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软土固结中孔压消散的有限元方法

岩土工程技术 1999年第4期13卷 31-33,38页

作者：张吉园安危张志勇武汉水利电力大学武汉430072

在有限元中实现土体固结时孔压消散有两种方法，并对一实例作了分析，比较了它们的异同。

关键词：孔压消散流量改变法有限元法软土固结荷载

基于PFC-COMSOL联合开展软土固结细观机理研究

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河北工程大学学报（自然科学版） 2017年第2期34卷 30-36页

作者：倪小东尹学谦蔡钟河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室江苏南京210098 河海大学岩土工程研究所江苏南京210098

基于细观颗粒离散元方法建立土体细观结构性模型,依据室内试验匹配模型细观参数,采用COMSOL软件进行土体内部渗流场求解,实现PFC-COMSOL联合开展软土固结研究,最终将分析方案与室内固结试验数据进行对比。研究结果表明:PFC使用聚粒模拟... 详细信息

基于细观颗粒离散元方法建立土体细观结构性模型,依据室内试验匹配模型细观参数,采用COMSOL软件进行土体内部渗流场求解,实现PFC-COMSOL联合开展软土固结研究,最终将分析方案与室内固结试验数据进行对比。研究结果表明:PFC使用聚粒模拟絮凝状软土能较真实地再现海相软土的细观结构特性;结构性蠕变对软土固结沉降量有一定影响,软土压缩量应考虑蠕变的影响;软土固结过程中首先出现不均匀压缩,超孔压完全消散后,土体恢复均匀性。

关键词：软土固结细观 PFC-COMSOL 蠕变

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基于数值分析的软土层固结破坏模式研究

城市道桥与防洪 2018年第12期 171-173页

作者：倪小川上海机场建设指挥部上海市201207

采用有限元分析方法,对浦东机场软土固结处理方法进行先期模拟,并基于固结层地基在路堤荷载作用下的破坏面发展过程,确定了不同影响因素作用下固结层地基的破坏模式。提出了路堤荷载作用下固结层地基的简化计算模型,同时根据不同工况确... 详细信息

采用有限元分析方法,对浦东机场软土固结处理方法进行先期模拟,并基于固结层地基在路堤荷载作用下的破坏面发展过程,确定了不同影响因素作用下固结层地基的破坏模式。提出了路堤荷载作用下固结层地基的简化计算模型,同时根据不同工况确定硬壳层以及软土层的厚度;提出了基于固结层的破坏模式有整体剪切破坏、局部剪切破坏及冲剪破坏3种。分析了固结层的特殊破坏情况,并对比分析了均质软土地基与固结层地基的破坏模式,结果表明:在硬壳层的保护下,固结层地基破坏深度明显小于均质软土地基的破坏深度,说明硬壳层起到了很好的保护效果。

关键词：有限元分析软土固结破坏模式影响因素

变荷载下考虑井阻随时空变化的竖井地基固结解

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岩土力学 2023年第1期44卷 183-192页

作者：史蓝天李传勋杨洋江苏大学土木工程与力学学院江苏镇江212013

竖井排水固结法中井阻随时空演变(即由淤堵和弯折所引起的竖井排水能力下降)的现象已引起广泛关注,且变井阻对竖井地基固结速率的影响不容忽略。但目前能同时考虑变荷载及井阻随时间和空间变化的固结解析解还鲜有报道。考虑井阻随时空... 详细信息

竖井排水固结法中井阻随时空演变(即由淤堵和弯折所引起的竖井排水能力下降)的现象已引起广泛关注,且变井阻对竖井地基固结速率的影响不容忽略。但目前能同时考虑变荷载及井阻随时间和空间变化的固结解析解还鲜有报道。考虑井阻随时空演变过程,引入实际中广泛采用的单级或多级加载模式,建立了竖井地基固结模型,并应用分离变量法获得固结模型的解析解答。通过与已有的解析解、有限差分解及工程实测值进行对比分析,充分验证了该模型的正确性。通过大量的计算,分析变井阻参数对竖井地基固结性状的影响。结果表明:竖井地基固结速率随竖井最终排水能力的增大而加快,随深度井阻参数及时间井阻参数的增大而减缓,且时间井阻参数的影响更为显著。

