自然科學(xué)基金申請書模板

第第4頁申請書正文 ：1工程名稱****機(jī)理爭論本工程爭論目標(biāo)，及其與申請者爭論工作長期目標(biāo)的關(guān)系總體目標(biāo)本工程旨在爭論欠固結(jié)土中密集群樁的土拱效應(yīng)及其對群樁負(fù)摩擦力的影響，通過解析、數(shù)值模擬、模型試驗(yàn)方法爭論欠固結(jié)飽和軟土地基中的群樁土拱產(chǎn)生氣制，爭論土拱的幾何和力學(xué)特征，分析土拱對群樁負(fù)摩擦力的影響，從而提醒群樁負(fù)摩阻力的內(nèi)在機(jī)理，為灘海圍墾軟土地基中群樁的設(shè)計(jì)與使用供給理論指導(dǎo)。具體目標(biāo)把握群樁的土拱產(chǎn)生氣制和力學(xué)分析方法，為欠固結(jié)土中群樁的土拱效應(yīng)存在及其作用機(jī)理供給理論依據(jù)。把握群樁的土拱效應(yīng)數(shù)值分析方法，實(shí)現(xiàn)欠固結(jié)軟土地基中群樁土拱效應(yīng)及其對群樁負(fù)摩擦力的影響的數(shù)值模擬。把握土拱存在的試驗(yàn)證據(jù)及群樁負(fù)摩阻力的分布，為欠固結(jié)軟土地基中群樁土拱效應(yīng)分析和負(fù)摩阻力計(jì)算供給試驗(yàn)驗(yàn)證資料。與申請者爭論工作長期目標(biāo)的關(guān)系本工程申請人長期從事樁土相互作用的理論與應(yīng)用爭論， 爭論工作的長期目標(biāo)是爭論和進(jìn)展適于灘海工程的樁基及相應(yīng)的計(jì)算理論， 而本工程的爭論重點(diǎn)一群樁土拱效應(yīng)與負(fù)摩阻力機(jī)理爭論是灘涂圍墾區(qū)欠固結(jié)地基中樁土相互作用理論中根底規(guī)律爭論的重要內(nèi)容之一，與本工程組長期目標(biāo)有著親熱的聯(lián)系。工程爭論內(nèi)容、爭論方案和進(jìn)度安排工程爭論內(nèi)容本工程主要爭論欠固結(jié)軟土地基中群樁土拱效應(yīng)機(jī)理及其對群樁負(fù)摩阻力的影響，爭論內(nèi)容包括欠固結(jié)土中群樁的土拱產(chǎn)生氣制、群樁的土拱效應(yīng)數(shù)值模擬及其對群樁負(fù)摩阻力遮攔效應(yīng)的影響、欠固結(jié)土中群樁土拱效應(yīng)與負(fù)摩阻力模型試驗(yàn)爭論三局部， 詳述如下：欠固結(jié)土中群樁的土拱產(chǎn)生氣制及其形成條件爭論。由于樁土間存在相對位移，當(dāng)土層沉降大于樁的沉降時，表現(xiàn)出負(fù)摩阻力特征，土體調(diào)動自身抗剪強(qiáng)度抵抗這一不均勻沉降，樁土界面構(gòu)成摩擦拱腳，形成土拱。通過分析欠固結(jié)土中土拱的成拱機(jī)制，承受彈性理論結(jié)合極限平衡法建立土拱的力學(xué)模型，確定土拱的拱腳隨欠固結(jié)土固結(jié)沉降進(jìn)展而產(chǎn)生的位置變化關(guān)系，進(jìn)而確定土拱的拱形和拱體參數(shù)，并分析群樁的樁間距、樁徑、樁土摩擦角、粘聚力、中性點(diǎn)變化等對于土拱的影響。群樁的土拱效應(yīng)數(shù)值模擬及其對群樁負(fù)摩阻力遮攔效應(yīng)的影響。承受Abaqus有限元分析軟件建立3X3群樁的三維有限元計(jì)算模型，樁為彈性體，土體為飽和多孔介質(zhì)，上下端面排水，本構(gòu)關(guān)系聽從摩爾庫侖準(zhǔn)則，考慮樁土的滑移作用，界面承受庫侖摩擦模型，計(jì)算群樁的負(fù)摩阻力分布、應(yīng)力場和位移場，分析土拱效應(yīng)的產(chǎn)生條件及相關(guān)參數(shù)對土拱效應(yīng)的影響，并對群樁的負(fù)摩擦力遮攔效應(yīng)進(jìn)展相關(guān)分析， 提醒土拱效應(yīng)對群樁負(fù)摩擦力的影響，分析土層固結(jié)對負(fù)摩擦力的時間效應(yīng)。欠固結(jié)土中群樁土拱效應(yīng)與負(fù)摩阻力模型試驗(yàn)爭論。