采動(dòng)區(qū)地基與水閘結(jié)構(gòu)相互作用機(jī)理及加固技術(shù)研究.pdf

1、加固改造是采動(dòng)區(qū)水閘結(jié)構(gòu)沉陷治理的有效方法,但前提是基于土與結(jié)構(gòu)的相互作用準(zhǔn)確地獲取地表變形作用下水閘結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)。開(kāi)采擾動(dòng)影響下的土與結(jié)構(gòu)界面的力學(xué)特性影響著采動(dòng)區(qū)地基與結(jié)構(gòu)的相互作用,但目前缺乏系統(tǒng)的研究。由于采動(dòng)區(qū)地基與水閘結(jié)構(gòu)相互作用的高度復(fù)雜性,平面有限元法無(wú)法分析采動(dòng)影響下地基與水閘結(jié)構(gòu)復(fù)雜的空間變形性狀,因此本文采用三維模型對(duì)采動(dòng)影響下的地基與水閘結(jié)構(gòu)相互作用進(jìn)行了系統(tǒng)研究,對(duì)采動(dòng)區(qū)水閘結(jié)構(gòu)的安全性和地下資源的充分利用具

2、有重要的指導(dǎo)意義。
　　根據(jù)采動(dòng)區(qū)擾動(dòng)土的特點(diǎn),通過(guò)改變土樣的初始孔隙比和飽和度模擬擾動(dòng)土物理性質(zhì)的變化。采用DRS-1型直剪試驗(yàn)系統(tǒng)完成了擾動(dòng)土與結(jié)構(gòu)材料界面的直剪試驗(yàn),分析了法向應(yīng)力、初始孔隙比以及初始飽和度對(duì)界面剪切特性的影響。通過(guò)自制的界面剪切試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行了浸水條件下擾動(dòng)土與結(jié)構(gòu)界面的剪切試驗(yàn),通過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)比,驗(yàn)證了界面剪切試驗(yàn)系統(tǒng)的可靠性。根據(jù)剪切試驗(yàn)結(jié)果,分析了浸水條件、加載-卸載、分段加載及反向加載等復(fù)雜加載路徑下擾動(dòng)

3、土與結(jié)構(gòu)界面的剪切性能。在擾動(dòng)土與結(jié)構(gòu)界面剪切試驗(yàn)分析的基礎(chǔ)上,討論了土樣剪切強(qiáng)度與界面剪切強(qiáng)度的關(guān)系,定量分析了結(jié)構(gòu)表面粗糙度對(duì)界面剪切強(qiáng)度的影響,建立了擾動(dòng)土與結(jié)構(gòu)界面的本構(gòu)模型。采用ABAQUS中FRIC子程序進(jìn)行二次開(kāi)發(fā),通過(guò)數(shù)值計(jì)算驗(yàn)證了模型的有效性。
　　根據(jù)采動(dòng)區(qū)下沉盆地的特征,推導(dǎo)了三維下沉曲面公式,并采用Python語(yǔ)言進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)該三維曲面在ABAQUS模型中的施加。數(shù)值計(jì)算的結(jié)果表明,其形成的下沉盆地移動(dòng)變形

4、規(guī)律與概率積分法所得下沉盆地的規(guī)律基本一致。結(jié)合工程實(shí)例,根據(jù)地表控制點(diǎn)的下沉量,采用反演分析方法計(jì)算出下沉盆地的程序參數(shù)。
　　結(jié)合工程實(shí)例,建立了采動(dòng)區(qū)地基與水閘結(jié)構(gòu)的三維彈塑性有限元模型,分別探討了修正劍橋模型、Mohr-Coulomb模型以及混凝土損傷塑性模型參數(shù)的選取辦法。整體模型中地基與水閘的界面采用VSRP模型,并通過(guò)界面模型中孔隙比的變化模擬擾動(dòng)土的影響。分別進(jìn)行了不考慮擾動(dòng)土影響和考慮擾動(dòng)土影響的采動(dòng)影響下水閘結(jié)