基于上限有限元法的下伏溶洞地基极限承载力分析

发布时间：2018-06-30 05:51

  本文选题：地基基础 + 溶洞　； 参考：《水利学报》2015年S1期

【摘要】：简要地介绍上限有限元法的基本原理与计算过程,结合岩溶区下伏溶洞地基受力特点,提出合理的计算假定,建立了一个可考虑多种主要因素影响的数值计算模型,利用上限有限元法,计算出了多种工况下的地基极限承载力上限解,并分析溶洞顶板厚度、溶洞宽度和内摩擦角对地基极限承载力的影响规律。最后,在对大量能量耗散图和速度场图分析的基础上,提出三类典型的下伏溶洞地基破坏模式。研究结果表明,地基极限承载力随着内摩擦角和溶洞顶板厚度的增大而增大,随着溶洞宽度的增大而减小;当溶洞顶板厚度较小时,内摩擦角对地基承载力影响较小,当内摩擦角较大时,溶洞宽度和溶洞顶板厚度对地基承载力的影响才显著;岩溶区下伏溶洞地基存在冲切破坏、冲切剪压破坏和Prandtl破坏三类破坏模式。
[Abstract]:This paper briefly introduces the basic principle and calculation process of upper limit finite element method, combining with the stress characteristics of underground karst cave foundation, puts forward a reasonable calculation assumption, and establishes a numerical calculation model which can take into account the influence of many main factors. By using the upper limit finite element method, the upper limit solutions of the ultimate bearing capacity of the foundation under various working conditions are calculated, and the influences of the roof thickness, the width of the cave and the angle of internal friction on the ultimate bearing capacity of the foundation are analyzed. Finally, on the basis of the analysis of a large number of energy dissipation diagrams and velocity field diagrams, three typical failure modes of the underlying cavern foundation are proposed. The results show that the ultimate bearing capacity of the foundation increases with the increase of the internal friction angle and the thickness of the roof of the cavern, and decreases with the increase of the width of the cavern, and the influence of the angle of internal friction on the bearing capacity of the foundation is small when the thickness of the roof of the cave is small. When the angle of internal friction is large, the width of the cave and the thickness of the roof of the cave have significant influence on the bearing capacity of the foundation, and there are three kinds of failure modes under the karst area: punching shear failure, punching shear compression failure and Prandtl failure.
【作者单位】： 湖南大学岩土工程研究所;
【基金】：国家自然科学基金资助项目(51278187)
【分类号】：TU470