关键词：软土固结变井阻变荷载竖井地基解析解

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可降解排水板软土处理技术研究

可降解排水板软土处理技术研究

作者：武航中国民航大学

学位级别：硕士

排水板是软土地基加固的常用材料,打设到软土地基中后作为竖向排水通道起到缩短排水距离、加速固结的作用。在完成预压期内排水功能后,排水板即永远留在地基土中。目前,我国软基加固工程中采用的排水板均为塑料排水板,全国每年用量约8-1... 详细信息

排水板是软土地基加固的常用材料,打设到软土地基中后作为竖向排水通道起到缩短排水距离、加速固结的作用。在完成预压期内排水功能后,排水板即永远留在地基土中。目前,我国软基加固工程中采用的排水板均为塑料排水板,全国每年用量约8-10亿米。塑料排水板的板芯由聚乙烯、聚丙烯等高分子化合物构成,这种材料不仅很难降解,造成大量白色污染,更为严重的是还会影响地基的后续二次处理。基于上述现状及绿色可持续发展理念的大背景,本文对可降解排水板应用的相关理论与技术进行了研究,开展的具体工作及取得成果如下:1.可降解排水板模型试验研究。采用真空预压室内模型试验,对目前国内常用的传统塑料排水板、双面联通排水板以及可降解排水板的短期内软土加固效果进行研究。通过试验过程中软土表面沉降、孔隙水压力、真空度以及出水量等指标变化规律,以及三种排水板加固完成后的试验土体含水率及十字板强度等指标,分析三种不同排水板的软土加固效果。试验结果表明:在降解前,可降解排水板具有更好的排水效果,其相较于传统塑料排水板,加固后土体含水率降低2%-6%,十字板剪切强度增加1kpa左右。2.基于可降解排水板通水量变化的地基固结理论模型研究。秸秆纤维是可降解排水板芯板的基材,这种秸秆芯板具有显著的可降解特性。首先,基于文献分析及部分试验数据,发现可降解排水板的抗拉强度随时间呈二次函数衰减以及可降解排水板的通水量直接与抗拉强度相关的规律,在此基础上提出可降解排水板通水量二次函数衰减模型。然后分析了通水量衰减和维持常数条件下和地基固结度发展规律的差异。最终根据竖井固结理论,建立了适用于可降解排水板的地基固结理论模型,根据该模型可分析可降解排水板加固软基在不同时间、不同深度的径向平均固结度表达公式和平均超孔压表达式,为可降解排水板的实际应用提供理论依据。3.可降解排水板理论模型应用研究。通过双曲线法对地基固结度进行计算,将实际工程地质参数带入可降解排水板固结理论模型,计算可降解排水板的平均固结度变化,并与实际数据进行对比,分析可降解排水板应用效果。结果表明,在可降解排水板加固前期由于通水量衰减较慢,因此固结速率较快;当可降解排水板降解通水量开始大幅下降,对于不用衰减因子,通水量衰减过程不同,但最终通水量衰减为0,失去排水作用。

关键词：软土固结可降解排水板通水量衰变模型固结排水真空预压堆载预压

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水平排水砂垫层对天然地基固结效率影响分析

河海大学学报（自然科学版） 2016年第1期44卷 78-83页

作者：徐梨丹雷国辉河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室江苏南京210098 河海大学岩土工程科学研究所江苏南京210098

针对天然地基上的水平排水砂垫层,结合地基土体的渗透系数和厚度,综合考虑砂垫层的渗透系数、宽度和厚度对地基固结的影响,采用平面应变有限元方法,通过参数分析,研究砂垫层与地基参数共同作用对地基固结效率的影响,并采用砂垫层与地基... 详细信息

