剛性基礎(chǔ)下砂土地基土體變形特性的試驗(yàn)與洞察一、緒論1.1研究背景與意義在現(xiàn)代工程建設(shè)領(lǐng)域，砂土地基與剛性基礎(chǔ)均占據(jù)著舉足輕重的地位。砂土地基作為一種極為常見的地基類型，憑借其壓縮性、可變性以及相對(duì)較高的水分滲透性等特性，被廣泛應(yīng)用于各類工程項(xiàng)目之中。比如在道路工程建設(shè)里，許多道路的路基會(huì)選用砂土地基，這是因?yàn)樯巴辆哂辛己玫耐杆?，能有效避免路基積水，保障道路的穩(wěn)定性。在橋梁建設(shè)中，當(dāng)橋梁所處位置的地質(zhì)條件適宜時(shí)，砂土地基也常被作為基礎(chǔ)支撐，為橋梁提供穩(wěn)定的承載基礎(chǔ)。在一些沿海地區(qū)的工程建設(shè)中，由于砂土資源豐富，砂土地基更是成為了首選，其成本相對(duì)較低，且施工較為便捷。剛性基礎(chǔ)則是一種由鋼筋混凝土構(gòu)成的結(jié)構(gòu)形式，在大型工業(yè)建筑和民用建筑中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。剛性基礎(chǔ)具有承載能力強(qiáng)的顯著優(yōu)勢(shì)，能夠承受巨大的上部結(jié)構(gòu)荷載，確保建筑物在長(zhǎng)期使用過(guò)程中的安全性。其穩(wěn)定性好，可有效抵抗各種自然因素和人為因素對(duì)基礎(chǔ)的影響，保證建筑物的整體穩(wěn)定性。而且剛性基礎(chǔ)的使用壽命長(zhǎng)，減少了后期維護(hù)和更換基礎(chǔ)的成本與麻煩。以高層寫字樓為例，其基礎(chǔ)多采用剛性基礎(chǔ)，能夠支撐起高聳的建筑結(jié)構(gòu)，抵御風(fēng)力、地震力等各種外力作用，保障寫字樓內(nèi)人員的安全和正常使用。在大型工業(yè)廠房建設(shè)中，剛性基礎(chǔ)能夠承受大型機(jī)械設(shè)備的重量和振動(dòng)，為工業(yè)生產(chǎn)提供穩(wěn)定的基礎(chǔ)條件。然而，由于不同地區(qū)的地質(zhì)條件千差萬(wàn)別，地基環(huán)境各不相同，基礎(chǔ)與地基之間的適應(yīng)性問題便顯得尤為重要。當(dāng)砂土地基應(yīng)用于剛性基礎(chǔ)時(shí)，由于砂土地基自身的特性，常常會(huì)引發(fā)一些問題。地基反彈現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，這是因?yàn)樯巴猎谑艿胶奢d作用后，其顆粒之間的排列結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化，當(dāng)荷載移除或發(fā)生變化時(shí)，砂土顆?？赡軙?huì)恢復(fù)部分變形，從而導(dǎo)致地基出現(xiàn)反彈，這會(huì)對(duì)上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。地基沉降也是一個(gè)常見問題，砂土的壓縮性使得在剛性基礎(chǔ)的荷載作用下，地基會(huì)逐漸產(chǎn)生沉降。如果沉降量過(guò)大或不均勻，將會(huì)導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)開裂、傾斜等嚴(yán)重問題，危及建筑物的安全和正常使用。在一些軟土地基與剛性基礎(chǔ)結(jié)合的工程中，由于軟土的壓縮性高、強(qiáng)度低，地基沉降問題更為突出，常常需要采取特殊的地基處理措施來(lái)控制沉降。鑒于此，深入研究砂土地基在剛性基礎(chǔ)作用下的土體變形特性具有極其重要的意義。通過(guò)對(duì)這一特性的研究，能夠?yàn)榛A(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供更為科學(xué)、合理的依據(jù)，優(yōu)化基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案，使基礎(chǔ)與地基更好地相互適應(yīng)，從而提高工程質(zhì)量，有效減少因地基問題導(dǎo)致的工程事故發(fā)生概率。在實(shí)際工程中，準(zhǔn)確掌握砂土地基在剛性基礎(chǔ)作用下的變形規(guī)律，可以幫助工程師合理選擇基礎(chǔ)類型、尺寸和埋深，確?；A(chǔ)的承載能力和穩(wěn)定性滿足工程要求。對(duì)于一些重要的基礎(chǔ)設(shè)施工程，如核電站、大型橋梁等，對(duì)地基的穩(wěn)定性要求極高，研究砂土地基在剛性基礎(chǔ)作用下的土體變形特性就顯得尤為關(guān)鍵，它關(guān)系到整個(gè)工程的安全和可持續(xù)發(fā)展。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀在砂土地基研究領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)外學(xué)者從多個(gè)角度展開了深入探索。在砂土的物理力學(xué)性質(zhì)方面，國(guó)外學(xué)者通過(guò)大量試驗(yàn)研究，揭示了砂土顆粒級(jí)配、密實(shí)度與抗剪強(qiáng)度之間的內(nèi)在聯(lián)系。例如，[國(guó)外學(xué)者姓名1]通過(guò)對(duì)不同顆粒級(jí)配砂土的直剪試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)級(jí)配良好的砂土抗剪強(qiáng)度明顯高于級(jí)配單一的砂土，且隨著密實(shí)度的增加，抗剪強(qiáng)度顯著提高。國(guó)內(nèi)學(xué)者在砂土的動(dòng)力特性研究中也取得了豐碩成果，[國(guó)內(nèi)學(xué)者姓名1]通過(guò)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，深入分析了地震作用下砂土的液化機(jī)理和影響因素，指出砂土的初始密實(shí)度、地下水位以及地震波特性等對(duì)砂土液化有著重要影響。在剛性基礎(chǔ)的研究方面，國(guó)外對(duì)剛性基礎(chǔ)的承載能力計(jì)算理論進(jìn)行了持續(xù)的完善與創(chuàng)新。[國(guó)外學(xué)者姓名2]基于彈性力學(xué)理論，提出了更為精確的剛性基礎(chǔ)在均布荷載作用下的地基反力計(jì)算方法，為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)提供了更可靠的理論依據(jù)。國(guó)內(nèi)學(xué)者則在剛性基礎(chǔ)的工程應(yīng)用與優(yōu)化設(shè)計(jì)方面進(jìn)行了大量實(shí)踐與研究。[國(guó)內(nèi)學(xué)者姓名2]結(jié)合實(shí)際工程案例，對(duì)剛性基礎(chǔ)的尺寸優(yōu)化、材料選擇以及施工工藝進(jìn)行了系統(tǒng)分析，提出了一系列優(yōu)化措施，有效提高了剛性基礎(chǔ)的性能和經(jīng)濟(jì)性。關(guān)于砂土地基與剛性基礎(chǔ)相互作用下土體變形特性的研究，國(guó)外學(xué)者利用先進(jìn)的數(shù)值模擬技術(shù)，建立了多種復(fù)雜的模型來(lái)模擬兩者的相互作用過(guò)程。[國(guó)外學(xué)者姓名3]運(yùn)用有限元軟件，考慮了砂土的非線性本構(gòu)關(guān)系和基礎(chǔ)與土體之間的接觸非線性，對(duì)砂土地基上剛性基礎(chǔ)的沉降和土體應(yīng)力分布進(jìn)行了模擬分析，得到了一些有價(jià)值的結(jié)論。國(guó)內(nèi)學(xué)者則通過(guò)室內(nèi)模型試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試相結(jié)合的方法，對(duì)這一問題進(jìn)行了深入研究。[國(guó)內(nèi)學(xué)者姓名3]進(jìn)行了砂土地基上剛性基礎(chǔ)的室內(nèi)模型試驗(yàn)，測(cè)量了不同荷載條件下土體的變形和基礎(chǔ)的沉降，分析了影響土體變形的主要因素，并與現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，為理論研究提供了可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。盡管國(guó)內(nèi)外在砂土地基、剛性基礎(chǔ)以及二者相互作用下土體變形特性的研究方面已取得了諸多成果，但仍存在一些不足之處?，F(xiàn)有研究中對(duì)復(fù)雜地質(zhì)條件下砂土地基的特性研究還不夠全面，例如在砂土與其他土層混合分布、砂土中含有特殊礦物成分等情況下，砂土地基的力學(xué)性質(zhì)和變形規(guī)律尚未完全明確。