【参考文献】

相关期刊论文 前3条

1 刘之葵,梁金城,朱寿增,谭景和;岩溶区土洞地基稳定性分析[J];水文地质工程地质;2003年03期

2 刘庭金;李元海;;有空洞地基破坏过程的试验和数值模拟[J];土工基础;2008年02期

3 赵明华;邱志博;张锐;;岩溶区地基极限承载力上限有限元数值模拟分析[J];水文地质工程地质;2014年06期

【共引文献】

相关期刊论文 前10条

1 王启智;球形空洞地基稳定性分析[J];四川建筑科学研究;2005年04期

2 谢生祥;暴秀芹;王媛媛;;岩溶顶板安全处理厚度研究[J];工程勘察;2010年S1期

3 孙映霞;张智浩;王金安;;岩溶区桩基破坏模式研究及稳定性分析[J];工业建筑;2012年09期

4 彭富强;袁昕;袁航;;娄新高速复杂地质边坡治理研究及稳定性分析[J];铁道科学与工程学报;2013年04期

5 王春和;胡通海;崔海涛;赵翠荣;陈光;;探地雷达技术用于地下空洞塌陷灾害探测的创新与实践[J];测绘通报;2013年S2期

6 张俊萌;方从启;朱俊峰;;桩基下岩溶顶板稳定性有限元阶段分析[J];工程地质学报;2014年01期

7 王洪涛;李术才;王琦;苗素军;江贝;;非线性破坏准则下水平浅埋条形锚板抗拔承载力的极限分析[J];工程力学;2014年02期

8 赵勇;;岩溶顶板稳定性验算[J];工程与建设;2014年02期

9 郑杰圣;;深层平板载荷试验在全风化花岗岩中的应用[J];福建建设科技;2014年04期

10 刘江波;;海屯高速火山熔岩空洞地基极限承载力分析[J];中外公路;2014年03期

相关会议论文 前3条

1 孙永帅;胡瑞林;贾苍琴;王贵和;周武平;;降雨条件下边坡角度对边坡稳定性影响的数值模拟研究[A];2014年全国工程地质学术大会论文集[C];2014年

2 刘振;;海马箐水库输水隧洞1~#施工支洞涌水量估算[A];云南省水利学会2014年度学术交流会论文集[C];2014年

3 王滔;赵学理;齐普荣;;部分变形的推移式滑坡稳定性分析研究[A];陕西环境地质研究——2014年陕西省地质灾害防治学术研讨会论文集[C];2014年

相关博士学位论文 前10条

1 王桂林;岩石洞室地基稳定性研究[D];重庆大学;2004年

2 杨宜章;岩溶和空区上方地基承载特性的研究[D];中南大学;2007年

3 刘希灵;基于激光三维探测的空区稳定性分析及安全预警的研究[D];中南大学;2008年

4 冯兴隆;自然崩落法矿岩工程质量数字化评价及模拟技术研究[D];中南大学;2010年

5 谭志宏;岩溶区隐伏空洞对路桥工程稳定性影响的研究[D];东北大学;2008年

6 吴进良;多级边坡公路荷载及变幅水位作用下的超高路堤稳定性研究[D];重庆大学;2013年

7 张爱霞;方形桩靴自升式平台地基极限承载力及结构抗穿刺研究[D];大连理工大学;2013年

8 赵权利;缓倾滑坡中承压水作用机理研究[D];浙江大学;2013年

9 雷金山;广州地铁隐伏型岩溶地基稳定性分析及充填处理技术研究[D];中南大学;2014年

10 张道兵;深埋硐室围岩压力上限解与结构体系可靠度[D];中南大学;2014年

相关硕士学位论文 前10条

1 王斌;浅层地表缺陷动力探测技术研究[D];郑州大学;2010年

2 李庆冰;橡胶水泥土动力特性的试验研究[D];沈阳建筑大学;2011年

3 黄俊杰;南昆线猪场5号大桥线路病害监测与主要影响因素研究[D];西南交通大学;2010年

4 杨学英;车辆荷载作用下含孔洞岩盐路基稳定性的无网格分析[D];山东大学;2005年

5 李仁江;溶洞顶板极限承载力研究[D];中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所）;2006年

6 张伟;岩溶地区输电塔地基的变形破坏机理研究[D];重庆大学;2007年

7 彭世寿;岩溶地区路基土洞勘察方法及处治措施适宜性研究[D];贵州师范大学;2007年

8 付博;昆明小哨机场航站楼区岩溶发育特征及地基稳定性评价[D];成都理工大学;2008年

9 刘培慧;基于应力边界法厚大矿体采场结构参数数值模拟优化研究[D];中南大学;2009年

10 谢石中;工程岩体质量可视化评价及其在某矿山的应用[D];中南大学;2008年

【二级参考文献】

相关期刊论文 前7条

1 谭鄳益;广西覆盖型岩溶区土层崩解机理研究[J];工程地质学报;2001年03期

2 郭峰,孙康,王爱民,曾继华;冲切破坏理论在浅埋溶洞顶板的利用探讨[J];贵州大学学报(自然科学版);2002年03期

3 陈余道,朱学愚,蒋亚萍;粘性土土洞形成的水化学侵蚀实验[J];水文地质工程地质;1997年01期

4 刘之葵,梁金城,朱寿增,谭景和;岩溶区土洞地基稳定性分析[J];水文地质工程地质;2003年03期

5 姜玉平;陈征宙;毕港;蒋鑫;;基于极限分析法的边坡临界高度及稳定性研究[J];水文地质工程地质;2012年02期

6 刘庭金;李元海;;有空洞地基破坏过程的试验和数值模拟[J];土工基础;2008年02期

7 李元海,朱合华,上野胜利,望月秋利;基于图像分析的实验模型变形场量测标点法[J];同济大学学报(自然科学版);2003年10期

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 钟岱辉,马玉梅;地基极限承载力的参数敏感性分析[J];工业建筑;2005年S1期

