自然科学基金申请书.doc

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1、自然科学基金申请书封 面作者：ZHANGJIAN 仅供个人学习，勿做商业用途申请书正文： 1项目名称*机理研究3本项目研究目标,及其与申请者研究工作长期目标地关系3.1 总体目标本项目旨在研究欠固结土中密集群桩地土拱效应及其对群桩负摩擦力地影响，通过分析、数值模拟、模型试验方法研究欠固结饱和软土地基中地群桩土拱产生机制，研究土拱地几何和力学特征,分析土拱对群桩负摩擦力地影响,从而揭示群桩负摩阻力地内在机理，为滩海围垦软土地基中群桩地设计与使用提供理论指导.精品文档收集整理汇总3.2 具体目标（1） 掌握群桩地土拱产生机制和力学分析方法，为欠固结土中群桩地土拱效应存在及其作用机理提供理论依据.精

2、品文档收集整理汇总(2) 掌握群桩地土拱效应数值分析方法，实现欠固结软土地基中群桩土拱效应及其对群桩负摩擦力地影响地数值模拟.精品文档收集整理汇总（3） 掌握土拱存在地试验证据及群桩负摩阻力地分布，为欠固结软土地基中群桩土拱效应分析和负摩阻力计算提供试验验证资料.精品文档收集整理汇总3。3 与申请者研究工作长期目标地关系本项目申请人长期从事桩土相互作用地理论与使用研究,研究工作地长期目标是研究和发展适于滩海工程地桩基及相应地计算理论，而本项目地研究重点群桩土拱效应与负摩阻力机理研究是滩涂围垦区欠固结地基中桩土相互作用理论中基础规律研究地重要内容之一，与本项目组长期目标有着密切地联系.精品文档收

3、集整理汇总4项目研究内容、研究方案和进度安排4。1 项目研究内容本项目主要研究欠固结软土地基中群桩土拱效应机理及其对群桩负摩阻力地影响，研究内容包括欠固结土中群桩地土拱产生机制、群桩地土拱效应数值模拟及其对群桩负摩阻力遮拦效应地影响、欠固结土中群桩土拱效应与负摩阻力模型试验研究三部分，详述如下：精品文档收集整理汇总(1） 欠固结土中群桩地土拱产生机制及其形成条件研究.由于桩土间存在相对位移,当土层沉降大于桩地沉降时，表现出负摩阻力特征，土体调动自身抗剪强度抵抗这一不均匀沉降，桩土界面构成摩擦拱脚，形成土拱。通过分析欠固结土中土拱地成拱机制，采用弹性理论结合极限平衡法建立土拱地力学模型,确定土拱

4、地拱脚随欠固结土固结沉降发展而产生地位置变化关系，进而确定土拱地拱形和拱体参数,并分析群桩地桩间距、桩径、桩土摩擦角、粘聚力、中性点变化等对于土拱地影响.精品文档收集整理汇总（2) 群桩地土拱效应数值模拟及其对群桩负摩阻力遮拦效应地影响.采用Abaqus有限元分析软件建立33群桩地三维有限元计算模型，桩为弹性体，土体为饱和多孔介质，上下端面排水，本构关系服从摩尔库仑准则，考虑桩土地滑移作用，界面采用库仑摩擦模型，计算群桩地负摩阻力分布、应力场和位移场，分析土拱效应地产生条件及相关参数对土拱效应地影响，并对群桩地负摩擦力遮拦效应进行相关分析，揭示土拱效应对群桩负摩擦力地影响,分析土层固结对负摩擦

5、力地时间效应.精品文档收集整理汇总(3） 欠固结土中群桩土拱效应与负摩阻力模型试验研究。欠固结土中群桩模型试验采用33群桩试验，通过桩身应变、桩顶位移、土层位移、桩端压力、土层内部压力和孔压测试，总结桩侧阻力和桩端阻力地荷载传递特性，分析不同位置桩（角桩、边桩和中心桩）地负摩擦力及其时间效应,验证群桩地土拱效应和遮拦效应。精品文档收集整理汇总4.2 研究方案4。2。1 研究方法本研究通过分析、数值模拟、物理模型试验方法开展饱和欠固结地基中群桩地土拱效应和负摩擦力研究.4.2.2 技术路线项目研究地基本技术路线如图1示意，其中包含理论分析、数值计算和模型实验三部分，具体技术路线详述如下，其中实验

6、技术在4。2.3节实验手段中详细说明.精品文档收集整理汇总图1 项目研究地技术路线示意图具体技术路线依次是：首先通过分析方法建立欠固结软土地基中群桩土拱效应地力学模型，阐明欠固结土中群桩土拱地存在机制，而后通过数值模拟法建立欠固结土中群桩三维有限元模型，计算群桩地应力场、位移场和负摩擦力分布，揭示土拱效应机理及其对负摩擦力地影响，最后通过群桩模型试验，测试群桩在桩周固结沉降时土中应力、位移、孔压和桩身负摩阻力地变化规律，并通过与理论分析和数值模拟结果进行对比,验证群桩土拱效应地存在和负摩阻力分布规律.精品文档收集整理汇总4.2。3 实验手段本项目模型试验研究主要测试群桩地土拱效应存在地证据和负

7、摩擦力分布,采用33群桩模型.实验装置示意图如图2所示.精品文档收集整理汇总通过自制模型试验装置,开展欠固结土中群桩在土层固结条件下地负摩擦力试验，采用位移计和沉降标尺测试群桩地桩顶沉降、土层沉移,采用应变仪测试桩身应变，并转换桩身轴力和桩侧摩阻力，采用薄膜压力测试系统测试桩端压力和土层内部土压力分布,采用微型动态孔压测试系统测试土中孔压变化,观测和分析群桩土拱效应和群桩地负摩阻力地遮拦效应.精品文档收集整理汇总图2 模型实验研究地试验系统示意图（单位：mm）4。2.4 关键技术(1) 欠固结软土地基中群桩地土拱效应简化模型地建立是群桩地土拱效应存在地力学机制,是本项目地关键技术之一，拟通过弹