在剛性基礎(chǔ)與砂土地基相互作用的研究中，模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬往往難以完全真實(shí)地反映實(shí)際工程中的復(fù)雜情況，如地基土的不均勻性、基礎(chǔ)與土體之間的接觸狀態(tài)在長(zhǎng)期荷載作用下的變化等。而且，對(duì)于一些新型的剛性基礎(chǔ)形式或砂土地基處理方法，其在實(shí)際工程中的應(yīng)用效果和長(zhǎng)期穩(wěn)定性還缺乏足夠的研究和驗(yàn)證。1.3研究?jī)?nèi)容與方法本文主要研究?jī)?nèi)容圍繞砂土地基在剛性基礎(chǔ)作用下的土體變形特性展開，涵蓋多個(gè)關(guān)鍵方面。在試驗(yàn)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，精心挑選合適的砂土和剛性基礎(chǔ)材料，嚴(yán)格控制砂土的含水量、密度以及粒徑范圍等參數(shù)，以確保試驗(yàn)條件的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性。確定合理的試驗(yàn)方案，設(shè)置多組不同的試驗(yàn)工況，包括不同的荷載等級(jí)、加載方式以及基礎(chǔ)尺寸等，全面模擬砂土地基在剛性基礎(chǔ)作用下可能遇到的各種實(shí)際情況。比如，設(shè)置不同的荷載等級(jí)，從較小的荷載逐步增加到較大荷載，研究土體在不同荷載水平下的變形響應(yīng)；采用不同的加載方式，如單調(diào)加載、循環(huán)加載等，分析加載方式對(duì)土體變形特性的影響；改變基礎(chǔ)尺寸，探討基礎(chǔ)尺寸與土體變形之間的關(guān)系。在試驗(yàn)過(guò)程中，細(xì)致觀察并記錄土體在剛性基礎(chǔ)作用下的變形現(xiàn)象。密切關(guān)注土體的沉降情況，包括沉降量的大小、沉降速率以及沉降隨時(shí)間的變化規(guī)律；留意土體的側(cè)向位移，確定側(cè)向位移的方向和大小，分析其對(duì)基礎(chǔ)穩(wěn)定性的影響；同時(shí)，關(guān)注土體是否出現(xiàn)裂縫、隆起等其他變形現(xiàn)象，全面了解土體的變形特征。深入分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，總結(jié)砂土地基在剛性基礎(chǔ)作用下土體變形的規(guī)律。研究土體變形與荷載大小之間的關(guān)系，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，預(yù)測(cè)不同荷載條件下土體的變形量；探究土體變形與基礎(chǔ)尺寸的關(guān)聯(lián)，明確基礎(chǔ)尺寸對(duì)土體變形的影響程度，為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)提供尺寸優(yōu)化依據(jù)；分析土體變形隨時(shí)間的變化趨勢(shì)，了解土體變形的發(fā)展過(guò)程，評(píng)估地基的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。本文采用室內(nèi)模型靜載試驗(yàn)為主、數(shù)值模擬為輔的研究方法。室內(nèi)模型靜載試驗(yàn)?zāi)軌蛟诳煽氐臈l件下，直接觀察和測(cè)量砂土地基在剛性基礎(chǔ)作用下的土體變形情況，獲取真實(shí)可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。利用專業(yè)的試驗(yàn)設(shè)備，如高精度的壓力傳感器、位移計(jì)等，精確測(cè)量荷載大小和土體變形量。通過(guò)改變?cè)囼?yàn)參數(shù)，進(jìn)行多組對(duì)比試驗(yàn)，深入研究各因素對(duì)土體變形特性的影響。數(shù)值模擬則借助先進(jìn)的有限元分析軟件，建立砂土地基與剛性基礎(chǔ)相互作用的數(shù)值模型。在模型中，準(zhǔn)確設(shè)定砂土和剛性基礎(chǔ)的材料參數(shù)、邊界條件以及荷載工況等，模擬實(shí)際工程中的復(fù)雜情況。通過(guò)數(shù)值模擬，可以快速分析不同參數(shù)組合下土體的應(yīng)力和變形分布，與室內(nèi)模型試驗(yàn)結(jié)果相互驗(yàn)證和補(bǔ)充，進(jìn)一步深入探討土體變形的內(nèi)在機(jī)制。二、試驗(yàn)設(shè)計(jì)與準(zhǔn)備2.1試驗(yàn)材料選擇本次試驗(yàn)選用裸填砂作為砂土基質(zhì)，其具有典型的砂土特性，能較好地模擬實(shí)際工程中的砂土地基情況。在含水量方面，通過(guò)精密的水分測(cè)定儀器進(jìn)行測(cè)量與控制，確保含水量穩(wěn)定在[X]%左右，這一含水量范圍既符合常見砂土地基的實(shí)際含水量情況，又能保證砂土在試驗(yàn)過(guò)程中具有相對(duì)穩(wěn)定的物理力學(xué)性質(zhì)。經(jīng)測(cè)定，該裸填砂的密度為[X]g/cm3，這一密度指標(biāo)對(duì)于研究砂土地基的承載能力和變形特性具有重要意義，它反映了砂土顆粒的緊密程度，進(jìn)而影響著砂土的力學(xué)性能。在粒徑范圍上，裸填砂的粒徑主要分布在[X1]mm-[X2]mm之間，呈現(xiàn)出較為均勻的級(jí)配。這種級(jí)配特性使得砂土在承受荷載時(shí)，顆粒之間能夠相互嵌鎖，形成相對(duì)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。不同粒徑的顆粒相互搭配，能夠有效提高砂土的密實(shí)度和抗剪強(qiáng)度。例如，較小粒徑的顆粒可以填充在較大粒徑顆粒之間的空隙中，減少孔隙率，從而增強(qiáng)砂土的整體穩(wěn)定性。而且，這種級(jí)配分布也更接近實(shí)際工程中砂土地基的粒徑組成情況，能夠?yàn)樵囼?yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性提供有力保障。剛性基礎(chǔ)選用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其具有較高的強(qiáng)度和剛度，能夠承受較大的荷載，符合剛性基礎(chǔ)在實(shí)際工程中的應(yīng)用特點(diǎn)。鋼筋采用HRB400級(jí)熱軋帶肋鋼筋，其屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為400MPa，抗拉強(qiáng)度高，能夠?yàn)榛A(chǔ)提供強(qiáng)大的抗拉能力，有效抵抗因基礎(chǔ)變形產(chǎn)生的拉力。在鋼筋的布置上，根據(jù)基礎(chǔ)的受力特點(diǎn)和設(shè)計(jì)要求，合理設(shè)置鋼筋的間距和數(shù)量，確保鋼筋在基礎(chǔ)中均勻分布，充分發(fā)揮其抗拉性能。例如，在基礎(chǔ)的受拉區(qū)域，適當(dāng)增加鋼筋的數(shù)量和直徑，以提高基礎(chǔ)的抗拉承載能力；在受壓區(qū)域，合理布置鋼筋，增強(qiáng)基礎(chǔ)的抗壓穩(wěn)定性?；炷吝x用C30強(qiáng)度等級(jí)，其抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為14.3MPa，具有良好的抗壓性能，能夠滿足剛性基礎(chǔ)在承受上部結(jié)構(gòu)荷載時(shí)的抗壓要求?；炷恋呐浜媳葒?yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)與配制，確?；炷恋墓ぷ餍阅芎土W(xué)性能。在配制過(guò)程中，精確控制水泥、砂、石子、水以及外加劑的用量，保證混凝土的和易性、流動(dòng)性和強(qiáng)度。例如，通過(guò)調(diào)整砂率和外加劑的用量，改善混凝土的工作性能，使其在澆筑過(guò)程中能夠均勻填充模板，避免出現(xiàn)蜂窩、麻面等缺陷；同時(shí)，嚴(yán)格控制水灰比，保證混凝土的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。2.2試驗(yàn)方案制定2.2.1單荷載試驗(yàn)設(shè)計(jì)在單荷載試驗(yàn)中，剛性基礎(chǔ)選用尺寸為50cm×50cm×20cm的長(zhǎng)方體鋼筋混凝土塊，這種尺寸既能保證基礎(chǔ)在試驗(yàn)過(guò)程中的穩(wěn)定性，又便于操作和安裝，且在一定程度上能夠模擬實(shí)際工程中剛性基礎(chǔ)的受力情況?；A(chǔ)與土體的接觸面積為2500cm2，通過(guò)精確的測(cè)量和計(jì)算，確保接觸面積的準(zhǔn)確性，為后續(xù)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和分析提供可靠依據(jù)。為了全面、準(zhǔn)確地觀測(cè)土體在剛性基礎(chǔ)作用下的變形情況，在基礎(chǔ)周圍的土體表面設(shè)置了多個(gè)觀測(cè)點(diǎn)。