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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 軟黏土上覆硬土層極限承載力室內(nèi)模型試驗(yàn)研究
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 簡(jiǎn)介：
- 對(duì)雙層地基室內(nèi)模型試驗(yàn)分析，研究了軟黏土上覆硬土層厚度變化和水灰比變化對(duì)上覆硬土層軟土地基的極限承載力的影響。水灰比的增加對(duì)增大其極限承載力效果顯著，而厚度的增加對(duì)提高雙層地基極限承載力效果不顯著。文末對(duì)雙層地基的極限承載力進(jìn)行了分析，提出了極限承載力的修正公式，并把計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值做了對(duì)比分析。
- 詳細(xì)介紹：
- 通過(guò)對(duì)雙層地基室內(nèi)模型試驗(yàn)器材和過(guò)程的介紹，研究分析了軟黏土上覆硬土層厚度變化和水灰比變化對(duì)上覆硬土層軟土地基的極限承載力的影響。從剪應(yīng)力作用長(zhǎng)度和抗剪強(qiáng)度兩個(gè)視角分析了這一問(wèn)題，從而發(fā)現(xiàn)水灰比的增加對(duì)增大其極限承載力效果顯著，而厚度的增加對(duì)提高雙層地基極限承載力效果不顯著。文末對(duì)雙層地基的極限承載力進(jìn)行了分析，根據(jù)戴彼茨基關(guān)于不均勻成層土的承載力計(jì)算公式提出了自己的計(jì)算公式，經(jīng)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)值與實(shí)際值相差不超過(guò)10%，對(duì)實(shí)際有指導(dǎo)意義。
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作品專業(yè)信息
撰寫(xiě)目的和基本思路
- 隨著臨港工業(yè)區(qū)有利地質(zhì)條件的匱乏，工程中對(duì)軟弱地基進(jìn)行人工加固形成具有上覆硬土層的雙層地基。對(duì)上覆硬土層進(jìn)行有效的厚度和模量設(shè)計(jì)不僅可以節(jié)省大量建筑資金，而且可以提高施工速度。本文總共分為室內(nèi)試驗(yàn)介紹、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析和承載力公式提出三個(gè)部分。首先通過(guò)對(duì)室內(nèi)模型試驗(yàn)進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)要的介紹，然后依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和相關(guān)理論進(jìn)行分析，最后通過(guò)相關(guān)文獻(xiàn)的閱讀以及該室內(nèi)模型試驗(yàn)的實(shí)際情況提出自己的極限承載力計(jì)算公式。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 該作品以室內(nèi)模型試驗(yàn)為基礎(chǔ)，借助相關(guān)理論對(duì)軟黏土上覆硬土層的承載機(jī)理和承載性能進(jìn)行了分析，從剪應(yīng)力作用長(zhǎng)度和抗剪強(qiáng)度兩個(gè)視角解釋了地基承載力這一問(wèn)題，我們可以了解到軟土上覆硬土層的極限承載力很大一部分是有硬土層的抗剪強(qiáng)度提供的。硬土層的強(qiáng)度增加帶動(dòng)了它的抗剪強(qiáng)度增加，擴(kuò)大了載荷的傳遞范圍，提高了上覆硬土層軟黏土地基的極限承載力。最后根據(jù)戴彼茨基關(guān)于不均勻成層土的承載力計(jì)算公式提出了自己的計(jì)算公式。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 在本文的基礎(chǔ)上，施工和設(shè)計(jì)人員能夠意識(shí)到硬土層對(duì)提高極限承載力的有利作用，促使他們有效利用硬土層的擴(kuò)散作用和封閉作用，了解到上覆硬土層的厚度增大對(duì)提高其極限承載力作用不大，而其水灰比的提高對(duì)提高其極限承載力作用顯著。這可以防止工程上盲目的增大加固土層的厚度以提高地基承載力浪費(fèi)大量工程資金和施工工期的錯(cuò)誤做法，并且提醒施工單位在提高軟黏土地基極限承載力時(shí)可以采取增大加固層水灰比的方法，以減少工程量。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 對(duì)雙層地基室內(nèi)模型試驗(yàn)分析，研究了軟黏土上覆硬土層厚度變化和水灰比變化對(duì)上覆硬土層軟土地基的極限承載力的影響。水灰比的增加對(duì)增大其極限承載力效果顯著，而厚度的增加對(duì)提高雙層地基極限承載力效果不顯著。文末對(duì)雙層地基的極限承載力進(jìn)行了分析，提出了極限承載力的修正公式，并把計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值做了對(duì)比分析。
獲獎(jiǎng)情況
- 入選上海海事大學(xué)教務(wù)處主編的2010年度《上海海事大學(xué)學(xué)生科技創(chuàng)新與社會(huì)實(shí)踐論文選編》 2011年上海海事大學(xué)“挑戰(zhàn)杯”校內(nèi)選拔賽二等獎(jiǎng)
鑒定結(jié)果
- 無(wú)
參考文獻(xiàn)
- 1、劉青松,張春雷,汪順才,朱偉,大木宜章. 淤泥堆場(chǎng)人工硬土層地基極限承載力室內(nèi)模擬研究. 巖土力學(xué):2008,29. 2、Meyer G G, Hana A M. Design charts for ultimate bearing capacity of foundations on sand overlying soft clay.Canadian Geoteachnical Journal. 1980,17:300-303. 3、戴彼茨基.水工建筑物的地基基礎(chǔ)問(wèn)題選.天津:天津大學(xué)出版社.1999.351-379. 4、劉陜南,黃紹銘,梁志榮,岳建勇,洪昌地,陳國(guó)民,侯勝男.上海軟土天然地基極限承載力的實(shí)驗(yàn)研究與分析.建筑結(jié)構(gòu):2009,39.
