基于改进岩基载荷试验及位移反分析的泥岩承载力研究

发布时间：2017-10-18 04:12

  本文关键词：基于改进岩基载荷试验及位移反分析的泥岩承载力研究

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【摘要】：地基承载力是地基及基础工程的重要设计依据,也是工程实践中较为关注的问题,尤其是泥岩等软岩的地基承载力问题。由于泥岩的特殊性,规范所建议方法往往不能完整真实的反映其承载力特征,这便导致在使用以此方法确定的泥岩地基承载力时,投入在地基处理或基础工程上的成本大大增加。本论文在规范所建议的确定岩石地基承载力试验方法的基础上,改进了岩基载荷试验,模拟施加上覆土层荷载,研究在一定的边载作用(深度条件)下,泥岩地基承载力的变化特征并尝试得出泥岩地基承载力的深度修正系数,然后对比分析室内单轴抗压强度试验与载荷试验结果之间的经验关系;由于客观条件的限制,无法获得大量的改进岩基载荷试验数据,故采用数值模拟的方法研究泥岩地基承载力;再采用有限差分法和位移反分析理论,引入支持向量机和粒子群优化算法到载荷试验的模拟中来,反演泥岩力学参数,得出在不同的边载作用(深度条件)下,泥岩地基承载力的变化规律。取得的主要成果如下:(1)在施加200kPa边载的条件下,泥岩的承载力较无边载时的承载力有了0.7~0.9倍的提升,泥岩有进行深度修正的必要,并通过规范建议的公式推导反算深度修正系数。结合室内岩石单轴抗压强度试验的结果,根据规范方法反算折减系数与规范的建议的折减系数值相比较,认为规范的建议值偏保守,在确定成都泥岩地基承载力采用室内单轴抗压强度试验时,折减系数可适当提高。(2)采用数值方法模拟现场岩基载荷试验,模拟试验的p-s、lgp-s曲线图、位移矢量图和塑性区图分析表明,由于边载的荷载作用,限制了泥岩破坏往两侧的发展,迫使应力应变往更深和更远的区域延伸,从而使能发挥承载力的泥岩岩体的范围增大。在荷载作用下,弹性变形和塑性阶段也相应的延长,致使达到泥岩整体的承载力提高的目的。(3)采用位移反分析的方法反演泥岩参数,应用基于PSO优化算法下的ν-SVR支持向量机,通过载荷试验量测位移外推预测的“最优”泥岩参数,采用这组参数模拟计算的结果p-s曲线能与现场试验达到很好的拟合。(4)利用反演参数模拟不同边载条件下的岩基载荷试验,从模拟试验结果可以看出,泥岩的比例界限荷载和极限荷载都会随着边载的增大而增大,但增大的趋势是趋于一个最大值,说明在边载增加到一定程度后,泥岩的比例界限荷载和极限荷载将不再增大;深度修正系数随着边载的增大呈现出减小的趋势。并根据试验结果得出泥岩承载力深度修正系数及修正公式。
【关键词】：泥岩地基承载力 改进岩基载荷试验 深度修正 折减系数 位移反分析
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU45
【目录】：

• 摘要4-6
• abstract6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 选题依据及研究意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 软岩地基承载力研究现状11-13
• 1.2.2 位移反分析研究现状13-14
• 1.3 主要研究内容、研究思路及技术路线14-17
• 1.3.1 主要研究内容14-15
• 1.3.2 研究思路及技术路线15-17
• 第2章 岩石地基承载力的确定方法17-24
• 2.1 岩石地基承载力确定方法17-22
• 2.1.1 理论计算方法17-19
• 2.1.2 规范建议的方法19-20
• 2.1.3 工程经验类比法20-21
• 2.1.4 数值模拟21-22
• 2.2 各方法的缺陷和不足22-23
• 2.3 小结23-24
• 第3章 改进岩基载荷试验在泥岩承载力中的应用24-32
• 3.1 工程地质特征24-26
• 3.1.1 场地地形地貌24
• 3.1.2 场地地层条件24-25
• 3.1.3 泥岩试验结果统计25-26
• 3.2 改进岩基载荷试验设计26-27
• 3.3 试验结果分析27-31
• 3.3.1 岩石地基载荷试验结果分析27-28
• 3.3.2 深度修正系数确定28-30
• 3.3.3 单轴抗压强度试验折减系数取值分析30-31
• 3.4 小结31-32
• 第4章 岩基载荷试验FLAC数值模拟32-44
• 4.1 FLAC软件简介32-34
• 4.1.1 FLAC软件的优缺点32-33
• 4.1.2 FLAC的计算模式及本构模型33-34
• 4.2 载荷试验FLAC模拟分析34-37
• 4.2.1 模型建立35-37
• 4.2.2 静力加载计算37
• 4.3 FLAC模拟结果分析37-43
• 4.3.1 模拟试验与现场试验结果对比分析37-39
• 4.3.2 施加边载与未施加边载模拟试验结果对比分析39-43
• 4.4 小结43-44
• 第5章 位移反分析在载荷试验模拟中的应用44-65
• 5.1 位移反分析理论简介44-45
• 5.2 支持向量机理论45-50
• 5.2.1 支持向量机（SVM）45-48
• 5.2.2 ν-SVR支持向量机48-50
• 5.3 粒子群优化算法50-53
• 5.3.1 粒子群算法理论50-51
• 5.3.2 粒子群算法的参数优化51-53
• 5.4 泥岩力学参数反分析53-59
• 5.4.1 数据实验环境55
• 5.4.2 正交试验设计与样本构造55-58
• 5.4.3 训练及预测58-59
• 5.5 不同边载条件下泥岩承载力研究59-64
• 5.5.1 模拟试验结果与现场试验结果对比59-60
• 5.5.2 不同边载下的泥岩承载力变化特征60-63
• 5.5.3 泥岩承载力修正公式的讨论63-64
• 5.6 小结64-65
• 结论65-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-71
• 攻读学位期间取得学术成果71

【参考文献】

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本文编号：1052864