液體滑滲穿透綜合性能測(cè)試儀的研究通過鑒定

層狀地基中基礎(chǔ)的穿透破壞是基礎(chǔ)失效的一個(gè)主要原因。揭示基礎(chǔ)穿透破壞的機(jī)理和影響因素對(duì)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)基礎(chǔ)穿透破壞的發(fā)生，降低基礎(chǔ)工程的失效風(fēng)險(xiǎn)，減少上部結(jié)構(gòu)的損傷和破壞是非常重要的。本項(xiàng)研究通過土工試驗(yàn)、1g模型試驗(yàn)和離心模型試驗(yàn)以及大變形有限元分析等方法系統(tǒng)深入地研究了基礎(chǔ)穿透破壞的機(jī)理及其影響因素，構(gòu)建了基于歐拉-拉格朗日格式的土工大變形有限元分析方法，給出了基礎(chǔ)發(fā)生穿透破壞時(shí)的臨界深度計(jì)算公式以及承載力的計(jì)算公式，提出了可以避免或減輕穿透破壞的新型基礎(chǔ)形式，為層狀地基中基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)與安裝提供了依據(jù)。 2100433B

層狀地基中基礎(chǔ)穿透破壞是基礎(chǔ)失效的一個(gè)主要原因。揭示基礎(chǔ)穿透破壞的機(jī)理和影響因素對(duì)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)基礎(chǔ)穿透破壞的發(fā)生，降低基礎(chǔ)工程的失效，減少上部結(jié)構(gòu)的損傷和破壞是非常重要的。為此，本申請(qǐng)項(xiàng)目將通過空心扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)研究大變形條件下地基土的應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系，建立適用于大位移有限元分析的彈塑性本構(gòu)模型；采用接觸面直剪試驗(yàn)、模型試驗(yàn)以及離散元數(shù)值模擬研究地基與基礎(chǔ)界面的大變形力學(xué)行為，建立考慮剪脹性的界面接觸模型；發(fā)展任意拉格朗日－歐拉法描述下的巖土大變形有限元方法；通過大比尺室內(nèi)模型試驗(yàn)和離心模型試驗(yàn)以及大變形數(shù)值模擬研究，揭示基礎(chǔ)穿透破壞的內(nèi)在機(jī)理，對(duì)基礎(chǔ)穿透破壞影響因素進(jìn)行綜合分析，提出預(yù)測(cè)基礎(chǔ)穿透破壞的判據(jù)。本項(xiàng)目在大變形分析方法和界面模擬方面具有很強(qiáng)的理論意義；在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與施工方面又具有很好的工程應(yīng)用前景。

通過不同電極、不同粘土的電滲試驗(yàn)，進(jìn)一步探明了電滲的礦物學(xué)機(jī)理，研究表明，電滲的效果取決于土體中可運(yùn)移離子的遷移能力，而非取決于吸力引起的反向水力梯度和電勢(shì)梯度作用的平衡，因此提高電滲排水固結(jié)效果應(yīng)該從維持土體中離子的運(yùn)移能力著手。 本項(xiàng)目研究把EKG材料從概念變成現(xiàn)實(shí)，是電滲排水固結(jié)領(lǐng)域的重大進(jìn)展。EKG材料同時(shí)解決了之前一直困擾電滲法的兩大問題——電極腐蝕和電滲能耗過高的問題，激起了國(guó)內(nèi)對(duì)電滲研究的極大熱情。 電滲能級(jí)梯度理論，以土體能級(jí)密度代替吸力，構(gòu)建了全新的排水固結(jié)理論框架，并為電滲理論研究提供了新的視角?；陔姖B能級(jí)梯度理論，提出了電滲排水固結(jié)的設(shè)計(jì)方法，該方法彌補(bǔ)了傳統(tǒng)Esrig理論無法給出電學(xué)設(shè)計(jì)參數(shù)的不足。 研發(fā)的EKG材料、建立的電滲能級(jí)梯度理論、提出的電滲排水固結(jié)設(shè)計(jì)方法，通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)得到了驗(yàn)證?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)場(chǎng)地面積為19m×15m，淤泥吹填深度為5.8m，經(jīng)過36 天的電滲排水固結(jié)，含水量從62%降低到36%，承載力從0提高到70kPa，取得了良好的效果。 隨著本項(xiàng)目研究的推進(jìn)，目前電滲法面臨的新的挑戰(zhàn)包括：1）大面積應(yīng)用時(shí)需要很大功率的電源；2）電勢(shì)沿深度方向損失，5m以上吹填淤泥的排水固結(jié)仍然是個(gè)挑戰(zhàn)；3）EKG材料的成本很高。這些新的挑戰(zhàn)是下一步研究的重點(diǎn)。 2100433B