在基礎(chǔ)的四個(gè)角點(diǎn)處各設(shè)置一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，用于測(cè)量基礎(chǔ)角點(diǎn)處土體的沉降和側(cè)向位移，這些角點(diǎn)觀測(cè)點(diǎn)能夠反映基礎(chǔ)邊緣處土體的變形特征，對(duì)于分析基礎(chǔ)與土體之間的相互作用具有重要意義。在基礎(chǔ)的兩條長(zhǎng)邊和兩條短邊的中點(diǎn)處也分別設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)，以獲取基礎(chǔ)邊緣中部土體的變形信息，通過(guò)對(duì)比不同位置觀測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，可以更全面地了解土體變形在基礎(chǔ)邊緣的分布規(guī)律。在基礎(chǔ)中心正下方的土體中設(shè)置一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，用于測(cè)量土體的豎向位移，該觀測(cè)點(diǎn)能夠反映基礎(chǔ)中心部位土體的沉降情況，是研究土體整體變形的關(guān)鍵數(shù)據(jù)點(diǎn)。在基礎(chǔ)邊緣向外一定距離處（如10cm、20cm等）也設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)，以觀察土體變形的影響范圍，這些觀測(cè)點(diǎn)能夠幫助分析土體變形隨著距離基礎(chǔ)邊緣的增加而產(chǎn)生的變化趨勢(shì)。荷載等級(jí)的安排采用分級(jí)加載的方式，從較小荷載開始逐步增加，以便更細(xì)致地觀察土體在不同荷載水平下的變形響應(yīng)。首先施加5kN的荷載，這一荷載水平相對(duì)較低，能夠初步了解土體在小荷載作用下的變形特征，例如土體是否會(huì)產(chǎn)生微小的沉降或位移，以及這些變形的變化趨勢(shì)。然后依次施加10kN、15kN、20kN、25kN的荷載，每級(jí)荷載之間保持一定的增量，這樣可以系統(tǒng)地研究土體變形與荷載大小之間的關(guān)系，通過(guò)對(duì)比不同荷載等級(jí)下觀測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，繪制出荷載-變形曲線，從而直觀地分析土體變形隨著荷載增加的變化規(guī)律。在加載過(guò)程中，每級(jí)荷載持續(xù)作用一定時(shí)間（如30分鐘），待土體變形穩(wěn)定后再進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量和記錄，確保測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。當(dāng)荷載施加到25kN后，再進(jìn)行卸載，卸載過(guò)程也采用分級(jí)卸載的方式，依次卸載5kN，觀察土體在卸載過(guò)程中的回彈情況，記錄卸載過(guò)程中各觀測(cè)點(diǎn)的變形數(shù)據(jù)，與加載過(guò)程的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，研究土體的彈性和塑性變形特性。2.2.2多荷載試驗(yàn)設(shè)計(jì)多荷載試驗(yàn)旨在模擬砂土地基在剛性基礎(chǔ)作用下可能承受的各種復(fù)雜荷載情況，通過(guò)設(shè)置不同類型的荷載組合，深入研究土體在多種荷載作用下的變形特性。靜荷載設(shè)置采用與單荷載試驗(yàn)類似的分級(jí)加載方式，從較小的荷載開始逐漸增加，直至達(dá)到預(yù)定的最大荷載。首先施加10kN的靜荷載，保持一定時(shí)間（如30分鐘），測(cè)量并記錄各觀測(cè)點(diǎn)的土體變形數(shù)據(jù)，包括沉降、側(cè)向位移等。然后依次增加10kN的靜荷載，分別達(dá)到20kN、30kN、40kN、50kN，在每級(jí)荷載作用下，待土體變形穩(wěn)定后進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，通過(guò)分析這些數(shù)據(jù)，可以了解靜荷載作用下土體變形的發(fā)展趨勢(shì)，以及不同靜荷載水平對(duì)土體變形的影響程度。重復(fù)荷載設(shè)置為以一定的頻率和幅值進(jìn)行加載和卸載。設(shè)定加載幅值為15kN，加載頻率為每分鐘1次，即每分鐘施加15kN的荷載，然后卸載，如此循環(huán)進(jìn)行。在重復(fù)荷載作用過(guò)程中，每隔一定次數(shù)（如10次循環(huán)）測(cè)量一次觀測(cè)點(diǎn)的土體變形數(shù)據(jù)，觀察土體在重復(fù)荷載作用下的累積變形情況，分析土體是否會(huì)因?yàn)橹貜?fù)荷載而產(chǎn)生疲勞變形，以及重復(fù)荷載對(duì)土體變形的影響機(jī)制。隨機(jī)荷載通過(guò)計(jì)算機(jī)程序模擬生成，其幅值和加載時(shí)間按照一定的隨機(jī)規(guī)律變化。幅值范圍設(shè)定在5kN-25kN之間，加載時(shí)間間隔在10秒-60秒之間隨機(jī)取值。在隨機(jī)荷載作用過(guò)程中，持續(xù)監(jiān)測(cè)觀測(cè)點(diǎn)的土體變形數(shù)據(jù)，由于隨機(jī)荷載的不確定性，土體變形也呈現(xiàn)出復(fù)雜的變化趨勢(shì)，通過(guò)分析這些數(shù)據(jù)，可以研究土體在隨機(jī)荷載作用下的響應(yīng)特性，以及隨機(jī)荷載對(duì)土體穩(wěn)定性的影響。脈沖荷載設(shè)置為以較短的時(shí)間間隔施加較大的荷載脈沖。荷載脈沖幅值設(shè)定為30kN，脈沖持續(xù)時(shí)間為0.5秒，脈沖間隔時(shí)間為5秒。在每個(gè)脈沖荷載作用后，立即測(cè)量觀測(cè)點(diǎn)的土體變形數(shù)據(jù)，觀察土體在脈沖荷載作用下的瞬間變形情況，以及脈沖荷載對(duì)土體產(chǎn)生的沖擊效應(yīng)，分析土體如何應(yīng)對(duì)這種突然施加的較大荷載，以及脈沖荷載對(duì)土體結(jié)構(gòu)和變形的影響。在多荷載試驗(yàn)中，觀測(cè)點(diǎn)的布置與單荷載試驗(yàn)基本相同，在基礎(chǔ)的四個(gè)角點(diǎn)、四條邊的中點(diǎn)、基礎(chǔ)中心正下方以及基礎(chǔ)邊緣向外一定距離處設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)，以便全面監(jiān)測(cè)土體在不同荷載組合作用下的變形情況。同時(shí)，為了更準(zhǔn)確地測(cè)量土體在復(fù)雜荷載作用下的變形，在部分關(guān)鍵觀測(cè)點(diǎn)（如基礎(chǔ)中心正下方和角點(diǎn)處）增加測(cè)量?jī)x器的精度和數(shù)量，例如使用高精度的位移傳感器或多個(gè)傳感器同時(shí)測(cè)量同一位置的變形，以提高數(shù)據(jù)的可靠性和準(zhǔn)確性。2.3試驗(yàn)儀器布置為了精確監(jiān)測(cè)砂土地基在剛性基礎(chǔ)作用下的變形情況，本試驗(yàn)布置了多種類型的監(jiān)測(cè)儀器，主要包括位移計(jì)和土壓力傳感器，它們?cè)谠囼?yàn)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，能夠?yàn)楹罄m(xù)的數(shù)據(jù)分析和研究提供重要的數(shù)據(jù)支持。位移計(jì)的布置主要用于監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)的沉降數(shù)據(jù)，為分析基礎(chǔ)的穩(wěn)定性和土體的變形情況提供關(guān)鍵依據(jù)。在剛性基礎(chǔ)的四個(gè)角點(diǎn)處各布置一個(gè)位移計(jì)，用于測(cè)量基礎(chǔ)角點(diǎn)的沉降量。角點(diǎn)處的沉降情況能夠反映基礎(chǔ)邊緣的變形特征，對(duì)于評(píng)估基礎(chǔ)的整體穩(wěn)定性具有重要意義。由于基礎(chǔ)邊緣的受力情況較為復(fù)雜，角點(diǎn)處的沉降可能會(huì)受到土體的不均勻性、基礎(chǔ)與土體之間的接觸狀態(tài)等多種因素的影響，通過(guò)測(cè)量角點(diǎn)的沉降量，可以更全面地了解這些因素對(duì)基礎(chǔ)變形的影響。在基礎(chǔ)的兩條長(zhǎng)邊和兩條短邊的中點(diǎn)處也分別布置位移計(jì)，以獲取基礎(chǔ)邊緣中部的沉降數(shù)據(jù)。這些位置的沉降數(shù)據(jù)可以與角點(diǎn)處的沉降數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，從而了解基礎(chǔ)邊緣不同位置的沉降差異，進(jìn)一步分析土體變形在基礎(chǔ)邊緣的分布規(guī)律。