要素試験・模型実験・有限要素法による地盤の強度異方性とひずみ軟化を考慮した砂地盤の支持力特性の研究

利用单元试验、模型试验和有限元方法研究考虑地基强度各向异性和应变软化的砂地基承载力特性

基本信息

批准号：
01302043
负责人：
龍岡文夫
金额：
$ 3.07万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Co-operative Research (A)
财政年份：
1989
资助国家：
日本
起止时间：
1989 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01302043/
关键词：
基礎の支持力有限要素法模型実験寸法効果層状地盤火山灰土

项目摘要

地盤の支持力のメカニズム・支持力の予測法の確立・現行の実務的設計計算法の位置付けの研究を行った結果,次のことが明らかになった。1.土の変形・強度特性の強い非線形性と異方性,すべり帯の発生・発達,地盤の進行的破壊を取り扱える有限要素法を開発した。特に,せん断層を含む要素をその中の変形が一様である等価な要素に置き換える方法によって,基礎幅2.5cmから50cmまでの平面ひずみ状態での豊浦砂を用いた模型実験の結果をよく再現できた。2.基礎幅B_0=23cmと50cmでの地球の重力(1g)の下での実験と,加速度7.7gと16.7gでの基礎幅B_0=3cmでの遠心力載荷実験を,根入れの無い基礎と根入れのある基礎で豊浦砂地盤で行い,結果を比較した。同一のB=n・B_0に対して,両者で荷重沈下曲線の初期部分は一致するが,最大荷重時の基礎沈下量と支持力は遠心力載荷実験での値の方が2倍以上大きかった。即ち,いわゆる基礎寸法の増加による寸法効果は,圧力効果と粒子径効果の二つから成り立っていることがわかった。3.実務設計で現在広く使われていくつかの支持力予測方法を検討したところ,標準貫入試験N値から内部摩擦角φを過小評価し,等方完全塑性解を用いて支持力を過大評価する構造になっていることが判明した。4.砂層内に軟弱粘土層を有する地盤の支持力を実験的に検討した。さらに上記有限要素法で解析したところ,実験結果を良く再現できた。5.自然堆積火山灰の不攪乱供試体の三軸圧縮試験と繰返し非排水三軸試験を行い,変形・強度特性が著しく異方的であることを明らかにした。

通过对土体承载力机理的研究、承载力预测方法的建立以及对现行实用设计计算方法的定位，明确了以下内容。 1.开发了一种有限元方法，可以处理土体变形和强度特性的强非线性和各向异性、滑移带的发生和发展以及地面的渐进破裂。特别是，通过用变形均匀的等效单元替换包含剪切层的单元，我们可以很好地重现使用丰浦砂在基础宽度为 2.5 cm 至 50 cm 的平面应变条件下进行的模型实验结果。 2.在不预埋的基础上进行了基础宽度B_0=23cm和50cm的地心引力（1g）试验，以及基础宽度B_0=3cm、加速度7.7g和16.7g的离心力加载试验，并进行了结果对比。在丰浦沙地上打下深厚的地基。对于相同的B=n・B_0，两种情况下荷载沉降曲线的初始部分是相同的，但最大荷载时的地基沉降和支撑力是离心力加载试验中的两倍以上。换句话说，发现由于基本尺寸增加而产生的所谓尺寸效应由两个因素组成：压力效应和粒径效应。 3.当我们检验目前实际设计中广泛使用的几种承载力预测方法时，我们发现使用标准贯入试验N值低估了内摩擦角φ，而使用各向同性全塑性解则高估了承载力。发现结构是这样的4、对砂层内有软粘土层的地基承载力进行了试验研究。此外，当我们使用上述有限元方法分析结果时，我们能够很好地重现实验结果。 5、对自然沉积火山灰原状试件进行的三轴压缩试验和重复不排水三轴试验表明，其变形和强度特性具有显着的各向异性。