基于ABAQUS的真空联合堆载预压软基固结分析

论文摘要

真空联合堆载预压法作为地基处理方法的一种,目前在软弱土地基处理中运用广泛,该法具有很多其它预压方法所没有的优点,能在工程中取得较好的效益。随着真空联合堆载预压法大范围使用,对他的研究也不断加深,但总体来看,现有研究对该法的加固机理、施工工艺、设计方法等方面的研究还不够深入,使得实际工程观测数据和理论推算结果存在一定的偏差,因此对该方法的研究具有很重要的意义。通过收集现场实验数据和室内试验测试,并运用ABAQUS对工程实例进行了模拟,将模拟结果和实测数据进行了对比分析,主要工作有以下几点:(1)对真空预压及真空联合堆载预压法的加固机理进行了简单介绍,并对真空联合堆载预压软基的一些问题进行讨论。简单介绍比奥固结理论的有限元表达,根据固结度等效的原则,将复杂塑料排水板转化为平面砂墙,可用于平面应变有限元简化计算。(2)结合工程实例数据,对其沉降、地基水平位移、地基孔隙水压力、地下水位线等方面进行分析,得出各自的变化规律。(3)在对非饱和土的研究方面,渗透系数是一个非常重要的因素,本文对其做了研究,并介绍了渗透系数随饱和度变化的理论、渗透系数随饱和度的变化在ABAQUS中实现;用ABAQUS对工程实例建立计算模型,并对其得出的计算数据包括沉降、孔隙水压力、地下水位线等进行分析,并与实测的数据进行对比,得出各自的变化规律。通过模拟分析表明,运用ABAQUS模拟真空联合堆载预压法处理软基的结果与实测数据比较符合,说明使用有限元软件ABAQUS能很好地模拟真空联合堆载预压。本文在模拟过程中,由于考虑了渗透系数随饱和度变化而改变的因素,使得计算结果与实测数据更加吻合。本文的方法可以为今后的工程设计和施工提供参考,并为该方面提供一种模拟方法。

论文目录

• 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 加固机理的研究现状
• 1.2.3 沉降计算与预测分析研究现状
• 1.3 目前存在的问题
• 1.4 本文的主要工作内容
• 第二章 真空联合堆载预压的加固机理分析
• 2.1 概述
• 2.2 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 在微观上对真空预压机理的解释
• 2.3 真空联合堆载预压软基中的一些问题的讨论
• 2.3.1 地下水位变化的讨论
• 2.3.2 加固深度的讨论
• 2.4 本章小结
• 第三章 工程实例分析
• 3.1 工程概况
• 3.1.1 工程地质条件
• 3.1.2 试验段路段的设计概况
• 3.1.3 计算的参数设置
• 3.2 工程实例的实测数据分析
• 3.2.1 测试元件的布置
• 3.2.2 地基沉降分析
• 3.2.3 地基水平位移分析
• 3.2.4 地基孔隙水压力分析
• 3.2.5 地基地下水位变化规律
• 3.3 本章小结
• 第四章 真空联合堆载预压的有限元分析
• 4.1 概述
• 4.2 BIOT固结理论的有限元表达
• 4.3 考虑渗透系数随饱和度影响的理论
• 4.4 塑料排水板地基简化计算方法
• 4.4.1 塑料排水板的工作原理
• 4.4.2 塑料排水板地基的简化计算方法
• 4.4.3 简化方法验证
• 4.5 真空联合堆载预压法简单有限元计算方法的条件
• 4.6 本章小结
• 第五章 采用ABAQUS对工程实例进行分析
• 5.1 建立工程实例模型
• 5.1.1 基本假定
• 5.1.2 计算区域的确定
• 5.1.3 模拟中荷载步的确定
• 5.1.4 土体计算参数的确定
• 5.1.5 边界条件及有限元网格
• 5.1.6 渗透系数随饱和度变化在ABAQUS中的实现
• 5.2 计算结果及分析
• 5.2.1 沉降分析
• 5.2.2 地基水平位移分析
• 5.2.3 孔隙水压力分析
• 5.2.4 地下水位分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 对以后研究进一步工作的建议
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间发表的学术论文