在基礎(chǔ)中心正上方布置一個(gè)位移計(jì)，用于測(cè)量基礎(chǔ)中心的沉降量?；A(chǔ)中心的沉降量是反映基礎(chǔ)整體沉降的重要指標(biāo)，通過(guò)監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)中心的沉降情況，可以了解基礎(chǔ)在荷載作用下的整體下沉趨勢(shì)，判斷基礎(chǔ)是否發(fā)生均勻沉降。位移計(jì)采用高精度的電子位移計(jì)，精度可達(dá)0.01mm，能夠滿足試驗(yàn)對(duì)沉降測(cè)量精度的要求。在安裝位移計(jì)時(shí)，確保位移計(jì)的測(cè)量桿與基礎(chǔ)表面垂直，且與基礎(chǔ)緊密接觸，以保證測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。土壓力傳感器的布置則用于監(jiān)測(cè)土中附加應(yīng)力數(shù)據(jù)，幫助分析土體內(nèi)部的受力狀態(tài)和應(yīng)力分布情況。在基礎(chǔ)底面以下不同深度處布置土壓力傳感器，具體深度設(shè)置為5cm、10cm、15cm、20cm。這些不同深度的傳感器可以測(cè)量不同深度土體所承受的附加應(yīng)力，從而了解附加應(yīng)力在土體中的分布規(guī)律。隨著深度的增加，附加應(yīng)力會(huì)逐漸減小，通過(guò)測(cè)量不同深度的附加應(yīng)力，可以繪制出附加應(yīng)力隨深度變化的曲線，分析附加應(yīng)力的衰減規(guī)律，以及不同荷載條件下附加應(yīng)力的變化情況。在基礎(chǔ)邊緣向外一定距離處（如10cm、20cm）也布置土壓力傳感器，用于測(cè)量土體水平方向的附加應(yīng)力。這些位置的傳感器可以了解土體在水平方向上的受力情況，分析基礎(chǔ)邊緣土體的側(cè)向應(yīng)力分布，以及側(cè)向應(yīng)力對(duì)土體變形和基礎(chǔ)穩(wěn)定性的影響。土壓力傳感器采用電阻應(yīng)變片式土壓力傳感器，具有精度高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，能夠準(zhǔn)確測(cè)量土體中的附加應(yīng)力。在安裝土壓力傳感器時(shí)，確保傳感器與土體緊密接觸，避免出現(xiàn)空隙或松動(dòng)，以保證測(cè)量數(shù)據(jù)的可靠性。同時(shí)，對(duì)傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)和調(diào)試，確保其測(cè)量精度滿足試驗(yàn)要求。三、靜載試驗(yàn)過(guò)程與結(jié)果分析3.1試驗(yàn)過(guò)程在試驗(yàn)開始前，對(duì)砂土進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，確保其含水量和密度均勻一致。采用分層夯實(shí)的方法，將砂土填入試驗(yàn)箱內(nèi)，每層砂土的厚度控制在[X]cm左右，使用專業(yè)的夯實(shí)設(shè)備，按照規(guī)定的夯實(shí)次數(shù)和夯實(shí)力度進(jìn)行夯實(shí)，以保證砂土的密實(shí)度符合試驗(yàn)要求。在夯實(shí)過(guò)程中，使用密度檢測(cè)儀器對(duì)每層砂土的密度進(jìn)行檢測(cè)，確保密度偏差控制在±[X]%以內(nèi)。同時(shí)，對(duì)剛性基礎(chǔ)進(jìn)行外觀檢查，確保其表面平整、無(wú)裂縫、無(wú)缺損等缺陷，使用測(cè)量工具對(duì)基礎(chǔ)的尺寸進(jìn)行復(fù)核，確?；A(chǔ)尺寸與設(shè)計(jì)要求一致。在試驗(yàn)過(guò)程中，嚴(yán)格按照預(yù)定的加載方案進(jìn)行加載。使用高精度的千斤頂作為加載設(shè)備，通過(guò)油壓系統(tǒng)精確控制荷載的施加大小和速度。在加載過(guò)程中，密切關(guān)注荷載的變化情況，確保荷載的施加符合試驗(yàn)要求。每級(jí)荷載施加后，按照規(guī)定的時(shí)間間隔進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，使用位移計(jì)測(cè)量基礎(chǔ)的沉降量，使用土壓力傳感器測(cè)量土中附加應(yīng)力。在采集數(shù)據(jù)時(shí)，確保測(cè)量?jī)x器的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，避免因儀器故障或操作不當(dāng)導(dǎo)致數(shù)據(jù)誤差。同時(shí)，對(duì)試驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行詳細(xì)記錄，如土體出現(xiàn)裂縫、隆起、基礎(chǔ)傾斜等，及時(shí)分析原因并采取相應(yīng)的措施。試驗(yàn)結(jié)束后，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和記錄。將位移計(jì)和土壓力傳感器測(cè)量得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類整理，按照荷載等級(jí)、加載時(shí)間等因素進(jìn)行排序，制作成數(shù)據(jù)表格。對(duì)試驗(yàn)過(guò)程中的照片、視頻等資料進(jìn)行整理和歸檔，以便后續(xù)分析和查閱。對(duì)試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行清理和維護(hù)，檢查設(shè)備是否存在損壞或故障，及時(shí)進(jìn)行維修和保養(yǎng)，為下一次試驗(yàn)做好準(zhǔn)備。同時(shí)，對(duì)試驗(yàn)場(chǎng)地進(jìn)行清理，恢復(fù)原狀。3.2試驗(yàn)現(xiàn)象及荷載-沉降曲線分析3.2.1試驗(yàn)現(xiàn)象觀察在試驗(yàn)過(guò)程中，隨著荷載的逐漸增加，地基土的破壞現(xiàn)象逐漸顯現(xiàn)。當(dāng)荷載較小時(shí)，土體主要表現(xiàn)為彈性變形，基底邊緣土體未出現(xiàn)明顯的破壞跡象，土體表面較為平整，沒有裂縫或隆起等現(xiàn)象。此時(shí)，土體內(nèi)部的顆粒排列相對(duì)穩(wěn)定，顆粒之間的摩擦力和咬合力能夠抵抗荷載的作用。隨著荷載進(jìn)一步增大，當(dāng)達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，基底邊緣土體開始出現(xiàn)破壞。在基礎(chǔ)的邊緣處，土體顆粒開始松動(dòng)，出現(xiàn)微小的裂縫，部分顆粒被擠出基礎(chǔ)邊緣，形成局部的土體隆起。這些現(xiàn)象表明基底邊緣土體的抗剪強(qiáng)度已經(jīng)接近極限，土體開始發(fā)生塑性變形。隨著荷載的繼續(xù)增加，這些裂縫逐漸擴(kuò)展，土體隆起范圍也不斷擴(kuò)大。從整體破壞形態(tài)來(lái)看，當(dāng)荷載達(dá)到一定程度后，地基土呈現(xiàn)出明顯的整體破壞特征?；A(chǔ)周圍的土體出現(xiàn)較大范圍的隆起，形成一個(gè)明顯的鼓包，且在鼓包周圍出現(xiàn)了多條裂縫，這些裂縫相互連通，將土體分割成多個(gè)小塊。此時(shí)，土體的變形急劇增大，基礎(chǔ)出現(xiàn)明顯的下沉和傾斜，表明地基已經(jīng)失去了承載能力，達(dá)到了破壞狀態(tài)。通過(guò)對(duì)不同荷載等級(jí)下地基土破壞現(xiàn)象的觀察，可以發(fā)現(xiàn)地基土的破壞是一個(gè)逐漸發(fā)展的過(guò)程，從局部的彈性變形到基底邊緣土體的破壞，再到整體的破壞，每個(gè)階段都有其獨(dú)特的現(xiàn)象和特征。這些觀察結(jié)果為深入分析砂土地基在剛性基礎(chǔ)作用下的土體變形特性提供了直觀的依據(jù)。3.2.2荷載-沉降曲線繪制與解讀根據(jù)試驗(yàn)過(guò)程中采集的數(shù)據(jù)，繪制了不同試驗(yàn)條件下的荷載-沉降曲線，如圖[X]所示。以單荷載試驗(yàn)中基礎(chǔ)中心沉降為例，荷載-沉降曲線呈現(xiàn)出明顯的階段性特征。在初始階段，即OA段，荷載與沉降呈近似線性關(guān)系，曲線斜率較小且相對(duì)穩(wěn)定。這表明在較小荷載作用下，土體主要發(fā)生彈性變形，土體內(nèi)部的顆粒排列變化較小，顆粒之間的相互作用力能夠有效抵抗荷載，土體的變形處于可恢復(fù)的彈性階段。此時(shí)，土體的變形主要是由于顆粒之間的孔隙被壓縮，孔隙體積減小，而顆粒本身的變形相對(duì)較小。隨著荷載的增加，曲線進(jìn)入AB段，荷載與沉降的關(guān)系逐漸偏離線性，曲線斜率逐漸增大。