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

1、加固改造是采動區(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)。開采擾動影響下的土與結(jié)構(gòu)界面的力學(xué)特性影響著采動區(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,平面有限元法無法分析采動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采動影響下的地基與水閘結(jié)構(gòu)相互作用進行了系統(tǒng)研究,對采動區(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)采動區(qū)擾動土的特點,通過改變土樣的初始孔隙比和飽和度模擬擾動土物理性質(zhì)的變化。采用DRS-1型直剪試驗系統(tǒng)完成了擾動土與結(jié)構(gòu)材料界面的直剪試驗,分析了法向應(yīng)力、初始孔隙比以及初始飽和度對界面剪切特性的影響。通過自制的界面剪切試驗系統(tǒng)進行了浸水條件下擾動土與結(jié)構(gòu)界面的剪切試驗,通過數(shù)據(jù)對比,驗證了界面剪切試驗系統(tǒng)的可靠性。根據(jù)剪切試驗結(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

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

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)合工程實例,根據(jù)地表控制點的下沉量,采用反演分析方法計算出下沉盆地的程序參數(shù)。
　　結(jié)合工程實例,建立了采動區(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,并通過界面模型中孔隙比的變化模擬擾動土的影響。分別進行了不考慮擾動土影響和考慮擾動土影響的采動影響下水閘結(jié)