欠固結(jié)土中群樁模型試驗(yàn)采用3X3群樁試驗(yàn)，通過樁身應(yīng)變、樁頂位移、土層位移、樁端壓力、土層內(nèi)部壓力和孔壓測試，總結(jié)樁側(cè)阻力和樁端阻力的荷載傳遞特性， 分析不同位置樁(角樁、邊樁和中心樁)的負(fù)摩擦力及其時間效應(yīng)，驗(yàn)證群樁的土拱效應(yīng)和遮攔效應(yīng)。爭論方案爭論方法理論分析理論分析模型試驗(yàn)數(shù)值計(jì)算建立雙樁的二維“土拱”力學(xué)模型建立群樁模型試驗(yàn)系統(tǒng)建立群樁土拱效應(yīng)和負(fù)摩擦力三維有限元模型彈性理論極限平衡網(wǎng)格劃分計(jì)算參數(shù)”A土拱的成拱機(jī)制分析群樁樁側(cè)摩擦力分布、土中應(yīng)力、位移、孔壓測試群樁中應(yīng)力場、位移場、樁側(cè)摩阻力分布固結(jié)理論拱腳確定土拱的拱體構(gòu)成群樁土拱效與幾何參數(shù)應(yīng)試驗(yàn)證據(jù)群樁土拱效應(yīng)與遮攔效應(yīng)L--4-, 吻合吻合是是1z !本爭論通過解析、數(shù)值模擬、物理模型試驗(yàn)方法開展飽和欠固結(jié)地基中群樁的土拱效應(yīng)和負(fù)摩擦力爭論。422技術(shù)路線工程爭論的根本技術(shù)路線如圖1示意，其中包含理論分析、數(shù)值計(jì)算和模型試驗(yàn)三局部，具體技術(shù)路線詳述如下，其中試驗(yàn)技術(shù)在 423節(jié)試驗(yàn)手段中具體說明確立欠固結(jié)土中群樁土拱效應(yīng)理論1工程爭論的技術(shù)路線示意圖具體技術(shù)路線依次是：首先通過解析方法建立欠固結(jié)軟土地基中群樁土拱效應(yīng)的力學(xué)模型，說明維有限元模型，計(jì)算群樁的應(yīng)力場、位移場和負(fù)摩擦力分布，提醒土拱效應(yīng)機(jī)理及其對負(fù)第第5頁摩擦力的影響，最終通過群樁模型試驗(yàn)，測試群樁在樁周固結(jié)沉降時土中應(yīng)力、位移、孔壓和樁身負(fù)摩阻力的變化規(guī)律，并通過與理論分析和數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)展比照，拱效應(yīng)的存在和負(fù)摩阻力分布規(guī)律。423試驗(yàn)手段本工程模型試驗(yàn)爭論主要測試群樁的土拱效應(yīng)存在的證據(jù)和負(fù)摩擦力分布，承受2所示。

驗(yàn)證群樁土3X3通過自制模型試驗(yàn)裝置，開展欠固結(jié)土中群樁在土層固結(jié)條件下的負(fù)摩擦力試驗(yàn)， 采用位移計(jì)和沉降標(biāo)尺測試群樁的樁頂沉降、土層沉移，承受應(yīng)變儀測試樁身應(yīng)變，并轉(zhuǎn)換樁身軸力和樁側(cè)摩阻力，承受薄膜壓力測試系統(tǒng)測試樁端壓力和土層內(nèi)部土壓力分布， 微型動態(tài)孔壓測試系統(tǒng)測試土中孔壓變化，觀測和分析群樁土拱效應(yīng)和群樁的負(fù)摩阻力的遮攔效應(yīng)。lg￡*2模型試驗(yàn)爭論的試驗(yàn)系統(tǒng)示意圖〔單位：mm〕424關(guān)鍵技術(shù)欠固結(jié)軟土地基中群樁的土拱效應(yīng)簡化模型的建立是群樁的土拱效應(yīng)存在的力學(xué)機(jī)制，是本工程的關(guān)鍵技術(shù)之一，擬通過彈性理論分析和極限平衡理論解決。欠固結(jié)土中群樁的三維有限元分析中，樁土接觸面模型處理是數(shù)值計(jì)算的關(guān)鍵技術(shù)之一，abaqus軟件中的庫侖摩擦接觸單元進(jìn)展模擬，施加限定位移保證收斂。欠固結(jié)土中群樁模型試驗(yàn)的土拱效應(yīng)的試驗(yàn)依據(jù)是本工程的關(guān)鍵技術(shù)之一，擬通過樁周土中應(yīng)力、位移和孔壓測定來間接驗(yàn)證土拱的存在。進(jìn)度安排本爭論擬用2年時間完成，具體進(jìn)度安排如下：2023.01-2023.04查閱國內(nèi)外爭論資料，完成必要的調(diào)研工作，制訂具體的工程爭論實(shí)施打算，完成試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)。