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岩土力学 2020年第9期41卷 3049-3055页

作者：胡伟孟建伟姚琛雷勇湖南科技大学岩土工程稳定控制与健康监测省重点实验室湖南湘潭411201 湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411201

采用自制可视化试验装置开展了平板圆锚的拉拔模型试验,基于数字照相测量技术对极限拉拔下锚周土体的位移变形场进行了量化分析。在本次试验的埋深比范围内,极限承载力随埋深比增加而非线性增大,但增长速率逐渐减缓;观测到的锚周土体滑... 详细信息

采用自制可视化试验装置开展了平板圆锚的拉拔模型试验,基于数字照相测量技术对极限拉拔下锚周土体的位移变形场进行了量化分析。在本次试验的埋深比范围内,极限承载力随埋深比增加而非线性增大,但增长速率逐渐减缓;观测到的锚周土体滑动面与地面、锚板所围区域整体呈现出“底大、顶小、径长”的倒喇叭形状;滑动面可用两条直线段来近似描述;极限拉拔力学模型由一个截面直径上小下大的倒圆台和一个等截面圆柱体组成。根据极限平衡条件推导建立了砂土中浅埋平板圆锚竖向拉拔极限承载力的计算方法,该方法对4组试验数据的计算较其他4种方法与试验实测值更为接近,且离散性更小,效果较好。

关键词：浅埋平板圆锚模型试验滑动面极限承载力数字照相测量技术

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砂土中平板圆锚倾斜拉拔承载特性模型试验研究

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岩土力学 2021年第11期42卷 3059-3068,3168页

作者：林志胡伟赵璞陈秋南贺建清陈洁史旦达湖南科技大学岩土工程稳定控制与健康监测湖南省重点实验室湖南湘潭411201 华陆工程科技有限责任公司陕西西安710000 仲恺农业工程学院城乡建设学院广东广州510225 上海海事大学海洋科学与工程学院上海201306

螺旋锚倾斜拉拔时水平和竖向之间存在较强的耦合效应,但其耦合机制尚不甚明晰,缺乏定量评价依据。采用平板圆锚模拟单叶片螺旋锚在中密砂中开展倾斜拉拔模型试验,通过自制透明试验箱结合数字照相测量技术深入揭示平板圆锚倾斜拉拔承载... 详细信息

螺旋锚倾斜拉拔时水平和竖向之间存在较强的耦合效应,但其耦合机制尚不甚明晰,缺乏定量评价依据。采用平板圆锚模拟单叶片螺旋锚在中密砂中开展倾斜拉拔模型试验,通过自制透明试验箱结合数字照相测量技术深入揭示平板圆锚倾斜拉拔承载机制及各因素影响规律。主要结论如下:锚周土体位移场和剪应变场的对称性随荷载角度的变化可分为两个发展阶段。埋深比对位移场对称形态的影响较之对剪应变场的影响更为显著。随着荷载角度的减小,锚周土体运动模式由竖向拉拔时的竖向运动模式向水平拉拔时的旋转运动模式逐步转化,倾斜拉拔时,两种模式共存。随着荷载角度减小,拉拔承载荷载位移曲线表现为由软化型向硬化型转化。荷载角度、埋深比越大,荷载位移曲线震荡性越显著。不同埋深比下,承载力增长曲线三区间特征鲜明,可用3段式一次函数进行拟合。控制程度参数Cd可反映控制方向随荷载角度的演化过程。荷载角度在[0°, 80°]区间时,水平方向对倾斜拉拔承载特性起控制作用,[80°, 90°]区间则由竖向拉拔起控制作用;竖向拉拔作用可显著提高平板锚的水平承载能力。对倾斜拉拔平板锚或螺旋锚承载极限状态进行判别时,应首先明确承载特性的控制方向。

关键词：平板圆锚模型试验倾斜拉拔极限承载力数字照相测量技术

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加筋地基承载力特性及破坏模式的试验研究

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岩土工程学报 2008年第9期30卷 1265-1269页

作者：周健孔祥利王孝存同济大学地下建筑与工程系中国民航机场建设集团公司北京100101

利用自制的模型试验设备,做了一系列加筋地基的模型试验,应用数字照相变形量测技术,结合地基土压力和基础的沉降的量测来研究加筋地基的加筋机理和变形破坏模式。基础荷载作用下的地基变形场用连续的数码相片记录,然后用数字照相变形量... 详细信息

