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人力资源高级土力学-1.1室内试验1.2模型试验

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KmCK?地基系数的相似比:K0

(EI)mC?EI抗弯刚度的相似比:(EI)0

BmCB?抗滑桩宽度的相似比:B0Lm抗滑桩锚固长度相似比:CL?L0

以上,下标0表示原型的数据;上标m表示模型的数据

CEICK?4由(1-2)解得 CBCL即

CEIKm?K04CBCL

参考狮子山第二根抗滑桩现场实验数据

B0?0.8m,(EI)0?2.94?109N?m,m?2.94?106kN?m,

L0?10m, K0?1.47~2.156?10kN/m63

模型桩采用空心方形有机玻璃桩,模型桩的几何尺寸桩长Lm

?100cm,边长Bm?3.8cm,壁厚t=0.55cm

其它计算见表1-1

CEIKm(kN/m3) 4CBCL表1-1

截面尺寸 壁厚t(cm) 惯性矩 抗弯模量 CB CL CEI a?bcm 3.8?3.8 0.55 Im(cm4) Em(kN/m2) 12.948 2.61?106 0.0475 0.1 1.149?10?7 0.0242 3.56~5.21?104 *桩的弹性模量E由实验测得

模型实验制备时锚固层介质必须满足的地基系数。Km即为在所选定桩下,

根据实验室现存的几种砂,考虑到Km的要求和将来便于施加超载,砂的地基系数随深度变化的比例系数m不能过大,取最大粒径不超过3mm。再考虑到以后超载在砂面上的压实作用,模型用密砂装填。为满足以上要求以及实际填装砂的情况,测得实验用砂的密度为??1.684g/m3。查得此砂地基系数随深度变化的比例系数

m?1.96~2.94?104kN/m4

(2) Km的保障和超载的确定

为了使锚固层的Km保证在3.56~5.21?104kN/m3之间,实验模型锚固层顶面必须施以超载,此超载又可近似地认为滑坡体对锚固层的压力。满足Km的超载大小可通过下面的计算得到。因为Km?mLm得Lm?

Km (1-3)m上式中Km和m为上述已确定的已知值Km?3.56~5.21?104kN/m,

m?1.96~2.94?104kN/m4

为了计算Lm,不妨取它们的平均值,代入式(1-3)中

Km4.385?104Lm???1.79m

2.45?104m

故锚固层顶面要满足的超载集度

P??Lm?1.684?1.79?3.0t/m2?29.4kN/m2

(3)实验中模拟下滑力加载位置的确定

根据上面的计算和有关讨论,选定模型桩和合适土样后,从桩的各变量微分方程,

应用相似理论,可以找出原型和模型桩的几何、位移内力之间的相似系数的关系,利用它们可以确定实验中加载的位置。倒过来说,实验中的水平侧向力施于何处,能使锚固层处桩截面的剪力和弯距以及位移按一定的相互关系变化,以便满足我们采用的相似关系。这一点很重要的,因为滑动面处桩截面各量不但要求相似于原型桩的特性,而且它又是滑动面以下的初始值,其重要地位可想而知。下面就此作较为详细的推导。

由于模型桩(m)和原型抗滑桩(o)的挠曲线相似,则在任一深度y处有

ym?Cy?常量y0 wm?Cw?常量w0桩的微分方程:

dw???dyd?EI??MdydM?QdydQ??BKWdy

式中Q为剪力,其它符号同前。化上面方程为无量纲形式

w?1?0?yEI?yM?1?0M ?1?0QyQ?1?0BKwy所以

Cy?C??ymy0Cw?1CyC?CEIC??1?mCyCM?0 其中

MCMCQ?m?1M0CyCQQmCQC??1mQ0CBCKCyCw

C??Cw.................................(3?4)CyCwCm?2CEI...........................(3?5)Cy解得C?CwC...........................(3 (1-4)~(1-7)?6)QEI3Cy

1CK?CEI.......................(3?7)4CBCy式(1-7)和前面导得的(1-3)吻合,CK,CE,和CEI在表1-1中已求得,为已知值。

将(1-5)和(1-6)两式左右对应相除,得:

CM?Cy CQ

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