层状地基中基础的穿透破坏是基础失效的一个主要原因。揭示基础穿透破坏的机理和影响因素对准确预测基础穿透破坏的发生，降低基础工程的失效风险，减少上部结构的损伤和破坏是非常重要的。本项研究通过土工试验、1g模型试验和离心模型试验以及大变形有限元分析等方法系统深入地研究了基础穿透破坏的机理及其影响因素，构建了基于欧拉-拉格朗日格式的土工大变形有限元分析方法，给出了基础发生穿透破坏时的临界深度计算公式以及承载力的计算公式，提出了可以避免或减轻穿透破坏的新型基础形式，为层状地基中基础的设计与安装提供了依据。 2100433B

层状地基中基础穿透破坏是基础失效的一个主要原因。揭示基础穿透破坏的机理和影响因素对准确预测基础穿透破坏的发生，降低基础工程的失效，减少上部结构的损伤和破坏是非常重要的。为此，本申请项目将通过空心扭转试验研究大变形条件下地基土的应力－应变关系，建立适用于大位移有限元分析的弹塑性本构模型；采用接触面直剪试验、模型试验以及离散元数值模拟研究地基与基础界面的大变形力学行为，建立考虑剪胀性的界面接触模型；发展任意拉格朗日－欧拉法描述下的岩土大变形有限元方法；通过大比尺室内模型试验和离心模型试验以及大变形数值模拟研究，揭示基础穿透破坏的内在机理，对基础穿透破坏影响因素进行综合分析，提出预测基础穿透破坏的判据。本项目在大变形分析方法和界面模拟方面具有很强的理论意义；在基础设计与施工方面又具有很好的工程应用前景。

通过不同电极、不同粘土的电渗试验，进一步探明了电渗的矿物学机理，研究表明，电渗的效果取决于土体中可运移离子的迁移能力，而非取决于吸力引起的反向水力梯度和电势梯度作用的平衡，因此提高电渗排水固结效果应该从维持土体中离子的运移能力着手。 本项目研究把EKG材料从概念变成现实，是电渗排水固结领域的重大进展。EKG材料同时解决了之前一直困扰电渗法的两大问题——电极腐蚀和电渗能耗过高的问题，激起了国内对电渗研究的极大热情。 电渗能级梯度理论，以土体能级密度代替吸力，构建了全新的排水固结理论框架，并为电渗理论研究提供了新的视角。基于电渗能级梯度理论，提出了电渗排水固结的设计方法，该方法弥补了传统Esrig理论无法给出电学设计参数的不足。 研发的EKG材料、建立的电渗能级梯度理论、提出的电渗排水固结设计方法，通过现场试验得到了验证。现场试验场地面积为19m×15m，淤泥吹填深度为5.8m，经过36 天的电渗排水固结，含水量从62%降低到36%，承载力从0提高到70kPa，取得了良好的效果。 随着本项目研究的推进，目前电渗法面临的新的挑战包括：1）大面积应用时需要很大功率的电源；2）电势沿深度方向损失，5m以上吹填淤泥的排水固结仍然是个挑战；3）EKG材料的成本很高。这些新的挑战是下一步研究的重点。 2100433B