利用自制的模型试验设备,做了一系列加筋地基的模型试验,应用数字照相变形量测技术,结合地基土压力和基础的沉降的量测来研究加筋地基的加筋机理和变形破坏模式。基础荷载作用下的地基变形场用连续的数码相片记录,然后用数字照相变形量测技术分析得到地基的增量变形场和地基的破坏面。试验结果表明,无加筋地基的破坏模式和经典的地基破坏模式吻合较好,加筋地基的破坏模式会因为加筋体的存在而发生一定程度的改变。文中模型试验所揭示的加筋地基的变形破坏机理可作为加筋地基的极限分析的基础。

关键词：加筋地基模型试验破坏模式承载力数字照相测量技术

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砂土地基中螺旋锚竖向拉拔承载机理与承载力计算方法研究

砂土地基中螺旋锚竖向拉拔承载机理与承载力计算方法研究

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作者：林志湖南科技大学

学位级别：硕士

螺旋锚具有承载能力强、施工简便、经济性好等优点,被广泛应用于高耸构筑物基础、抗浮构件固定、边坡抗滑加固等涉及拉拔荷载的工程实践中。受使用功能的决定,螺旋锚的抗拔承载力是其设计时必须要明确的基本指标,其计算方法一直以来也... 详细信息

螺旋锚具有承载能力强、施工简便、经济性好等优点,被广泛应用于高耸构筑物基础、抗浮构件固定、边坡抗滑加固等涉及拉拔荷载的工程实践中。受使用功能的决定,螺旋锚的抗拔承载力是其设计时必须要明确的基本指标,其计算方法一直以来也是相关研究领域最为关注的方向之一。对于螺旋锚竖向拉拔而言,其承载能力主要取决于锚片,故锚-土和锚-锚之间的相互作用机制是分析螺旋锚抗拔承载力学模型的关键,而力学模型则是建立承载力理论计算方法的先决条件。但现有研究成果往往通过人为引入临界埋深比、临界间距比等概念,将锚-土、锚-锚相互作用的连续演化机制人为切割成极端情况进行简化处理,而界定标准又尚未形成共识。这样不仅无法统一描述螺旋锚的抗拔承载机理,还会给螺旋锚的工程设计带来困惑,造成安全隐患。因此,有必要从连续演化的视角来对螺旋锚抗拔承载机理与承载力计算方法开展更深入研究。本文基于极限拉拔下锚周土体破坏滑动面形态随埋深比、间距比的变化为一连续演化过程的观点来开展螺旋锚抗拔承载机理和承载力计算方法研究。首先通过自制拉拔可视化试验装置模拟砂土中螺旋单/双锚开展50种工况的单层/双层平板圆锚竖向拉拔半模试验。试验荷载位移曲线分析结果表明:不同埋深比下,螺旋单锚的极限承载力随埋深增加而增大,增速则由快趋缓,存在渐近值;相同埋深比下,随着锚片直径的增加,极限承载力和极限位移均明显增大,而上拔承载力系数N则随锚片直径的增大而减小。对于螺旋双锚,极限承载力随埋深比和间距比增加而增大,增速由快趋缓,同样存在渐进值。应用Photo Infor及Post Viewer对试验拉拔过程中锚周土体数字图像进行处理,获得相应的位移场和最大剪应变场,识别滑动面。当埋深比较小时,单锚滑动面延伸至地表,呈“倒梯形”整体破坏;当埋深比较大时,滑动面完全收缩至土体内部,呈“气球形”局部破坏。对于螺旋双锚,首层锚片对应的锚周土体位移变形场只受该锚片的埋深比影响,而与下层锚片位置无关;而下层锚片对应的位移变形场则只受锚片间距比影响,与其真实埋深比关系不大。进一步研究发现:单锚锚周土体滑动面随埋深比的变化可用一长短轴比不断减小的椭圆部分圆周来刻画。为此,以椭圆函数为基础,提出了可反映滑动面连续变化的统一形态函数,构建了可统一对浅埋、深埋两种类型螺旋单锚开展分析的承载力学模型,继而推导建立了螺旋单锚竖向拉拔承载力统一计算方法。在对4个试验案例的对比计算中,统一法在7种方法中计算效果综合得分排名第1,表现出较好的适用性。以螺旋单锚极限承载力计算方法为基础,结合螺旋双锚拉拔试验所得滑动面变化规律,仍以椭圆函数为基础,构造了下层锚板锚周土体滑动面随间距比连续演化的形态函数,建立了考虑埋深比、间距比连续变化的螺旋双锚承载统一分析模型,并推导建立了螺旋双锚竖向拉拔承载力计算方法,该方法无需再引入临界埋深比和临界间距比的概念,且计算结果与试验值符合较好。