這一階段，土體開始出現(xiàn)局部塑性變形，基底邊緣土體的抗剪強(qiáng)度逐漸被克服，土體顆粒之間的相對(duì)位移增大，導(dǎo)致沉降量的增長(zhǎng)速度加快。在這個(gè)階段，土體的變形既有彈性變形，也有塑性變形，塑性變形的比例隨著荷載的增加而逐漸增大。當(dāng)荷載繼續(xù)增大到一定程度時(shí)，曲線進(jìn)入BC段，沉降量急劇增大，曲線斜率變得非常大，呈現(xiàn)出陡降的趨勢(shì)。這表明地基土已經(jīng)發(fā)生了整體破壞，土體的承載能力急劇下降，無(wú)法再承受更大的荷載。此時(shí)，土體內(nèi)部形成了連續(xù)的滑動(dòng)面，土體顆粒之間的連接被破壞，基礎(chǔ)陷入土體中，導(dǎo)致沉降量迅速增加。在比例界限方面，A點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的荷載即為比例界限，它標(biāo)志著土體從彈性變形階段進(jìn)入局部塑性變形階段。在比例界限之前，土體的變形主要是彈性的，荷載與沉降呈線性關(guān)系；超過(guò)比例界限后，土體開始出現(xiàn)塑性變形，荷載與沉降的關(guān)系不再線性。通過(guò)確定比例界限，可以了解土體在彈性階段的承載能力，為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)提供重要的參考依據(jù)。極限荷載對(duì)應(yīng)的是曲線中沉降急劇增大的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，即B點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的荷載。當(dāng)荷載達(dá)到極限荷載時(shí)，地基土發(fā)生整體破壞，基礎(chǔ)喪失承載能力。極限荷載是評(píng)估地基承載能力的關(guān)鍵指標(biāo)，它反映了地基在破壞前所能承受的最大荷載。通過(guò)分析荷載-沉降曲線中比例界限和極限荷載對(duì)應(yīng)的曲線變化，可以深入了解砂土地基在剛性基礎(chǔ)作用下土體變形的發(fā)展過(guò)程和規(guī)律，為工程設(shè)計(jì)和施工提供科學(xué)的指導(dǎo)。3.3基底應(yīng)力分布分析3.3.1應(yīng)力分布測(cè)量方法本試驗(yàn)采用土壓力傳感器來(lái)測(cè)量基底應(yīng)力分布。土壓力傳感器選用高精度的電阻應(yīng)變片式傳感器，其測(cè)量精度可達(dá)±[X]kPa，能夠滿足試驗(yàn)對(duì)基底應(yīng)力測(cè)量精度的要求。在剛性基礎(chǔ)底面均勻布置多個(gè)土壓力傳感器，以全面獲取基底不同位置的應(yīng)力數(shù)據(jù)。在基礎(chǔ)底面的四個(gè)角點(diǎn)處各布置一個(gè)土壓力傳感器，用于測(cè)量基礎(chǔ)角點(diǎn)處的基底應(yīng)力。角點(diǎn)位置的應(yīng)力情況較為復(fù)雜，由于基礎(chǔ)邊緣的應(yīng)力集中效應(yīng)，角點(diǎn)處的基底應(yīng)力往往較大，且受到土體不均勻性和基礎(chǔ)與土體之間接觸狀態(tài)的影響也較為明顯。通過(guò)測(cè)量角點(diǎn)處的應(yīng)力，可以了解基礎(chǔ)邊緣的受力特性，對(duì)于分析基礎(chǔ)的穩(wěn)定性和土體變形具有重要意義。在基礎(chǔ)底面的兩條長(zhǎng)邊和兩條短邊的中點(diǎn)處也分別布置土壓力傳感器，以測(cè)量基礎(chǔ)邊緣中部的基底應(yīng)力。這些位置的應(yīng)力數(shù)據(jù)可以與角點(diǎn)處的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，分析基礎(chǔ)邊緣不同位置的應(yīng)力分布差異，從而更全面地了解基底應(yīng)力在基礎(chǔ)邊緣的變化規(guī)律。在基礎(chǔ)底面中心布置一個(gè)土壓力傳感器，用于測(cè)量基礎(chǔ)中心處的基底應(yīng)力?；A(chǔ)中心位置的應(yīng)力相對(duì)較為均勻，能夠反映基底在整體上的受力情況。通過(guò)監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)中心處的應(yīng)力變化，可以了解基底在不同荷載條件下的平均受力水平，為分析基礎(chǔ)的承載能力提供重要依據(jù)。數(shù)據(jù)采集方面，采用數(shù)據(jù)采集儀與土壓力傳感器連接，實(shí)時(shí)采集傳感器測(cè)量的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集儀具有高精度的數(shù)據(jù)采集和處理能力，能夠快速準(zhǔn)確地將傳感器的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為應(yīng)力數(shù)據(jù)。設(shè)置數(shù)據(jù)采集儀的采樣頻率為[X]Hz，即每秒采集[X]次數(shù)據(jù)，確保能夠捕捉到基底應(yīng)力在加載過(guò)程中的瞬間變化。同時(shí)，數(shù)據(jù)采集儀具備數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，將采集到的數(shù)據(jù)自動(dòng)存儲(chǔ)到內(nèi)置的存儲(chǔ)器中，以便后續(xù)的數(shù)據(jù)分析和處理。在試驗(yàn)過(guò)程中，密切關(guān)注數(shù)據(jù)采集儀的運(yùn)行狀態(tài)，確保數(shù)據(jù)采集的連續(xù)性和準(zhǔn)確性。3.3.2應(yīng)力分布規(guī)律總結(jié)在荷載施加初期，基底應(yīng)力分布呈現(xiàn)出較為均勻的狀態(tài)。隨著荷載逐漸增加，基底邊緣處的應(yīng)力增長(zhǎng)速度明顯快于中心部位。這是因?yàn)樵诤奢d作用下，基底邊緣的土體首先受到較大的剪切力，導(dǎo)致應(yīng)力集中現(xiàn)象的出現(xiàn)。隨著荷載的進(jìn)一步增大，基底邊緣處的應(yīng)力集中現(xiàn)象更加明顯，應(yīng)力值逐漸超過(guò)中心部位。當(dāng)荷載達(dá)到一定程度時(shí)，基底邊緣處的土體開始出現(xiàn)塑性變形，應(yīng)力增長(zhǎng)速度減緩，而中心部位的應(yīng)力仍在繼續(xù)增長(zhǎng)。在比例界限階段，基底應(yīng)力分布發(fā)生了明顯的變化?；走吘壧幍膽?yīng)力已經(jīng)達(dá)到土體的極限強(qiáng)度，開始出現(xiàn)塑性區(qū)，而中心部位的土體仍處于彈性階段。此時(shí)，基底應(yīng)力分布呈現(xiàn)出邊緣高、中心低的特征，塑性區(qū)從基底邊緣逐漸向中心擴(kuò)展。通過(guò)分析土壓力傳感器的數(shù)據(jù)，可以確定比例界限所對(duì)應(yīng)的荷載值，以及在該荷載下基底應(yīng)力的分布范圍和塑性區(qū)的擴(kuò)展程度。當(dāng)荷載接近極限荷載時(shí)，基底應(yīng)力分布進(jìn)一步惡化。基底邊緣處的塑性區(qū)不斷擴(kuò)大，形成連續(xù)的滑動(dòng)面，土體的承載能力急劇下降。中心部位的土體也開始進(jìn)入塑性狀態(tài)，基底應(yīng)力分布變得更加不均勻。此時(shí)，基礎(chǔ)周圍的土體出現(xiàn)明顯的隆起和裂縫，表明地基已經(jīng)接近破壞狀態(tài)。在極限荷載作用下，基底應(yīng)力分布達(dá)到最不均勻的狀態(tài)，基礎(chǔ)的承載能力完全喪失。通過(guò)對(duì)極限荷載下基底應(yīng)力分布的分析，可以深入了解地基破壞的機(jī)理和過(guò)程，為評(píng)估地基的穩(wěn)定性提供重要依據(jù)。3.4土中應(yīng)力分布分析3.4.1豎向附加應(yīng)力分布在砂土地基中，豎向附加應(yīng)力隨深度的增加呈現(xiàn)出顯著的變化規(guī)律。當(dāng)荷載作用于剛性基礎(chǔ)時(shí)，在基礎(chǔ)底面以下較淺的深度范圍內(nèi)，豎向附加應(yīng)力迅速衰減。這是因?yàn)樵诨A(chǔ)底面附近，土體直接承受來(lái)自基礎(chǔ)的壓力，應(yīng)力集中現(xiàn)象較為明顯。隨著深度的增加，土體受到的附加應(yīng)力逐漸減小，這是由于應(yīng)力在土體中逐漸擴(kuò)散，單位面積上所承受的附加應(yīng)力相應(yīng)降低。在不同荷載階段，豎向附加應(yīng)力的分布也有所不同。在荷載施加初期，由于荷載較小，土體的變形主要處于彈性階段，豎向附加應(yīng)力的分布較為均勻，且隨深度的變化相對(duì)較小。隨著荷載的逐漸增加，土體開始出現(xiàn)塑性變形，豎向附加應(yīng)力的分布變得不均勻，在基礎(chǔ)邊緣處的應(yīng)力集中現(xiàn)象更加明顯，導(dǎo)致豎向附加應(yīng)力在深度方向上的衰減速度加快。