同類課題研究水平概述
- 隨著港口和臨港工業(yè)區(qū)建設(shè)的發(fā)展以及有利地質(zhì)條件的匱乏，工程中通常會(huì)對(duì)對(duì)軟弱地基進(jìn)行人工加固形成具有上覆硬土層的雙層地基。大家比較公認(rèn)硬土層對(duì)其下臥的軟土層具有兩種作用：一種是應(yīng)力擴(kuò)散作用，另一種是封閉作用。這兩種作用都會(huì)對(duì)上硬下軟地基的承載力產(chǎn)生有利的影響，提高原來(lái)軟土及軟弱地基的承載力。但是各位學(xué)者至今還不能完全令人信服的揭示軟黏土上覆硬土層地基的承載性能和機(jī)理，只是針對(duì)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象對(duì)破壞進(jìn)行推測(cè)，當(dāng)然也就無(wú)法準(zhǔn)確的提出一個(gè)完全針對(duì)于該種地基的承載力計(jì)算公式，有的學(xué)者僅僅是在原有的均勻地基極限承載力計(jì)算公式的基礎(chǔ)上增加一個(gè)承載力折減或加強(qiáng)系數(shù)，顯然不是太合理。 目前，關(guān)于雙層地基中的應(yīng)力分布與沉降特性研究多采用數(shù)學(xué)和彈性力學(xué)方法。Hertz在十九世紀(jì)末提出的關(guān)于液體上彈性板受集中荷載時(shí)的應(yīng)力和變形分析的浮板理論是關(guān)于雙層地基問(wèn)題的最早理論。Hogg(1938)得到了彈性半空間地基上無(wú)限大彈性薄板在靜力荷載作用下的應(yīng)力場(chǎng)和位移場(chǎng)。Cummings(1941)研究了圓形均布荷載作用下具有剛性底板雙層地基中的應(yīng)力問(wèn)題，得到了荷載中心線下不同深度處的垂直應(yīng)力。王杰光(1995)利用傳遞矩陣法推導(dǎo)了分層地基中的應(yīng)力分布，規(guī)納了地基中應(yīng)力傳遞與土體變形模量和泊松比之間的關(guān)系，給出了雙層地基在圓形、條形和矩形均布荷載作用下分層界面處的應(yīng)力傳遞系數(shù)。費(fèi)涵昌等(1995)通過(guò)離心機(jī)模型和有限元分析，研究了雙層地基的壓縮層厚度特點(diǎn)。郭見(jiàn)揚(yáng)等(1991)結(jié)合強(qiáng)夯地面沉降特點(diǎn)，探討了強(qiáng)夯形成的雙層地基構(gòu)造，以及對(duì)應(yīng)力擴(kuò)散的影響。郝傳毅等(1993)以國(guó)內(nèi)外大量試驗(yàn)資料為基礎(chǔ)，討論了硬殼層對(duì)公路路堤荷載作用下路基應(yīng)力分布的影響。 對(duì)上覆硬土層進(jìn)行有效的厚度和模量設(shè)計(jì)不僅可以節(jié)省大量建筑資金，而且可以提高施工速度。以上海海事大學(xué)臨港校區(qū)為例，當(dāng)時(shí)僅僅是對(duì)地基加固的強(qiáng)度進(jìn)行了簡(jiǎn)單的區(qū)域劃分即針對(duì)作用恒載和活載的大小進(jìn)行不同強(qiáng)度的加固，就節(jié)約資金數(shù)十萬(wàn)，可見(jiàn)地基的加固和處理在整個(gè)工程的造價(jià)的工期內(nèi)占著舉足輕重的作用。為此，對(duì)上覆硬土層軟土地基進(jìn)行工程特性研究，進(jìn)行室內(nèi)模型試驗(yàn)，研究雙層地基的承載性能，具有重要的理論和實(shí)踐意義。
