不同厚度溶洞顶板与基桩作用机理室内模型试验研究

根据相似理论,设计了3组不同厚度条件下溶洞顶板破坏模式的大比例模型试验,得到了顶板和基桩的荷载-位移曲线、顶板底部的极限应变曲线和不同厚度条件下溶洞顶板的破坏特性。试验结果表明:当溶洞顶板厚度为1d,2d时,发生冲切破坏,冲切体为圆台;当溶洞顶板厚度为3d时,顶板则以弯拉破坏为主,无冲切体产生。在荷载-位移曲线中,线性阶段转变为非线性阶段的临界点约为极限承载力的一半。最后通过理论计算的方法,获得溶洞顶板最小安全厚度计算公式,分析结果与试验结果吻合较好,能满足工程计算精度要求。本文试验成果是基于工程最不利情况得出的,可供岩溶区基桩初步设计参考。

考虑地层空间变异性的岩溶区基础可靠度分析

基于随机场理论和Karhunen-Loeve展开构造随机场以模拟具有空间变异性的地层,并结合有限元极限分析法和蒙特卡洛模拟对含溶洞地层上的基础开展可靠度分析.本文重点是通过大量数值模拟进行全面参数分析,探究地层中溶洞特征(如溶洞埋深、溶洞水平偏移距离)以及土体空间变异性参数(如土体相关长度、土体变异系数)对基础极限承载力以及失效概率的影响;进而结合可视化溶洞-基础体系破坏模式深入揭示岩溶区基础失效概率变化机理;最后将有限元极限分析结果与已有研究进行对比,验证了数值模型的准确性及研究结论的可靠性.结果表明体系破坏线发散度越大,则基础在受荷破坏时可能发展出的破坏路径越多,从而导致失效概率提高;此外,下伏溶洞距基础越远或土体空间变异性越强则基础失效概率越高,且失效概率将随所选取安全系数的增加而大幅降低.在前期设计中若采用本文方法进行可靠度分析,为确保安全性,安全系数应尽量大于2并采用下限理论进行分析.