地基稳定性的分区与分步耦合分析及有限元二次开发

发布时间：2020-05-12 10:59

【摘要】：地基稳定性是一个经历弹塑性变形、变形局部化、剪切带形成、地基失稳破坏等多个阶段的多尺度渐进破坏发展过程,各个阶段的强度及变形特性取决于不同几何尺度的物理机制。经典地基极限承载力理论公式和理想弹塑性有限元法基于宏观连续介质力学理论,不能反映地基失稳过程的非连续特征,而且有限元法存在网格依赖性问题。与之相反,离散元法能够较好地捕捉颗粒间接触分离、颗粒转动与飞离等细观行为,但工程模型计算量巨大、计算效率低。分区与分步耦合分析法是再现地基渐进失稳破坏的有效手段。本文以地基稳定性为研究对象,从宏细观尺度分析有限元地基模型和离散元地基模型压缩、剪切破坏过程的宏细观变化,并开展数值模拟方法研究,主要研究成果如下:(1)通过室内三轴试验参数分析及蒙特卡罗有限元分析结果,探究抗剪强度指标的变异性对地基稳定性及承载力的敏感性,并且借此分析不同数值方法计算结果存在异同点的原因,讨论宏细观力学参数标定问题。(2)利用ABAQUS软件进行有限元地基模型的稳定性分析,通过记录不同基础沉降下地基的承载力及变形性状,揭示地基渐进破坏过程的宏观变化,并分析网格依赖性问题。(3)利用PFC软件分别采用分级荷载加载法和线性位移加载法进行离散元地基模型的稳定性分析,从颗粒位移场、转角场、速度场、接触与力链等细观现象来揭示地基渐进破坏过程的细观破坏机理,并且从承载力、滑动面、计算效率等方面对比有限元法和离散元法的优劣势。(4)应用FDM-DEM分区耦合分析法、基于理想弹塑性模型和土体损伤模型的分步耦合分析法于地基稳定性多尺度分析,从耦合界面的应力及位移连续性来验证多尺度分析法的合理性及有效性。(5)根据本文不同数值模拟方法的结果,讨论承载力及变形差异的内在原因,并将对应的地基极限承载力与经典地基极限承载力理论公式计算结果对比。
【图文】：

第一章 绪论程中应力应变、塑性区发展、剪切带演化与贯通等行为，不能完全反，而且计算结果往往高估地基的极限承载力，故存在较大的局限性。移线法线是指理想刚塑性体在塑性极限平衡状态下土体平面内沿滑移方向线法通过求解土体微分极限平衡方程，获得地基土极限平衡状态下大切应力方向的轨迹线得到滑移线场，条形基础范围内计算所得的边限承载力。Prandtl 推导的条形刚性基础荷载作用下黏土地基的地基极是在图 1-1 所示滑移线场的基础上实现。随后，Hill 等人分别建立了的解。Terzaghi、Meyerhof、Hansen 等学者建立的极限承载力公式推滑移线法的结果，如以滑移线法得出的滑动面作为极限平衡法分析的

华南理工大学硕士学位论文试验原理 2-1 所示，，试验仪器为全自动应变控制式三轴压缩仪，试验围压由围压可达到 800kPa。三轴压缩仪的优点是能很好地控制排水条件晰试样应力状态，三轴压缩试验的原理就是在施加围压时，严格排水条件，在对试样施加一定轴向应变速率过程中不断监测试样数。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU470

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本文编号：2660112