考虑软土侧向变形的简化沉降计算方法研究

发布时间：2017-09-04 07:18

  本文关键词：考虑软土侧向变形的简化沉降计算方法研究

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【摘要】：由于软土变形大,要合理准确计算其沉降目前仍是一个难题,即使使用有限元数值方法和复杂的本构模型,也难以准确计算,原因在于本构模型的参数难以符合实际。在实际工程中,软土地基的沉降计算采用的是一维应力状态下的压缩模量应用于分层总和法中的计算方法,该方法不能反应原位状态下的土的应力应变关系,因此在此计算结果的基础上乘以1.1~1.7的经验系数,以修正计算误差。随着工程技术的发展,对沉降计算精度要求的越来越高,传统的计算方法已不适应技术的发展,有必要发展一种应用方便、计算精度高的计算方法,以适应工程技术的发展的需要。影响软土地基沉降计算精度的主要原因是一维应力状态下的计算模型未能考虑侧向变形引起的沉降。为此,本文在广义胡克定律的基础上推导出可考虑侧向变形的计算方法,把软土地基沉降分为有侧限的压缩沉降Sc和侧向变形产生的沉降Sd两部分,前者采用传统的e-p曲线分层总和法计算,后者采用基于e-p曲线和邓肯-张(Duncan-Chang)本构模型的概念求取非线性割线模量Ep应用分层总和法计算,这样就可以由e-p曲线进行考虑软土侧向变形的非线性沉降计算。鉴于工程中初始孔隙比e_0和压缩模量E_(s1-2)(压力为100kPa和200kPa对应的压缩模量)是常用的参数,相对稳定且可较好反映软土的特性。本文建立了e_0和E_(s1-2)与压缩指数Cc的关系,从而建立与e-lgp曲线的关系。e-lgp为线性关系,从e-lgp的线性关系可以反映e-p的非线性关系。因此,可求出不同应力水平下的压缩模量E_(si),通过以上方法分别用于求有侧限的压缩沉降Sc和侧向变形产生的沉降Sd的计算中。本文提出的计算方法,既保证了计算的精度,又符合工程的易用性原则。主要体现在:(1)通过相对简单可靠且易于获得的参数计算,只需要土体强度参数c、φ和变形参数e_0、E_(s1-2),避免了复杂的本构模型带来的误差。(2)在传统一维固结理论的基础上,考虑了侧向变形产生的沉降,理论更合理。另外,为了提高计算效率和计算精度,本文基于以上方法在Microsoft Visual Studio平台上开发了一套软土沉降计算软件。最后,本文通过了实例验证了方法的可行性。
【关键词】：软土沉降 侧向变形 e-p曲线 割线模量 压缩模量Esi的确定方法
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU433
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-27
• 1.1 研究背景、目的和意义11
• 1.2 软土地基沉降计算国内外的研究现状11-19
• 1.2.1 简介11-13
• 1.2.2 单向压缩变形13-16
• 1.2.3 平面应变下的压缩变形16-17
• 1.2.4 三向压缩变形17-19
• 1.3 软土沉降变形计算的其它方法19-24
• 1.3.1 经验公式法19-22
• 1.3.2 反演分析法22-23
• 1.3.3 数值模拟法23-24
• 1.4 现有计算方法存在的问题24
• 1.5 本文的主要工作24-27
• 第二章 软土的基本概念与沉降机理27-37
• 2.1 软土的定义27-28
• 2.1.1 软土的分类及分布27-28
• 2.1.2 软土的矿物组成28
• 2.1.3 软土的成因28
• 2.2 软土的工程性质28-29
• 2.3 软土地基中的应力状态29-32
• 2.3.1 有限元建模说明30
• 2.3.2 按弹性法计算30-31
• 2.3.3 基于Duncan-Chang（E-ν）计算31-32
• 2.3.4 小结32
• 2.4 软土的变形特性32-36
• 2.4.1 软土的压缩性32-33
• 2.4.2 引起软土变形的有效应力33-36
• 2.5 本章小结36-37
• 第三章 不同应力水平下的压缩模量E_(si)的确定方法37-45
• 3.1 前言37
• 3.2 方法一37-43
• 3.2.1 点B坐标推导38
• 3.2.2 原位压缩指数C_(cf)推导38-39
• 3.2.3 压缩模量E_(si)推导39-40
• 3.2.4 欠固结土的不同应力水平下的压缩模量E_(si)40-42
• 3.2.5 欠固结土的不同应力水平下的压缩模量E_(si)42-43
• 3.3 方法二43
• 3.4 两种方法对比43-44
• 3.5 本章小结44-45
• 第四章 软土地基考虑侧向变形沉降计算方法45-53
• 4.1 前言45-46
• 4.2 割线模量法46-50
• 4.2.1 割线模量推导46-48
• 4.2.2 软土地基沉降全量计算方法48-49
• 4.2.3 加载速率的考虑49-50
• 4.2.4 应力水平修正50
• 4.2.5 软土考虑固结过程的沉降计算方法50
• 4.3 本章小结50-53
• 第五章 实用计算方法在实际工程中的应用53-75
• 5.1 工程概况53-56
• 5.2“不同应力水平下的压缩模量E_(si)的确定方法”的准确性验证56-58
• 5.2.1 已知完整的e-p曲线56
• 5.2.2 通过第二节中的方法一计算56-57
• 5.2.3 通过第二节中的方法二计算57-58
• 5.3 软土地基全量的计算方法”验证58-74
• 5.3.1 方法一：规范计算方法58-61
• 5.3.2 方法二：根据e-p曲线增量计算方法61-66
• 5.3.3 方法三：根据e-p曲线的全量计算方法66-68
• 5.3.4 方法四：据E_(s1-2)拟合e-lgp曲线且用于全量计算方法68-70
• 5.3.5 方法五：据E_(s1-2)拟合e-p曲线且用于全量计算方法70-72
• 5.3.6 五种计算方法对比72-74
• 5.4 本章小结74-75
• 第六章 软土沉降计算软件75-85
• 6.1 前言75
• 6.2 软土沉降计算软件简介75-81
• 6.2.1 软件界面75-80
• 6.2.2 计算逻辑80-81
• 6.3 实例81-84
• 6.4 本章小结84-85
• 结论与展望85-87
• 结论85
• 展望85-87
• 参考文献87-91
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果91-92
• 致谢92-94
• 答辩委员会对论文的评定意见94

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本文编号：790085