基于ABAQUS对真空联合堆载预压加固软土路基的计算分析

论文摘要

真空预压法及真空联合堆载预压法作为一种软土地基处理方法,具有诸多优点。随着我国大规模建设热潮,真空联合堆载预压法也得到进一步的广泛应用。真空预压法及真空联合堆载预压法在机理研究、施工工艺、设计理论等方面得到了较大的发展,但是同工程实践相比理论研究相对滞后,不少理论问题仍未能得到圆满解决。如真空预压法的加固深度、真空预压区地下水位的变化情况及真空预压对周围环境的影响等问题以及缺乏简便实用的真空预压设计计算方法等,因此制约了该方法的进一步推广和应用,已引起国内外学术界和工程界的广泛关注。本文通过收集现场和室内试验资料,经过理论分析,对真空联合堆载预压的加固机理与计算方法问题进行了较为深入的探讨,并结合工程实例,运用有限元软件ABAQUS对预压固结过程进行数值模拟研究,进而对工后沉降进行预测,提出工程优化方案。主要结论有:(1)对真空预压及真空联合堆载预压机理进行研究的基础上,进一步探讨了加固深度、水位变化等问题,从加固机理来看,对于软基处理工程来讲真空联合堆载预压加固效果比单独的真空预压或堆载预压的加固效果更好。(2)根据固结等效的原则,总结了将砂井地基转化为均质地基的等效渗透系数法及等效砂墙地基计算法,从而将复杂砂井地基转化为均质地基或砂墙地基,两者均可用于平面有限元简化计算。(3)运用有限元软件ABAQUS,对真空联合堆载预压加固软基的加固过程进行了研究;数值分析结果表明真空联合堆载预压加固软基的加固效果受真空度大小、加固深度、土体强度、加载曲线等因素影响。结合真空联合堆载预压工程实例,采用数值方法进行模拟,有效的预测了路基的工后沉降,并提出路面施工时间的建议。(4)研究了真空预压的环境效应,重点研究了安全措施对预压影响区的防护效果。数值分析表明挖应力释放沟及打设桩都能有效的减弱影响区的水平位移和沉降,且挖应力释放沟的防护效果优于打设桩。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 真空联合堆载预压法简介
• 1.2.2 加固机理和理论研究现状
• 1.2.3 真空联合堆载预压过程中地基稳定分析研究现状
• 1.2.4 沉降计算与预测分析研究现状
• 1.2.5 真空预压环境效应研究现状
• 1.3 本文的主要工作
• 第二章 真空联合堆载预压法的加固机理和本构模型的研究
• 2.1 概述
• 2.2 真空预压法及真空联合堆载预压法加固地基的机理
• 2.2.1 真空预压法加固机理的分析
• 2.2.2 真空预压机理的微观解释
• 2.3 真空联合堆载预压法软基加固工程中的一些问题的讨论
• 2.3.1 地下水位的变化以及加固深度
• 2.3.2 真空联合堆载预压对周围环境的影响
• 2.4 本章小结
• 第三章 真空联合堆载预压软基加固有限元分析
• 3.1 概述
• 3.2 BIOT固结理论的有限元表达
• 3.3 砂井地基简化计算方法
• 3.4 真空联合堆载预压简化有限元计算方法的一些条件
• 3.4.1 初始条件
• 3.4.2 位移边界值
• 3.4.3 孔压边界值
• 3.4.4 荷载简化
• 3.5 简化方法验证
• 3.6 本章小结
• 第四章 采用ABAQUS对工程实例进行分析
• 4.1 概述
• 4.2 工程概况
• 4.3 模型的建立
• 4.3.1 基本假定
• 4.3.2 计算区域确定
• 4.3.3 荷载步的确定
• 4.3.4 计算参数的确定
• 4.3.5 边界条件及有限元网格
• 4.4 计算结果与分析
• 4.4.1 沉降计算结果及分析
• 4.4.2 水平位移计算结果及分析
• 4.4.3 孔压计算结果分析
• 4.5 有限元计算误差分析
• 4.6 工后沉降与施工时间预测
• 4.6.1 计算目的和方法
• 4.6.2 计算工况
• 4.6.3 预测结果分析
• 4.7 本章小结
• 第五章 真空预压环境效应及其防治方法研究
• 5.1 概述
• 5.2 真空预压的环境效应
• 5.3 真空预压影响区安全措施有限元分析
• 5.3.1 平面应变有限元分析模型
• 5.3.2 浅部开挖应力释放沟的效果分析
• 5.3.3 打设桩的效果分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 进一步工作的建议
• 参考文献