各向异性和非均质黏土粗糙地基承载力上限计算.docx

文章编号：1000－7598(2010)09－2958－09各向异性和非均质黏土粗糙地基承载力上限计算杨峰，赵炼恒，阳军生（中南大学土木建筑学院，长沙410075）摘要：通过构建一种网格状多刚性块破坏机制，利用上限法研究了黏土地基各向异性和非均质对粗糙条形基础地基承载力的影响。该破坏机制允许滑动面和速度矢量沿破坏区域过渡区的径向和切向发生变化，形成了更为精确的破坏机制和塑性流动速度场。根据上限定理得到各向异性和非均质性黏土上条形基础极限承载力的目标函数，将其转化为非线性规划问题，并通过编程对该计算模型进行求解。与已有研究成果对比分析表明，两者具有较好一致性，且优于现有同类方法。文中亦探讨了黏土地基非均质、各向异性以及其他相关参数对地基承载力的影响。关键词：地基承载力；粗糙条形基础；黏土地基；非均质；各向异性；极限分析上限法中图分类号：TU470文献标识码：AUpperboundultimatebearingcapacityofroughfootingsonanisotropicandnonhomogeneousclaysYANGFeng，ZHAOLian-heng，YANGJun-sheng（SchoolofCivilandArchitecturalEngineering,CentralSouthUniversity,Changsha410075,China）Abstract:Theupperboundultimatebearingcapacityofshallowroughfootingonanisotropicandnonhomogeneousclayshasbeenstudied.Aslipfailuremechanismwithmesh-likerigidblockssystemhasbeenconstructed,inwhichthevelocitieschangesonradialandtangentdirectionsintransitionareaareallowable.Thusthemoreaccuratefailuremodesandplasticvelocityfieldareformed.Theobjectivefunctionsofbearingcapacityfactoronanisotropicandnonhomogeneousclayswereobtainedbasedonupperboundtheorem;andthebearingcapacityproblemsweretransformedasanonlinearoptimizingproblem.Andthecomputerprogrammingwascompiled.Fromthenumericalresultsandcomparativeanalysis,itcanbeseenthatthesolutionspresentedinthispapercomparedreasonablywellwiththeresultspresentedintheexistingliteratures;andtheproposedmethodgivesbetterresultsthanothermethods.Atlast,theparameteranalysishasbeenperformedtoinvestigatetheirinfluencesonbearingcapacityoffootingsonanisotropicandnonhomogeneousclays.Keywords:ultimatebearingcapacity;roughstripfooting;clayground;nonhomogeneous;anisotropy;upperboundlimitanalysis[8－17]更多学者采用，通常分为以下3种研究思路。(1)通过构建简单的破坏机制寻求简便实用的计算方法，如Al-Shamrani[14]分别构建了与光滑和粗糙条形基础对应的5个三角形刚性块和6个三角形刚性块破坏机制来求解该问题；(2)基于极限分析有限元方法，如Kuo[17]应用极限分析有限元法获得多层黏性土上刚性基础的地基承载力上下限值；(3)基于上限法构建更为符合实际的破坏机制，以获得该问题更为准确的解答近年来也取得进展。Chen[4]，ReddyandSrinivasan[8]，Murff[10]，ReddyandVenkatakrishna[11－12]，Ugai等[13]采用较简单的如单引言1大多数黏土都是自然沉积而成，其黏聚力相对于剪切方向呈各向异性，沿深度方向呈非均匀性[1－4]。针对黏性土非均质性与各向异性特点的地基承载力研究得到了各国学者的重视[2