层状地基中基础穿透破坏的机理和判据研究

层状地基中基础穿透破坏是基础失效的一个主要原因。揭示基础穿透破坏的机理和影响因素对准确预测基础穿透破坏的发生，降低基础工程的失效，减少上部结构的损伤和破坏是非常重要的。为此，本申请项目将通过空心扭转试验研究大变形条件下地基土的应力－应变关系，建立适用于大位移有限元分析的弹塑性本构模型；采用接触面直剪试验、模型试验以及离散元数值模拟研究地基与基础界面的大变形力学行为，建立考虑剪胀性的界面接触模型；发展任意拉格朗日－欧拉法描述下的岩土大变形有限元方法；通过大比尺室内模型试验和离心模型试验以及大变形数值模拟研究，揭示基础穿透破坏的内在机理，对基础穿透破坏影响因素进行综合分析，提出预测基础穿透破坏的判据。本项目在大变形分析方法和界面模拟方面具有很强的理论意义；在基础设计与施工方面又具有很好的工程应用前景。

层状地基中基础的穿透破坏是基础失效的一个主要原因。揭示基础穿透破坏的机理和影响因素对准确预测基础穿透破坏的发生，降低基础工程的失效风险，减少上部结构的损伤和破坏是非常重要的。本项研究通过土工试验、1g模型试验和离心模型试验以及大变形有限元分析等方法系统深入地研究了基础穿透破坏的机理及其影响因素，构建了基于欧拉-拉格朗日格式的土工大变形有限元分析方法，给出了基础发生穿透破坏时的临界深度计算公式以及承载力的计算公式，提出了可以避免或减轻穿透破坏的新型基础形式，为层状地基中基础的设计与安装提供了依据。