當(dāng)荷載接近極限荷載時(shí)，土體的塑性變形區(qū)域進(jìn)一步擴(kuò)大，豎向附加應(yīng)力的分布呈現(xiàn)出明顯的非線性特征，在基礎(chǔ)底面附近的土體中，豎向附加應(yīng)力迅速減小，而在較深的土層中，豎向附加應(yīng)力的變化相對(duì)平緩。這種豎向附加應(yīng)力分布的變化原因主要與砂土的物理力學(xué)性質(zhì)和土體的變形特性密切相關(guān)。砂土顆粒之間的摩擦力和咬合力決定了土體的抗剪強(qiáng)度，在荷載作用下，土體的變形首先發(fā)生在基礎(chǔ)底面附近，隨著荷載的增加，土體的塑性變形逐漸向深部擴(kuò)展，導(dǎo)致豎向附加應(yīng)力的分布發(fā)生變化。土體的密實(shí)度、顆粒級(jí)配等因素也會(huì)影響豎向附加應(yīng)力的分布，例如，密實(shí)度較高的砂土能夠更好地傳遞應(yīng)力，使得豎向附加應(yīng)力在深度方向上的衰減速度相對(duì)較慢；而顆粒級(jí)配良好的砂土，由于顆粒之間的相互嵌鎖作用較強(qiáng)，能夠承受更大的荷載，豎向附加應(yīng)力的分布也會(huì)相對(duì)更加均勻。3.4.2水平附加應(yīng)力分布土中水平附加應(yīng)力的分布具有獨(dú)特的特征。在基礎(chǔ)底面以下，水平附加應(yīng)力隨著深度的增加先增大后減小，存在一個(gè)峰值位置。這是因?yàn)樵诨A(chǔ)底面附近，土體受到基礎(chǔ)的擠壓作用，水平方向的應(yīng)力逐漸增大。隨著深度的進(jìn)一步增加，土體的側(cè)向約束作用逐漸增強(qiáng)，水平附加應(yīng)力開始減小。峰值位置隨荷載變化呈現(xiàn)出一定的規(guī)律。隨著荷載的增加，水平附加應(yīng)力的峰值位置逐漸向深部移動(dòng)。這是由于荷載增大時(shí)，土體的塑性變形區(qū)域擴(kuò)大，水平方向的應(yīng)力分布也相應(yīng)發(fā)生變化。在較小荷載作用下，水平附加應(yīng)力的峰值位置相對(duì)較淺，主要集中在基礎(chǔ)底面附近的土體中；而當(dāng)荷載增大到一定程度時(shí)，峰值位置會(huì)逐漸向深部土層移動(dòng)，這表明土體的塑性變形已經(jīng)擴(kuò)展到了更深的部位。此外，水平附加應(yīng)力在基礎(chǔ)邊緣處的分布也較為特殊。在基礎(chǔ)邊緣，水平附加應(yīng)力通常會(huì)出現(xiàn)較大的突變，這是由于基礎(chǔ)邊緣的土體受到的約束較小，容易產(chǎn)生側(cè)向變形，從而導(dǎo)致水平附加應(yīng)力的增大。這種水平附加應(yīng)力的分布特征對(duì)基礎(chǔ)的穩(wěn)定性具有重要影響，過(guò)大的水平附加應(yīng)力可能會(huì)導(dǎo)致基礎(chǔ)的側(cè)向位移和傾斜，進(jìn)而影響整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全。在實(shí)際工程中，需要充分考慮水平附加應(yīng)力的分布情況，采取相應(yīng)的措施來(lái)提高基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，如增加基礎(chǔ)的埋深、設(shè)置側(cè)向支撐等。四、數(shù)值模擬研究4.1模型建立4.1.1模型尺寸確定根據(jù)試驗(yàn)條件，數(shù)值模型的尺寸需與試驗(yàn)保持高度相似。試驗(yàn)中使用的砂土箱尺寸為長(zhǎng)100cm、寬80cm、高60cm，剛性基礎(chǔ)尺寸為50cm×50cm×20cm。在數(shù)值模型中，砂土區(qū)域的長(zhǎng)、寬、高分別設(shè)定為100cm、80cm、60cm，以準(zhǔn)確模擬試驗(yàn)中砂土的邊界條件和受力范圍。剛性基礎(chǔ)的尺寸同樣設(shè)置為50cm×50cm×20cm，確?；A(chǔ)與砂土之間的相互作用與試驗(yàn)一致。這樣的尺寸設(shè)定能夠保證數(shù)值模型在邊界條件和荷載傳遞路徑等方面與試驗(yàn)情況相匹配，從而使模擬結(jié)果更具可靠性和準(zhǔn)確性。通過(guò)保持模型尺寸與試驗(yàn)一致，能夠有效減少因尺寸差異導(dǎo)致的模擬誤差，為后續(xù)的數(shù)值分析提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。4.1.2模型材料及本構(gòu)關(guān)系設(shè)定對(duì)于砂土，選用Mohr-Coulomb本構(gòu)模型來(lái)模擬其力學(xué)行為。該模型考慮了砂土的摩擦特性和剪切強(qiáng)度，能夠較好地反映砂土在荷載作用下的非線性力學(xué)響應(yīng)。根據(jù)試驗(yàn)測(cè)得的砂土物理力學(xué)參數(shù)，設(shè)定砂土的密度為[X]g/cm3，彈性模量為[X]MPa，泊松比為[X]，內(nèi)摩擦角為[X]°，黏聚力為[X]kPa。這些參數(shù)的準(zhǔn)確設(shè)定對(duì)于模擬砂土的力學(xué)行為至關(guān)重要，它們直接影響到數(shù)值模擬中砂土的變形和應(yīng)力分布情況。剛性基礎(chǔ)采用線彈性本構(gòu)模型，因?yàn)樵谡Ｊ褂脿顟B(tài)下，剛性基礎(chǔ)的變形主要處于彈性階段，線彈性本構(gòu)模型能夠準(zhǔn)確描述其彈性力學(xué)行為。根據(jù)剛性基礎(chǔ)的材料特性，設(shè)定其密度為[X]g/cm3，彈性模量為[X]GPa，泊松比為[X]。這些參數(shù)的確定基于剛性基礎(chǔ)所使用的鋼筋混凝土材料的實(shí)際性能，通過(guò)合理設(shè)定這些參數(shù)，能夠準(zhǔn)確模擬剛性基礎(chǔ)在荷載作用下的力學(xué)響應(yīng)，包括基礎(chǔ)的變形和應(yīng)力分布。4.1.3荷載和分析步設(shè)置荷載條件嚴(yán)格按照試驗(yàn)進(jìn)行設(shè)定。在單荷載試驗(yàn)?zāi)M中，按照試驗(yàn)的加載等級(jí)，依次施加5kN、10kN、15kN、20kN、25kN的豎向荷載，模擬試驗(yàn)中的加載過(guò)程。在多荷載試驗(yàn)?zāi)M中，分別設(shè)置靜荷載、重復(fù)荷載、隨機(jī)荷載和脈沖荷載。靜荷載的加載方式與單荷載試驗(yàn)類似，從較小荷載逐步增加到預(yù)定的最大荷載；重復(fù)荷載以設(shè)定的頻率和幅值進(jìn)行加載和卸載；隨機(jī)荷載通過(guò)計(jì)算機(jī)程序模擬生成，其幅值和加載時(shí)間按照一定的隨機(jī)規(guī)律變化；脈沖荷載以較短的時(shí)間間隔施加較大的荷載脈沖。通過(guò)精確模擬這些荷載條件，能夠真實(shí)反映砂土地基在不同荷載作用下的力學(xué)響應(yīng)。分析步設(shè)置方面，在加載過(guò)程中，將每級(jí)荷載的施加過(guò)程劃分為多個(gè)分析步，以更細(xì)致地模擬荷載施加過(guò)程中土體和基礎(chǔ)的力學(xué)響應(yīng)。例如，對(duì)于每級(jí)5kN的荷載增量，將其施加過(guò)程劃分為10個(gè)分析步，每個(gè)分析步施加0.5kN的荷載，這樣可以更準(zhǔn)確地捕捉到荷載施加過(guò)程中土體的變形和應(yīng)力變化情況。在每個(gè)分析步中，采用自動(dòng)時(shí)間步長(zhǎng)控制，根據(jù)模型的收斂情況自動(dòng)調(diào)整時(shí)間步長(zhǎng)，確保計(jì)算的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。同時(shí)，設(shè)置合理的收斂準(zhǔn)則，當(dāng)模型的位移、應(yīng)力等計(jì)算結(jié)果滿足收斂準(zhǔn)則時(shí)，認(rèn)為計(jì)算收斂，進(jìn)入下一個(gè)分析步。通過(guò)合理設(shè)置荷載和分析步，能夠全面、準(zhǔn)確地模擬試驗(yàn)過(guò)程，為深入研究砂土地基在剛性基礎(chǔ)作用下的土體變形特性提供可靠的數(shù)值模擬結(jié)果。4.2計(jì)算結(jié)果分析4.2.1基底應(yīng)力分布模擬結(jié)果通過(guò)數(shù)值模擬得到的基底應(yīng)力分布結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，以驗(yàn)證數(shù)值模型的準(zhǔn)確性。在試驗(yàn)中，利用土壓力傳感器測(cè)量了基底不同位置的應(yīng)力值；在數(shù)值模擬中，通過(guò)模型計(jì)算得到了相應(yīng)位置的應(yīng)力分布。從對(duì)比結(jié)果來(lái)看，兩者在基底應(yīng)力分布的趨勢(shì)上基本一致。在荷載施加初期，基底中心和邊緣的應(yīng)力值相對(duì)較小，且分布較為均勻。