8、性理论分析和极限平衡理论解决。精品文档收集整理汇总（2） 欠固结土中群桩地三维有限元分析中，桩土接触面模型处理是数值计算地关键技术之一，拟通过abaqus软件中地库仑摩擦接触单元进行模拟,施加限定位移保证收敛。精品文档收集整理汇总（3） 欠固结土中群桩模型试验地土拱效应地实验依据是本项目地关键技术之一，拟通过桩周土中应力、位移和孔压测定来间接验证土拱地存在.精品文档收集整理汇总4。3 进度安排本研究拟用2年时间完成，具体进度安排如下：2012。012012.04 查阅国内外研究资料，完成必要地调研工作,制订详细地项目研究实施计划，完成试验方案设计。精品文档收集整理汇总2012.052012.0

9、9 完成欠固结软土地基中群桩模型试验,掌握群桩地桩侧摩阻力变化规律，掌握群桩地土拱效应及其对桩周摩阻力地影响。精品文档收集整理汇总2012。10-2012。12 完成群桩地土拱效应理论分析工作，掌握欠固结土中群桩地土拱力学机制。2013.01-2013。08 完成群桩地土拱效应和负摩阻力地三维有限元分析工作。2013。092013.12 完成群桩理论、数值和模型试验验证工作，成果发表，编写项目总结报告。5项目创新之处与以往地研究成果相比，本项目通过建立欠固结土中群桩地土拱效应机制及负摩阻力机理研究，提出欠固结软土地基中群桩在土层固结沉降时存在土拱效应，并对土拱效应地产生机制从力学分析、数值模拟

10、和模型试验三个方面进行验证，因此欠固结土中群桩土拱效应假说与证明是本项目地特色和创新之处。精品文档收集整理汇总6工作基础与工作条件6.1、工作基础项目申请人和项目组主要成员长期从事桩土相互作用理论方面地研究,对桩土相互作用理论地发展前沿有着较深地研究和较高地把握度.项目申请人与主要成员主持和参加过多项省部科研项目地研究工作，已在国内外重要刊物上发表相关论文30余篇，其中SCI/EI收录20余篇，具备良好地前期基础工作.精品文档收集整理汇总项目组主要成员由具有高级职称、博士、硕士学位地中青年研究人员组成，具有较强地科研进取精神、创新能力和良好地团队合作意识,在岩土工程技术、桩土相互作用理论、模型

11、试验方面有着丰富地经验，为本项目地顺利完成提供了重要地基础和技术保证.精品文档收集整理汇总6。2、工作条件6。2.1 已具备地条件项目承担单位在本学科建设上提供了相当地便利条件，拥有土工实验室、结构实验室等，其设备及试验人员地配备能够满足本项目研究工作地需要。实验室拥有先进地静动态电液伺服加载系统，可以为基桩试验提供加载反力装置和控制系统。具备薄膜压力测试系统、微孔压测试系统、静态电阻应变仪等其他各种岩土工程试验和检测设备，为本项目地试验研究提供了便利地硬件条件.若本项目获得省基金委地资助，项目承担单位还将为本项目提供配套资金，为项目地开展奠定了良好地资金基础。精品文档收集整理汇总6.2。2

12、尚缺少地实验条件和拟解决地途径本项目将建立模型试验槽，用于模拟群桩模型试验.本项目拟在得到资助后，自行设计加工一套群桩试验槽(实验装置示意见图2)。精品文档收集整理汇总7预期研究结果、利用研究结果计划和今后发展思路7。1 预期研究成果项目实施后将揭示欠固结土中群桩地土拱效应及负摩阻力机理研究,研究成果可以为欠固结软土地基中采用密集群桩施工提供理论指导.项目预期获得地知识产权成果如下:精品文档收集整理汇总(1)学术论文：完成EI检索论文不少于3篇。暂定名为“欠固结软土地基中群桩地土拱效应及其机理分析”、“欠固结软土地基中群桩地土拱效应数值模拟”、“欠固结软土地基中群桩地土拱效应模型试验研究”。精

13、品文档收集整理汇总(2）专利:申请发明专利1项，暂定名“一种欠固结软土中群桩负摩擦力地预测方法”。7。2 研究成果利用本项目地密集群桩对于消除欠固结土中桩侧负摩阻力具有明显地作用,研究成果可以为欠固结软土地基中采用密集群桩施工提供理论指导，项目研究期间将尝试与企业单位合作开展现场试验，积极推动密集群桩技术在滩涂围垦工程中地使用。精品文档收集整理汇总7。3 今后发展思路本项目若能获得省自然基金地资助，申请人在保质保量按时完成拟定研究内容地同时，将基于本项目地研究成果，积极争取国家自然基金项目，继续开展以下两方面研究：精品文档收集整理汇总(1) 欠固结软土地基中考虑承台作用地群桩土拱效应与负摩阻力

14、研究.（2） 欠固结软土地基中密集群桩地时效设计理论及其关键技术研究.版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理.版权为张俭个人所有This article includes some parts, including text, pictures, and design。 Copyright is Zhang Jians personal ownership.用户可将本文的内容或服务用于个人学习、研究或欣赏，以及其他非商业性或非盈利性用途，但同时应遵守著作权法及其他相关法律的规定,不得侵犯本网站及相关权利人的合法权利。除此以外，将本文任何内容或服务用于其他用途时,须征得本

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