针对天然地基上的水平排水砂垫层,结合地基土体的渗透系数和厚度,综合考虑砂垫层的渗透系数、宽度和厚度对地基固结的影响,采用平面应变有限元方法,通过参数分析,研究砂垫层与地基参数共同作用对地基固结效率的影响,并采用砂垫层与地基的集总参数,分析其与地基固结效率之间的关系。结果表明:现行规范对于天然地基上砂垫层渗透系数的要求偏于保守;地基固结效率随集总参数的增大呈双曲线形非线性增加,且存在一个集总参数值,可以满足最优固结效率要求并可作为设计控制指标,用于不同地基土质条件下砂垫层的设计计算依据。

关键词：天然地基砂垫层渗透系数砂垫层宽度砂垫层厚度软土固结有限元分析集总参数

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孔内强夯碎石桩加固软土地基的变形特性分析

地基处理 2023年第S2期5卷 69-74,83页

作者：伍翔飞曾华健嵇汉卿刘雪珠祝思明郑海波江苏省岩土工程公司江苏南京210018 深圳市苏勘岩土工程有限公司广东深圳518100

本文基于某物流仓储项目软土地基处理工程,通过室内试验及原位测试,研究碎石桩处理前后软土层的物理力学指标变化及处理后复合地基承载力情况。建立单桩碎石桩复合地基分析模型,采用有限元方法,对施工与使用等附加荷载作用下碎石桩处理... 详细信息

本文基于某物流仓储项目软土地基处理工程,通过室内试验及原位测试,研究碎石桩处理前后软土层的物理力学指标变化及处理后复合地基承载力情况。建立单桩碎石桩复合地基分析模型,采用有限元方法,对施工与使用等附加荷载作用下碎石桩处理前后的复合地基变形特性及孔压消散情况进行了计算,在此基础上,进一步分析了不同桩径、桩长及垫层厚度对碎石桩复合地基沉降变形与孔压消散特性的影响。结果表明:软土地基经碎石桩处理后,原天然状态下的软土物理力学指标均有所提高,其中软土状态由天然状态下的流塑状态变为可塑状态,含水率降低约22.3%;与天然软土地基相比,碎石桩复合地基处理后,工后沉降及固结时间可减小约50%;为平衡成本及处理质量,碎石桩面积置换率在0.22左右,桩端应穿过软土层底不少于1 m较为合适,且垫层厚度不宜过大,相关结论可为类似工程提供参考。

关键词：孔内强夯碎石桩软土地基变形特性数值分析软土固结

CFG桩网复合地基加固物流地坪深厚软土地基的三维数值模拟分析

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建筑施工 2021年第3期43卷 487-491页

作者：曾华健梅军刘慧芬李军江苏省岩土工程公司江苏南京210000 江苏省地质工程勘察院江苏南京210000 佛山科学技术学院交通与土木建筑学院广东佛山528225

结合湖州某物流园采用CFG桩网复合地基处理大面积深厚软土的工程实例,运用Midas GTS有限元软件建立桩网人工复合地基三维固结模型,计算模拟不同垫层厚度、土工格栅层数、桩长等设计参数对沉降变形的影响以及土工格栅在桩网固结模型中的... 详细信息

结合湖州某物流园采用CFG桩网复合地基处理大面积深厚软土的工程实例,运用Midas GTS有限元软件建立桩网人工复合地基三维固结模型,计算模拟不同垫层厚度、土工格栅层数、桩长等设计参数对沉降变形的影响以及土工格栅在桩网固结模型中的受力特征。计算结果表明:地基整体沉降变形随填土垫层厚度的增加而增大,随土工格栅层数的增加而减小,随桩长增加而减小;土工格栅最大拉力随着土工格栅层数增加而减小,在桩帽顶部角点处产生部分应力集中,且在桩帽之间挠度明显增加。为此,控制垫层厚度、土工格栅层数、桩长等措施能有效减小地基沉降变形,为今后软基沉降控制等相关工程提供借鉴。

关键词： CFG桩网复合地基物流地坪地基沉降软土固结

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某填海造地机场场地工后沉降预测

某填海造地机场场地工后沉降预测

作者：陈南宁波大学

学位级别：硕士

随着我国经济的高速发展,使得越来越多的人口向城市集中,对城市交通系统的要求也越来越高,但随着城市化进程的推进,现有的土地储备已很难满足城市发展的需求。当前中国民用航空运输市场发展十分迅速,但由于陆上土地空间紧张,同时国家正... 详细信息

