考虑空间效应的地基承载力理论与试验研究

工程中经常采用圆形或矩形浅基础作为基础形式，这种基础具有明显的空间效应，按条形基础计算其地基承载力过于保守，现行规范采用半理论半经验修正公式考虑空间效应，但缺乏严格的理论依据。本课题以申请人提出的临界滑动场法与基于滑面正应修正的三维极限平衡方法为基础，发展完善三维临界滑动场计算方法。应用三维临界滑动场法，计算圆形与矩形基础的天然地基和加筋土地基在竖向、横向及偏心等多种组合加载情况的三维地基承载力；研究空间效应对天然地基与加筋土地基承载力的影响程度。设计制备地基承载力模型试验装置，通过模型试验揭示天然地基与加筋土地基破坏机理和空间效应变化规律，并验证理论计算结果。通过模型试验与理论计算，并辅助数值分析，总结归纳出圆形基础天然地基与加筋土地基轴向荷载下承载力简化计算公式；矩形基础天然地基与加筋土竖向均布荷载下承载力简化计算公式，以及横向与偏心荷载对承载力的影响系数公式，以便在工程中推广应用。

工程中经常采用圆形或矩形浅基础作为基础形式，这种基础具有明显的空间效应，按条形基础计算其地基承载力过于保守，现行规范采用半理论半经验修正公式考虑空间效应，但缺乏严格的理论依据。本课题从理论和试验两个方面对此进行了研究。主要开展了下列分项研究：三维地基承载力的理论计算方法、加筋地基承载力计算方法、基于广义Hoek-Brown非线性破坏准则的节理岩体地基承载力、基于非线性统一强度理论的节理岩体地基承载力、局部剪切破坏模式下的无重地基承载力、地基承载力系数Nγ数值解答；设计制备地基承载力模型试验装置，通过模型试验揭示天然地基与加筋土地基破坏机理及承载力变化规律，并验证理论计算结果；此外，课题组还开展了边坡的空间效应研究及土压力的相关课题。通过3年研究，将临界滑动场和正应力修正的极限平衡法相结合用于研究地基承载力，进一步完善了和拓展了该方法的应用范围；建立了一系列的不同地层情况下的地基承载力理论计算方法；系统地认识了天然及加筋地基的破坏机理及变形和承载力的变化规律。课题取得的系列成果可供相关工程参考。