2023.05-2023.09完成欠固結(jié)軟土地基中群樁模型試驗(yàn)，把握群樁的樁側(cè)摩阻力變化規(guī)律，掌握群樁的土拱效應(yīng)及其對樁周摩阻力的影響。2023.10-2023.12完成群樁的土拱效應(yīng)理論分析工作，把握欠固結(jié)土中群樁的土拱力學(xué)機(jī)制。2023.01-2023.08完成群樁的土拱效應(yīng)和負(fù)摩阻力的三維有限元分析工作。2023.09-2023.12完成群樁理論、數(shù)值和模型試驗(yàn)驗(yàn)證工作，成果發(fā)表，編寫工程總結(jié)報告。工程創(chuàng)之處與以往的爭論成果相比，本工程通過建立欠固結(jié)土中群樁的土拱效應(yīng)機(jī)制及負(fù)摩阻力機(jī)理爭論，提出欠固結(jié)軟土地基中群樁在土層固結(jié)沉降時存在土拱效應(yīng)， 并對土拱效應(yīng)的產(chǎn)生氣制從力學(xué)分析、數(shù)值模擬和模型試驗(yàn)三個方面進(jìn)展驗(yàn)證，因此欠固結(jié)土中群樁土拱效應(yīng)假說與證明是本工程的特色和創(chuàng)之處。工作根底與工作條件、工作根底工程申請人和工程組主要成員長期從事樁土相互作用理論方面的爭論， 對樁土相互作用理論的進(jìn)展前沿有著較深的爭論和較高的把握度。工程申請人與主要成員主持和參與過多項(xiàng)省部科研工程的爭論工作，已在國內(nèi)外重要刊物上發(fā)表相關(guān)論文30余篇，其中SCI/EI收錄20余篇，具備良好的前期根底工作。工程組主要成員由具有高級職稱、博士、碩士學(xué)位的中青年?duì)幷撊藛T組成，具有較強(qiáng)的科研進(jìn)取精神、創(chuàng)力量和良好的團(tuán)隊(duì)合作意識，在巖土工程技術(shù)、樁土相互作用理論、模型試驗(yàn)方面有著豐富的閱歷，為本工程的順當(dāng)完成供給了重要的根底和技術(shù)保證。、工作條件已具備的條件工程擔(dān)當(dāng)單位在本學(xué)科建設(shè)上供給了相當(dāng)?shù)谋憷麠l件，等，其設(shè)備及試驗(yàn)人員的配備能夠滿足本工程爭論工作的需要。

擁有土工試驗(yàn)室、構(gòu)造試驗(yàn)室電液伺服加載系統(tǒng)，可以為基樁試驗(yàn)供給加載反力裝置和掌握系統(tǒng)。具備薄膜壓力測試系統(tǒng)、微孔壓測試系統(tǒng)、靜態(tài)電阻應(yīng)變儀等其他各種巖土工程試驗(yàn)和檢測設(shè)備，為本工程的試驗(yàn)爭論供給了便開展奠定了良好的資金根底。尚缺少的試驗(yàn)條件和擬解決的途徑本工程將建立模型試驗(yàn)槽，用于模擬群樁模型試驗(yàn)。本工程擬在得到資助后，自行設(shè)計(jì)加工一套群樁試驗(yàn)槽〔2〕。預(yù)期爭論結(jié)果、利用爭論結(jié)果打算和今后進(jìn)展思路預(yù)期爭論成果工程實(shí)施后將提醒欠固結(jié)土中群樁的土拱效應(yīng)及負(fù)摩阻力機(jī)理爭論， 欠固結(jié)軟土地基中承受密集群樁施工供給理論指導(dǎo)。工程預(yù)期獲得的學(xué)問產(chǎn)權(quán)成果如下：學(xué)術(shù)論文：完成EI檢索論文不少于3篇。暫定名為“欠固結(jié)軟土地基中群樁的土拱效應(yīng)及其機(jī)理分析”、“欠固結(jié)軟土地基中群樁的土拱效應(yīng)數(shù)值模擬”、“欠固結(jié)軟土地基中群樁的土拱效應(yīng)模型試驗(yàn)爭論”。專利：申請制造專利1項(xiàng)，暫定名“一種欠固結(jié)軟土中群樁負(fù)摩擦力的推測方法”。爭論成果利用本工程的密集群樁對于消退欠固結(jié)土中樁側(cè)負(fù)摩阻力具有明顯的作用， 爭論成果可以為欠固結(jié)軟土地基中承受密集群樁施工供給理論指導(dǎo)， 工程爭論期間