条形地基土-基础界面粗糙度对地基极限承载力的影响

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1 引言

地基极限承载力的估算是土力学与地基工程中一个非常古老而有趣的问题，而确定条形基础的极限承载力更为困难，因为这是一个真三维问题，因而没有确切的解析解。数值模拟技术的发展克服了解析解不能解决的问题，例如【地基承载力的极限分析和弹塑性分析(Bearing Capacity)；塌陷载荷和边坡稳定性极限原理分析(FEM Limit Analysis)】。大部分的数值模拟只考虑了粗糙(Rough)和光滑(Smooth)两种极端状态，粗糙意味着基础和土的接触面是固定的，光滑意味着基础和土的接触面是可以移动的，显然实际的地基情况不完全是这种理想状态，这些模拟没有真正考虑界面粗糙度对地基极限承载力的影响。

理论上讲，光滑(Smooht)给出的是极限承载力的下限值，而粗糙(Rough)给出的是极限承载力的上限值，由光滑到粗糙的过渡使用界面粗糙度来表示。本文通过引入界面元(Interface Element)讨论了界面粗糙度对地基极限承载力的影响。

2 上限和下限解析解

条形地基的承载力是真三维问题，虽然没有精确的解析解，但是已经通过极限分析方法得出了承载力的上下限，作为地基破坏时的平均基底压力，如下式所示。

3 数值模拟解(Plaxis/FLAC3D/3DEC)

许多知名的数值模拟软件都把计算地基极限承载力作为测试和验证他们软件的一部分，例如Plaxis使用2D和3D分别计算了光滑和粗糙接触面条件下条形基础的极限承载力[(2018) Validation of bearing capacity of strip footing]，并与Davis & Booker (1973)提出的半解析解进行了比较。

来源：计算岩土力学

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首次发布时间：2022-12-03