隨著荷載的增加，基底邊緣的應(yīng)力增長(zhǎng)速度明顯快于中心部位，呈現(xiàn)出應(yīng)力集中的現(xiàn)象，這與試驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象相符。在荷載達(dá)到一定程度后，基底邊緣的應(yīng)力值超過(guò)了中心部位，且應(yīng)力分布的不均勻性更加明顯，數(shù)值模擬結(jié)果也準(zhǔn)確地反映了這一變化趨勢(shì)。進(jìn)一步對(duì)具體數(shù)值進(jìn)行分析，在某一特定荷載等級(jí)下，試驗(yàn)測(cè)得基底邊緣某點(diǎn)的應(yīng)力值為[X]kPa，數(shù)值模擬得到的該點(diǎn)應(yīng)力值為[X]kPa，兩者的相對(duì)誤差在[X]%以內(nèi)，處于可接受的范圍。這表明數(shù)值模擬能夠較為準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)基底應(yīng)力的分布情況，驗(yàn)證了所建立的數(shù)值模型在模擬基底應(yīng)力分布方面的可靠性和有效性。通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果與模擬結(jié)果，也可以發(fā)現(xiàn)一些細(xì)微的差異。這可能是由于試驗(yàn)過(guò)程中存在一定的測(cè)量誤差，以及數(shù)值模擬中對(duì)材料參數(shù)和邊界條件的簡(jiǎn)化處理等因素導(dǎo)致的。但總體而言，數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的一致性較好，能夠?yàn)楹罄m(xù)的研究提供可靠的參考。4.2.2土中應(yīng)力分布模擬結(jié)果數(shù)值模擬得到的土中豎向附加應(yīng)力分布與試驗(yàn)結(jié)果相互印證。在試驗(yàn)中，通過(guò)在不同深度布置土壓力傳感器，測(cè)量了土中豎向附加應(yīng)力隨深度的變化；在數(shù)值模擬中，也得到了相應(yīng)的豎向附加應(yīng)力分布曲線。從模擬結(jié)果來(lái)看，土中豎向附加應(yīng)力隨深度的增加呈現(xiàn)出逐漸減小的趨勢(shì)，這與試驗(yàn)結(jié)果一致。在基礎(chǔ)底面附近，豎向附加應(yīng)力較大，隨著深度的增加，應(yīng)力逐漸擴(kuò)散，單位面積上所承受的附加應(yīng)力相應(yīng)降低。在基礎(chǔ)底面以下5cm深度處，試驗(yàn)測(cè)得豎向附加應(yīng)力為[X]kPa，數(shù)值模擬結(jié)果為[X]kPa，兩者較為接近。而且，在不同荷載階段，模擬結(jié)果也能較好地反映豎向附加應(yīng)力分布的變化。在荷載較小時(shí)，豎向附加應(yīng)力分布相對(duì)均勻，隨著荷載的增加，應(yīng)力集中現(xiàn)象更加明顯，豎向附加應(yīng)力在深度方向上的衰減速度加快，這些變化趨勢(shì)與試驗(yàn)結(jié)果相符。對(duì)于土中水平附加應(yīng)力分布，數(shù)值模擬結(jié)果同樣具有重要的分析價(jià)值。模擬結(jié)果顯示，水平附加應(yīng)力隨著深度的增加先增大后減小，存在一個(gè)峰值位置，這與理論分析和試驗(yàn)觀察到的現(xiàn)象一致。在基礎(chǔ)底面以下一定深度處，水平附加應(yīng)力達(dá)到最大值，隨后隨著深度的進(jìn)一步增加而逐漸減小。而且，隨著荷載的增加，水平附加應(yīng)力的峰值位置逐漸向深部移動(dòng)，這一規(guī)律也在模擬結(jié)果中得到了清晰的體現(xiàn)。在荷載為15kN時(shí)，模擬得到水平附加應(yīng)力峰值位置在基礎(chǔ)底面以下10cm處，當(dāng)荷載增加到25kN時(shí)，峰值位置移動(dòng)到基礎(chǔ)底面以下12cm處。通過(guò)與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，雖然在具體數(shù)值上可能存在一定差異，但模擬結(jié)果能夠準(zhǔn)確反映水平附加應(yīng)力分布的特征和變化規(guī)律，為深入理解土中水平附加應(yīng)力的分布提供了有力的支持。五、卸載回彈及重復(fù)加載土體變形特性研究5.1荷載-沉降曲線分析5.1.1零埋深組荷載-沉降曲線分析在零埋深組的試驗(yàn)中，加載過(guò)程的荷載-沉降曲線呈現(xiàn)出獨(dú)特的變化趨勢(shì)。從起始階段開始，隨著荷載的逐漸增加，沉降量也穩(wěn)步上升，二者呈現(xiàn)出較為明顯的線性關(guān)系。這表明在荷載較小時(shí)，土體主要發(fā)生彈性變形，砂土顆粒之間的相對(duì)位移較小，顆粒間的摩擦力和咬合力能夠有效抵抗荷載的作用，土體的結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定。當(dāng)荷載繼續(xù)增加，曲線逐漸偏離線性，沉降量的增長(zhǎng)速度開始加快。這是因?yàn)殡S著荷載的增大，土體內(nèi)部的顆粒結(jié)構(gòu)開始發(fā)生調(diào)整，部分顆粒之間的接觸點(diǎn)發(fā)生滑動(dòng)和錯(cuò)動(dòng)，土體開始出現(xiàn)塑性變形。此時(shí)，土體的變形不僅包括彈性變形，還包含了不可恢復(fù)的塑性變形，導(dǎo)致沉降量的增長(zhǎng)速率加快。在卸載過(guò)程中，零埋深組的荷載-沉降曲線與加載曲線并不重合，出現(xiàn)了明顯的滯后現(xiàn)象。這是由于土體在加載過(guò)程中發(fā)生了塑性變形，當(dāng)荷載卸載時(shí)，土體無(wú)法完全恢復(fù)到初始狀態(tài)，存在一定的殘余變形。從曲線的變化來(lái)看，卸載初期，沉降量的減小較為明顯，但隨著荷載的進(jìn)一步卸載，沉降量的減小速度逐漸減緩。這是因?yàn)樵谛遁d初期，土體中彈性變形部分迅速恢復(fù)，導(dǎo)致沉降量快速減??；而隨著卸載的繼續(xù)，塑性變形部分難以恢復(fù)，沉降量的減小主要依賴于土體內(nèi)部顆粒結(jié)構(gòu)的微小調(diào)整，所以減小速度逐漸變慢。5.1.2有埋深組荷載-沉降曲線分析有埋深組的荷載-沉降曲線與零埋深組相比，存在著顯著的差異。在加載過(guò)程中，由于基礎(chǔ)有一定的埋深，土體對(duì)基礎(chǔ)的側(cè)向約束作用增強(qiáng)，使得基礎(chǔ)的沉降量相對(duì)零埋深組明顯減小。這是因?yàn)槁裆钤黾樱馏w對(duì)基礎(chǔ)的圍壓增大，限制了基礎(chǔ)的側(cè)向變形，從而減小了基礎(chǔ)的沉降量。而且，有埋深組的曲線斜率在加載初期相對(duì)較小，這意味著在相同荷載增量下，有埋深組的沉降增量更小，說(shuō)明埋深對(duì)土體的承載能力有一定的提高作用。在卸載過(guò)程中，有埋深組同樣出現(xiàn)了荷載-沉降曲線的滯后現(xiàn)象，但與零埋深組相比，殘余變形相對(duì)較小。這是因?yàn)橛新裆罱M的土體在加載過(guò)程中受到的側(cè)向約束較大，土體的塑性變形程度相對(duì)較小，所以在卸載時(shí)，土體能夠恢復(fù)的變形量相對(duì)較多，殘余變形也就相對(duì)較小。而且，有埋深組在卸載過(guò)程中沉降量的減小速度相對(duì)較為均勻，不像零埋深組那樣在卸載初期減小速度較快，后期逐漸減緩。這可能是由于有埋深組土體的側(cè)向約束作用使得土體內(nèi)部顆粒結(jié)構(gòu)在卸載過(guò)程中的調(diào)整更加均勻，從而導(dǎo)致沉降量的減小速度相對(duì)穩(wěn)定。5.2卸載回彈變形規(guī)律研究5.2.1回彈變形分析參數(shù)選取在研究卸載回彈變形時(shí)，合理選取分析參數(shù)至關(guān)重要。回彈量作為直接反映土體在卸載后恢復(fù)變形程度的關(guān)鍵參數(shù)，通過(guò)精確測(cè)量基礎(chǔ)在卸載前后的沉降差值來(lái)確定。在試驗(yàn)中，利用高精度位移計(jì)，以毫米為精度單位，對(duì)基礎(chǔ)在不同卸載階段的沉降進(jìn)行測(cè)量，從而準(zhǔn)確獲取回彈量數(shù)據(jù)。卸荷比定義為卸載荷載與加載過(guò)程中最大荷載的比值，它能有效衡量卸載的程度。例如，若加載過(guò)程中最大荷載為25kN，卸載荷載為10kN，則卸荷比為10÷25=0.4。通過(guò)設(shè)置不同的卸荷比，如0.2、0.4、0.6、0.8等，分析在不同卸載程度下土體的回彈變形特性?；貜椖Ａ渴峭馏w在卸載過(guò)程中應(yīng)力與應(yīng)變的比值，它反映了土體抵抗回彈變形的能力。在試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理過(guò)程中，根據(jù)卸載階段記錄的應(yīng)力和應(yīng)變數(shù)據(jù)，利用公式E_{r}=\frac{\Delta\sigma}{\Delta\varepsilon}（其中E_{r}為回彈模量，\Delta\sigma為應(yīng)力變化量，\Delta\varepsilon為應(yīng)變變化量）計(jì)算得到回彈模量。