2 蒋益平;熊巨华;;方形和圆形基础地基极限承载力分析[J];岩土力学;2005年12期

3 邹广电,蒋婉莹;复杂地基极限承载力的数值模拟[J];工程力学;2005年02期

4 王燕,李夕兵;软土地基极限承载力的多重动态灰色预测[J];岩土工程界;2005年04期

5 廖化荣;赵宇澝;王占华;;地基极限承载力确定方法的分析与评价[J];中山大学研究生学刊(自然科学、医学版);2005年02期

6 刘陕南;黄绍铭;梁志荣;岳建勇;洪昌地;陈国民;侯胜男;;上海软土天然地基极限承载力的试验研究与分析[J];建筑结构;2009年S1期

7 陈榕;栾茂田;郝冬雪;赵维;;加筋地基极限承载力的变分解法[J];岩土工程学报;2010年05期

8 欧阳晋文;;有限厚度土层上的地基极限承载力研究[J];广东建材;2010年06期

9 杨京方;曹永华;黄传志;;矩形基础地基极限承载力计算理论探讨[J];中国港湾建设;2010年06期

10 闫澍旺;刘晓强;颜英;;掩埋土体对地基极限承载力的贡献研究[J];勘察科学技术;2011年04期

相关会议论文 前7条

1 赵银国;;岩质边坡坡肩地带地基极限承载力初解[A];重庆岩石力学与工程学会第一届学术讨论会论文集[C];1992年

2 刘陕南;黄绍铭;梁志荣;岳建勇;洪昌地;陈国民;侯胜男;;上海软土天然地基极限承载力的试验研究与分析[A];建筑结构（2009·增刊）——第二届全国建筑结构技术交流会论文集[C];2009年

3 周桂阳;宰金珉;张树俊;;基于希尔挤出图的理想松散土地基极限承载力精确解[A];第16届全国结构工程学术会议论文集（第Ⅱ册）[C];2007年

4 李正良;沈治宇;盛焕明;;斯肯普顿地基极限承载力公式的滑移线理论解析[A];第八届全国结构工程学术会议论文集（第Ⅰ卷）[C];1999年

5 李其廉;赵玉龙;;地基极限承载力探讨[A];中国土木工程学会土力学及基础工程学会地基处理学术委员会第四届地基处理学术讨论会论文集[C];1995年

6 宋建波;彭雄武;陈龙;;岩体地基极限承载力研究成果简介[A];贵州省岩石力学与工程学会2010年学术年会论文集[C];2010年

7 杨峰;阳军生;付黎龙;;地基极限承载力系数N_γ确定的刚性滑块极限分析上限法研究[A];第17届全国结构工程学术会议论文集（第Ⅱ册）[C];2008年

相关博士学位论文 前2条

1 张爱霞;方形桩靴自升式平台地基极限承载力及结构抗穿刺研究[D];大连理工大学;2013年

2 张其一;复合加载模式下地基极限承载力与安定性的理论研究及其数值分析[D];大连理工大学;2008年

相关硕士学位论文 前7条

1 林熠钿;基于极限平衡分析的圆形浅基础地基极限承载力的理论解[D];中南大学;2010年

2 杨江海;考虑基底粗糙度的地基极限承载力分析[D];同济大学;2007年

3 李立桁;地基极限承载力的弹塑性有限元分析[D];中南大学;2007年

4 聂勇;方形浅基础地基极限承载力的理论新解及数值模拟[D];中南大学;2010年

5 接金宝;有限元边坡稳定分析方法在地基承载力问题中的应用[D];大连理工大学;2000年

6 王磊;粘性土中大直径筒型基础地基极限承载力研究[D];天津大学;2012年

7 刘拴奇;条形基础加筋地基与圆形基础地基极限承载力计算方法研究[D];合肥工业大学;2014年

，

本文编号：2085190