关键词：螺旋锚可视化模型试验数字照相测量技术埋深比间距比滑动面力学模型抗拔承载力

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砂土中倾斜条形锚板拉拔承载特性与承载力计算方法研究

砂土中倾斜条形锚板拉拔承载特性与承载力计算方法研究

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作者：孟建伟湖南科技大学

学位级别：硕士

锚板具有承载能力强、施工简便、经济性好等优点,被广泛应用于信号通讯塔、边坡抗滑加固、高耸构筑物等抗拔基础工程实践中。通常将长宽比L/B＞5的锚板视作条形锚板,在平面应变条件下工作。很多锚板的设计理论都是从条形锚板入手,得出... 详细信息

锚板具有承载能力强、施工简便、经济性好等优点,被广泛应用于信号通讯塔、边坡抗滑加固、高耸构筑物等抗拔基础工程实践中。通常将长宽比L/B＞5的锚板视作条形锚板,在平面应变条件下工作。很多锚板的设计理论都是从条形锚板入手,得出抗拔承载力计算公式,再引进形状系数,将条形锚板的计算公式推广到矩形锚板、圆形锚板等情况。当前国内外研究中,水平锚板研究占多数,竖向锚板研究相对较少,倾斜锚板研究则很少见。不同学者对承载特性受埋置倾角和埋深影响尚未形成统一认识,承载机理的揭示还不充分,导致现有研究还不足以对倾斜锚板的工程应用提供充分的理论依据。因此,研究倾斜锚板拉拔承载机理,建立相应的承载力计算方法显得格外重要。本文采用自制可视化拉拔试验装置进行室内模型试验,对条形锚板开展5个埋置角度、7个埋深,共计35种试验工况下的拉拔试验。根据荷载-位移曲线分析埋置深度、倾角对锚板极限拉拔承载力的影响规律。结果表明:极限拉拔承载力随埋深的增大而增大,增长速率则逐渐减小,理论上埋深趋于无穷大时,极限拉拔承载力趋近一个渐进值。同一埋深下,极限拉拔承载力随埋置角度增大而增大,水平板的承载力最小,竖向板的承载力最大。利用数字照相测量系统工具Photo Infor和Post Viewer软件对试验中获取的数字图像进行处理,获得锚周土体的位移场与剪应变场,分析极限拉拔时锚周土体破坏滑动面形态。剪应变云图显示,水平锚板的滑动面可由某个椭圆的部分周线刻画,随着埋深比增大,滑动面朝锚板所在位置收缩,曲线对应椭圆的长、短轴逐渐减小。同一埋深下倾斜锚板的滑动面在拉拔方向的一侧由直线段和对应水平锚板等大的椭圆部分周线组合而成,直线段一般为锚板一侧端点与椭圆上一点的连线,另一侧由对应水平锚板滑动面的椭圆部分周线刻画。基于上述滑动面变化规律,选取椭圆函数作为滑动面的基本形态函数,通过长轴、短轴之比的变化来反映滑动面随埋深比的收缩规律。锚板所在位置对应椭圆上的一条弦,并通过后者所在位置的变化来描述前者角度设置的改变。进一步结合锚板长度、地面与椭圆的相交关系,分四类、共计23种工况建立了可涵盖任意埋深和倾角设置下滑动面特征的倾斜条形锚板拉拔承载统一力学模型,滑动面由部分椭圆圆周和其内部的斜直线组成。在此基础上,以滑动面、地面和锚板所围成区域为隔离体进行极限平衡分析,推导建立倾斜锚板极限拉拔承载力计算方法。和既有试验和计算方法的对比分析表明,本文计算方法具有一定的适用性。

关键词：倾斜条形锚板可视化模型试验数字照相测量技术滑动面承载力计算方法

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