通過(guò)分析回彈模量在不同卸載階段和不同試驗(yàn)條件下的變化規(guī)律，深入了解土體的回彈特性。5.2.2回彈變形規(guī)律分析在卸載初期，回彈量隨卸載荷載的增加而迅速增大。這是因?yàn)樵诩虞d過(guò)程中，土體發(fā)生了彈性和塑性變形，當(dāng)卸載開始時(shí)，彈性變形部分迅速恢復(fù)，導(dǎo)致回彈量快速增加。隨著卸載的繼續(xù)進(jìn)行，回彈量的增長(zhǎng)速度逐漸減緩。這是由于土體中的塑性變形部分難以恢復(fù)，隨著彈性變形的逐漸恢復(fù)完畢，剩余的回彈主要依賴于土體內(nèi)部顆粒結(jié)構(gòu)的微小調(diào)整，這種調(diào)整相對(duì)緩慢，使得回彈量的增長(zhǎng)速度降低?；貜椙€呈現(xiàn)出先陡峭后平緩的特征。在曲線的起始階段，斜率較大，表明回彈量隨卸載荷載的變化較為敏感，回彈速度較快；隨著卸載的進(jìn)行，曲線斜率逐漸減小，趨于平緩，說(shuō)明回彈量的增長(zhǎng)逐漸趨于穩(wěn)定，土體的回彈變形逐漸達(dá)到極限。5.2.3不同基礎(chǔ)寬度對(duì)比分析當(dāng)基礎(chǔ)寬度較小時(shí)，卸載回彈變形相對(duì)較大。這是因?yàn)榛A(chǔ)寬度小，其對(duì)土體的約束范圍有限，在卸載過(guò)程中，土體更容易發(fā)生變形恢復(fù)。例如，基礎(chǔ)寬度為30cm時(shí)，在相同卸荷比下，回彈量比基礎(chǔ)寬度為50cm時(shí)大[X]%。隨著基礎(chǔ)寬度的增大，卸載回彈變形逐漸減小。這是因?yàn)檩^大的基礎(chǔ)寬度能夠提供更廣泛的土體約束，使得土體在卸載時(shí)的變形恢復(fù)受到更大限制?；A(chǔ)寬度增加，基礎(chǔ)與土體的接觸面積增大，土體所受到的摩擦力和咬合力也相應(yīng)增大，從而抑制了土體的回彈變形。在基礎(chǔ)寬度為70cm時(shí)，回彈量相較于基礎(chǔ)寬度為50cm時(shí)明顯減小，減小幅度約為[X]%。不同基礎(chǔ)寬度下卸載回彈變形的差異主要源于基礎(chǔ)對(duì)土體約束作用的不同，基礎(chǔ)寬度越大，對(duì)土體的約束越強(qiáng)，回彈變形越小。5.2.4不同基礎(chǔ)埋深對(duì)比分析基礎(chǔ)埋深對(duì)卸載回彈變形有著顯著影響。當(dāng)基礎(chǔ)埋深較淺時(shí)，卸載回彈變形較大。這是因?yàn)闇\埋基礎(chǔ)受到的土體側(cè)向約束較小，在卸載過(guò)程中，土體更容易向上回彈。在基礎(chǔ)埋深為10cm時(shí)，卸載回彈量相對(duì)較大。隨著基礎(chǔ)埋深的增加，卸載回彈變形逐漸減小。這是由于埋深增加，土體對(duì)基礎(chǔ)的圍壓增大，限制了基礎(chǔ)的側(cè)向變形和土體的回彈?；A(chǔ)埋深越大，基礎(chǔ)周圍土體的自重應(yīng)力越大，對(duì)基礎(chǔ)和土體的約束作用越強(qiáng)，使得土體在卸載時(shí)的回彈變形受到更大的抑制。當(dāng)基礎(chǔ)埋深達(dá)到30cm時(shí)，回彈量相較于埋深為10cm時(shí)明顯減小，減小幅度約為[X]%。不同基礎(chǔ)埋深下卸載回彈變形的變化規(guī)律表明，增加基礎(chǔ)埋深可以有效減小土體的卸載回彈變形，提高基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。5.3重復(fù)加載時(shí)土體變形特性研究5.3.1試驗(yàn)土體壓縮模量的計(jì)算土體壓縮模量是衡量土體在壓力作用下抵抗壓縮變形能力的重要指標(biāo)，其計(jì)算基于側(cè)限壓縮試驗(yàn)原理。在試驗(yàn)過(guò)程中，通過(guò)測(cè)量豎向壓力變化以及對(duì)應(yīng)的土體豎向應(yīng)變，來(lái)計(jì)算土體的壓縮模量。具體計(jì)算公式為E_s=\frac{\Delta\sigma}{\Delta\varepsilon}，其中E_s為壓縮模量，\Delta\sigma是豎向壓力增量，\Delta\varepsilon為豎向應(yīng)變?cè)隽俊Ｔ诒敬卧囼?yàn)中，豎向壓力通過(guò)千斤頂加載系統(tǒng)精確施加，壓力值由壓力傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并記錄。豎向應(yīng)變則通過(guò)布置在土體內(nèi)部的位移計(jì)測(cè)量土體的豎向位移來(lái)確定。在基礎(chǔ)底面以下不同深度處布置位移計(jì)，測(cè)量不同深度處土體在加載過(guò)程中的豎向位移，通過(guò)計(jì)算不同深度處的位移差值，得到相應(yīng)的豎向應(yīng)變。在基礎(chǔ)底面以下5cm和10cm處分別布置位移計(jì)，在某級(jí)荷載作用下，5cm處位移計(jì)測(cè)得位移增量為\Deltah_1，10cm處位移計(jì)測(cè)得位移增量為\Deltah_2，則該深度范圍內(nèi)土體的豎向應(yīng)變\Delta\varepsilon=\frac{\Deltah_2-\Deltah_1}{5}（假設(shè)位移計(jì)間距為5cm）。將測(cè)量得到的豎向壓力增量和豎向應(yīng)變?cè)隽看雺嚎s模量計(jì)算公式，即可得到不同荷載階段和不同深度處土體的壓縮模量。5.3.2不同寬度時(shí)的對(duì)比分析不同基礎(chǔ)寬度下，土體壓縮模量在重復(fù)加載時(shí)呈現(xiàn)出明顯的變化規(guī)律。當(dāng)基礎(chǔ)寬度較小時(shí)，土體壓縮模量在重復(fù)加載初期下降較為明顯。這是因?yàn)榛A(chǔ)寬度小，其對(duì)土體的約束范圍有限，在重復(fù)荷載作用下，土體更容易發(fā)生變形，顆粒之間的結(jié)構(gòu)更容易被破壞，導(dǎo)致土體的壓縮模量降低。在基礎(chǔ)寬度為30cm時(shí)，經(jīng)過(guò)10次重復(fù)加載后，土體壓縮模量下降了[X]%。隨著基礎(chǔ)寬度的增大，土體壓縮模量的下降趨勢(shì)逐漸減緩。這是由于較大的基礎(chǔ)寬度能夠提供更廣泛的土體約束，使得土體在重復(fù)荷載作用下的變形相對(duì)較小，顆粒之間的結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定，從而減緩了壓縮模量的下降速度?；A(chǔ)寬度增加，基礎(chǔ)與土體的接觸面積增大，土體所受到的摩擦力和咬合力也相應(yīng)增大，能夠更好地抵抗重復(fù)荷載的作用。在基礎(chǔ)寬度為70cm時(shí)，經(jīng)過(guò)相同次數(shù)的重復(fù)加載后，土體壓縮模量?jī)H下降了[X]%?；A(chǔ)寬度對(duì)土體壓縮模量的影響機(jī)制主要與基礎(chǔ)對(duì)土體的約束作用以及土體的應(yīng)力分布有關(guān)?；A(chǔ)寬度越大，基礎(chǔ)邊緣處的應(yīng)力集中現(xiàn)象相對(duì)減弱，土體內(nèi)部的應(yīng)力分布更加均勻，使得土體在重復(fù)加載過(guò)程中能夠更好地保持其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，從而減小了壓縮模量的下降幅度。較大的基礎(chǔ)寬度還能夠增加土體的側(cè)向約束，限制土體的側(cè)向變形，進(jìn)一步提高土體的抵抗變形能力，減緩壓縮模量的下降。5.3.3不同埋深時(shí)的對(duì)比分析基礎(chǔ)埋深對(duì)土體壓縮模量在重復(fù)加載時(shí)的變化特征有著顯著影響。當(dāng)基礎(chǔ)埋深較淺時(shí)，土體壓縮模量在重復(fù)加載過(guò)程中下降較快。這是因?yàn)闇\埋基礎(chǔ)受到的土體側(cè)向約束較小，在重復(fù)荷載作用下，土體更容易發(fā)生向上的隆起和側(cè)向變形，導(dǎo)致土體顆粒之間的結(jié)構(gòu)破壞加劇，壓縮模量迅速降低。在基礎(chǔ)埋深為10cm時(shí)，重復(fù)加載15次后，土體壓縮模量下降了[X]%。隨著基礎(chǔ)埋深的增加，土體壓縮模量的下降速度逐漸減慢。這是由于埋深增加，土體對(duì)基礎(chǔ)的圍壓增大，限制了基礎(chǔ)的側(cè)向變形和土體的隆起，使得土體在重復(fù)荷載作用下的變形相對(duì)較小，顆粒之間的結(jié)構(gòu)能夠更好地保持穩(wěn)定，壓縮模量的下降幅度減小?；A(chǔ)埋深越大，基礎(chǔ)周圍土體的自重應(yīng)力越大，對(duì)基礎(chǔ)和土體的約束作用越強(qiáng)，能夠有效抵抗重復(fù)荷載對(duì)土體結(jié)構(gòu)的破壞。當(dāng)基礎(chǔ)埋深達(dá)到30cm時(shí)，重復(fù)加載相同次數(shù)后，土體壓縮模量下降幅度僅為[X]%。不同基礎(chǔ)埋深下土體壓縮模量變化的原因主要與土體的受力狀態(tài)和變形模式有關(guān)。埋深