基于ABAQUS对排水板堆载预压法处理软基的沉降分析

摘要

软土地基具有承载能力低、沉降量大和固结时间长等工程特性，使得建（构）筑物各部位在使用期间产生沉降和不均匀沉降。路基的过量沉降和不均匀沉降会影响道路的正常使用、甚至危及行车的安全。因此深入探讨软基的沉降规律，选取合理的计算参数和模型来模拟软土的固结过程和预测后期沉降，具有重要的实际工程意义。
　　 本文依托于某填海造地项目中道路的软基处理工程，借助通用大型有限元分析软件ABAQUS，针对软土路基沉降分析和预测这一课题进行了探讨。主要工作包括以下几个方面的内容:
　　 1.设计了施工监测方案，通过现场施工监测获得了大量的数据，基于这些数据全面地分析了软土地基的沉降和孔隙水压力的消散规律;使用三点法和双曲线法等经验法对后期沉降进行了推算，最后将实测数据、推算结果和理论计算结果三者进行对比分析;
　　 2.利用有限元软件ABAQUS，以扩展的线性Drucker-Prager模型为土的本构模型，以Biot固结理论为基础建立了排水板堆载预压法加固软基的计算模型，计算了土体固结过程的沉降量和孔隙水压力，并有效的预测了路基的沉降过程;将此模型的计算结果与实测结果进行了对比分析，验证了此模型的正确性。
　　 3.结合工程实例，详细论述了通过地质详勘报告所提供的数据来确定计算参数的方法及其原理，对有限元法在实际工程中的应用具有一定的借鉴作用。
　　 4.定量分析了土体本构模型参数、渗透系数、塑料排水板和井阻作用等因素对软土地基的地表沉降和孔隙水压力的影响。本构模型参数按其影响从大到小依次为:泊松比μ、变形模量E、膨胀角Ψ、摩擦角β、材料系数K、初始孔隙比e0和单轴受压屈服应力σc。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究目的和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 固结理论的研究现状

1．2．2 砂井固结理论的研究现状

1．2．3 有限元法的研究现状

1．2．4 砂井地基简化方法

1．3 本文主要研究内容

第二章 排水板堆载预压法加固软基的施工监测

2．1 工程概况

2．1．1 工程地质

2．1．2 软土基本物理力学性质

2．2 监测方案

2．2．1 监测项目及目的

2．2．2 测点埋设及观测仪器

2．2．3 监测频率

2．3 监测成果分析与计算

2．3．1 监测成果

2．3．2 沉降计算

2．3．3 固结度计算

2．3．4 小结

第三章 排水板堆载预压法处理软基机理及有限元分析

3．1 概述

3．2 扩展的Drucker-Prager模型

3．3 Biot固结理论有限元表达

3．4 砂井地基简化方法

3．5 小结

第四章 利用ABAQUS对实际工程进行分析

4．1 模型的建立

4．1．1 模型描述

4．1．2 基本假定

4．1．3 荷载步的确定

4．1．4 计算参数的确定

4．1．5 初始条件和边界条件的确定

4．2 计算结果的分析与对比

4．2．1 沉降计算结果分析

4．2．2 孔压计算结果分析

4．3 计算模型中各影响因素的敏感性分析

4．3．1 DP模型中各参数的影响

4．3．2 渗透系数的影响

4．3．3 排水板的影响

4．3．4 井阻的影响

4．4 小结

第五章 结论及建议

5．1 主要结论

5．2 进一步研究工作的建议

参考文献

致谢

攻读学位期间主要的研究成果