Sand Columns. Proceedings of the internations conference on soft soil engeering. Science
Press, Beijing, China, 1993,779～784
[35] D. T. Bergardo and F. L . Lam. Full Scale Load Test of Granular Piles with Different Desities and Different Proportions of Gravel and Sand on Soft Bangkok Clay. Soils and Poundations. 1987,27(1):86～93
[36] 周玉明，杨洪斌，本构模型在天津软土地区的应用，中国青年学者岩土工程力学及其应用讨论会 论文集，科学出版社，1994
[37] 谢定义，张爱军，复合地基承载特性的计算机模拟分析，第七届土力学及基础工程学术会议论文集，北京：中国建筑工业出版社，1994，326～331
[38] 杨涛，殷宗泽，复合地基沉降的复合本构有限无分析，岩土力学，1998，19(2)：19～25
[39] 张忠坤，殷宗泽，曹正康，复合地基临界桩长的研究，岩土工程学报，1999，21(2)：184～188
[40] 李宁，韩烜，单桩复合地基加固机理数值试验研究，岩土力学，1999，20(4)：42～48
[41] 邢仲星，陈晓平，复合地基力学特性研究及有限无分析，土工基础，2000，14(2)：1～4
[42] 温晓贵，复合地基三维性状数值分析，博士学位论文，杭州：浙江大学，1999
[43] K. Yamamoto, J. Otani, Bearing Capacity Analysis of Reinforced Foundation Ground. Proceedings of the ninth international conference on computer methods and advances in geomechanics. Balkema, 1997,Vol.3,2339～2344
[44] J. B. Jung, T. Moriwaki, N. Sumioka, and O. Kusakable. Numerical Analysis and Nodal Tests of Composite Ground Improved by Partly Penetrated Sand Compaction Piles. Proc. of 2nd international conference on ground improvement techniques. Singapore, 1998,213～220
[45] 《岩土工程勘察规范》GB20021-2001，北京：中国建筑工业出版社，2002
[46] 《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002，北京：中国建筑工业出版社，2002
[47] 理论土力学，沈珠江著，中国水利水电出版社，2000年5月第一版