随着我国经济的高速发展,使得越来越多的人口向城市集中,对城市交通系统的要求也越来越高,但随着城市化进程的推进,现有的土地储备已很难满足城市发展的需求。当前中国民用航空运输市场发展十分迅速,但由于陆上土地空间紧张,同时国家正大力推行环境保护政策,较难从城市周围选取合适的机场地址,近岸海上机场因其土地利用率高,减少城市污染等优点,近年来已成为沿海城市新机场建设的选址热点。海上机场最大的问题是由于其沉积土层多为淤泥和软土,排水固结困难,同时由于沉积历史原因,具有工后沉降大,分布不均匀,时间跨度长的特点。因此如何合理预测其工后沉降及不均匀沉降对后续场区建设起到至关重要的作用,同时也为其他填海造陆项目提供借鉴意义。根据场地近远期使用规划,对近期完成清淤换填的区域建立离散元模型,通过对现场试夯工程进行模拟,验证模型适用性。利用建立的地基模型研究考虑碎石颗粒破碎对强夯计算结果的影响,并探究了碎石颗粒破碎和强夯过程地基土沉降的发展趋势。根据新机场前期地质勘探数据,建立了场地三维地质模型,并依此开展后续场地中长期沉降计算工作。根据施工方法的不同和中远期使用规划,对采用清淤换填工法的换填区、抛石挤淤工法的直填区、吹填淤泥工法的纳泥区计算其工后沉降。计算结果汇总后通过后处理绘制输出成二维云图和三维云图。本文的主要研究成果如下:(1)基于钻孔数据,利用Civil3D软件建立了初始三维地质模型,通过同济三维地质建模软件对初始模型进行后处理,同时完成地层数据的补全,得到了具有地质代表性的机场三维地质模型。通过建立的三维地质模型,插值建立辅助钻孔模型,为沉降计算提供地质依据,同时也为场地远期规划和未来类似的填海机场工况提供参考。(2)基于水-土二相渗流-变形耦合有限元程序Geo NFEA,利用统一弹塑性本构模型(Unified model)完成了对机场土层的计算参数标定,该本构可在一组参数下同时表现土体的超固结、结构性和各向异性,同时能准确描述土体在动静交变荷载和排水条件下的力学特性。依据施工方法和场地划分,共分换填区、直填区、纳泥区三种计算模型对场地进行沉降计算;同时依据现场沉降监测数据,对计算参数进行了反演;分为现场沉降最大值反演和现场沉降平均值反演两种工况完成了对机场的沉降预测。计算结果表明:在自然条件下,填海机场在工后30年内的平均沉降将保持1cm/a的速率增长,工后50年内的平均沉降将保持0.8cm/a的速率增长。同时由于场地地质条件复杂以及施工方式不同,场地内不均匀沉降具有分布广,差异大的特点。换填区工后100年内平均沉降为0.805m,区域内最大差异沉降为0.71m,直填区工后100年平均沉降为0.942m,区域内最大差异沉降为0.75m,纳泥区工后100年内平均沉降为0.716m,区域内最大差异沉降为0.449m。换填区最终平均沉降为1.30m,直填区最终平均沉降为1.283m,纳泥区最终平均沉降为1.195m。(3)基于PFC2D软件,采用统一参数分两种地基模型对6000k J和10000k J两种强夯能级进行了模拟,通过模拟单点多次夯击作用下碎石颗粒破碎的过程,探究了强夯导致颗粒破碎的发展趋势。结果表明:相比于不考虑颗粒破碎,考虑颗粒破碎情况下造成的强夯沉降更大,模拟效果更好。强夯过程中,初始阶段主要是夯坑底部碎石颗粒发生破碎,随着夯击次数增多,颗粒破碎带逐渐向夯坑两侧发展,破碎的碎石颗粒的广度和深度一定程度上与夯击能大小成正相关。夯坑底部主要由破碎的块石颗粒与土颗粒嵌合形成壳状结构起到加固作用。

关键词：软土固结工后沉降强夯颗粒破碎数值模拟