竖井地基固结解析理论与有限元分析

[78]邓岳保.竖井地基固结解析理论与有限元分析
谢康和.浙江大学,2021.
摘要:在含水量高、紧缩性高、抗剪强度低的软土地基上设置竖井并结合堆载或真空负压,能加速地基排水固结、提高土体强度、减少构筑物工后沉降和不同沉降。

该技术施工简便、成效靠得住且造价低廉,已在公路、铁路、口岸、机场等大型基础设施建设中普遍应用。

为了合理预测竖井地基的固结进展,学者们在竖井固结解析解和数值解方面开展了大量研究且已取得大量功效。

但同时应看到,目前各类计算方式取得的理论预测值与实测值还有必然差距,对可能的工后沉降和沉降差预测不准。

另外,近些年来显现的竖井处置深度加大和工期要求加紧等情------------------------------------------------------------ 告知你仅花7天时刻弄定专业论文的绝招
1 写论文必然找一个清静的地址闭关。

因为是论文是一个完整、逻辑连贯的体系，若是干扰太多，写起来就会很慢，而且心也会很烦。

若是在实验室或办公室，杂事太多，估量确实是给两个月都写不完。

2 写论文之前最好先做一个报告，论述一下做论文的思路，因为你能在很短的时刻内把你所作的东西用最简要的话说出来，就说明你的思路是清楚的。

若是写论文没有清楚的思路，最好先不要写，不然是浪费时刻。

3 这一步是最关键的。

抓大放小，逐层细化。

开始的时候，我论文写得很细，每一个论点的证明都要做到尽善尽美，但后来发觉不行，一是写起来太慢，二是越写越发觉自己沉陷于一个泥潭当中，全然写不下去了。

因此我决定舍弃，先是简要写出要紧需说明内容，专门快就能够把论文的主体结构完成。

感觉很有成绩感，于是再把一些需要补充说明的东西慢慢慢慢加进去，使其饱满。

如此，每细化一次，就把论文从头至尾过一遍，有整体感，慢慢写下来，论文就写得超级快。

在那个地址我要专门提示一下，相当重要的是依照第3点完成主体内容，我有一点心得能够分享给大伙儿，您能够淘宝或百度上搜索一家叫“馨雅文献”
的店家，他们家最贴心的业务是如此的：只要给出所写论文的题目和关键词，花费100左右吧，你就能够够从他们家取得一份有200-500篇超级专业，且最切近你所写论文主题的重点大学硕博士论文目录，大体能涵盖所有和主题相关的论文，然后会让你从目录中再挑选出其中30篇左右最切近主题的硕博士论文全文给你，全文文字都能够复制黏贴的哦，确实是这些精选后的论文内容组成了我这篇论文的大体框架和血肉。

就如此子，本来拖延了进度的我，仅仅花了7天时刻就完成了我的论文，成为一篇立意新颖，博采众长的优秀论文，顺利通过了毕业答辩。

------------------------------------------------------------
况,均给竖井地基的设计计算方式提出了挑战。

为此,本文从解析理论和有限元法两方面开展了竖井地基固结问题的研究。

(1)第一对以往研究功效从理论方式和参数取值两方面进行了综述,结果发觉：目前被国内外普遍同意的单井地基径向固结度简化计算公式都可表述为一个统一的公式,不同方式在涂抹效应和井阻效应的考虑上略有不同；单井固结理论近些年的新进展要紧包括非线性理论、非达西渗流理论、考虑涂抹区渗透性渐变理论和针对真空预压法的固结理论等；竖井地基固结分析参数取值方面已经开展了大量研究,但取得的参数取值范围较大,这将给计算结果的靠得住性带来阻碍。

(2)通过对现有塑料排水板通水量特性研究进行综述发觉,排水板通水量一方面随侧向压力增大而减小,另一方面在地基固结进程中会因为排水板的弯折和淤积堵塞等阻碍而慢慢减小。

基于这一熟悉,假定通水量随地基深度线性减小、随时刻呈指数函数减小,取得了描述井阻空间属性和时刻属性的变井阻效应数学模型。

然后,仿效Hansbo和谢康和竖井固结经典理论推导方式,成立了瞬时加荷条件下考虑变井阻效应的固结理论。

计算分析说明：相关于采纳短时间通水量恒定值进行计算的竖井固结理论,变井阻固结理论取得的固结速度减缓；当考虑通水量随地基深度减小时,地基深部土层的超静孔压消散变得加倍缓慢；当竖井渗透性减小到与井周土体相当,现在竖井再也不起排水通道作用,径向固结将停止。

另外,将变井阻固结理论应用于室内大型模型实验和工程实例分析,结果发觉变井阻理论模拟的结果较传统理论预测结果与实际情形更为接近。

(3)通过引入Hansbo非达西渗流假定和变渗透系数假定,取得渗流双重非线性模型。

然后,在Biot固结理论研究基础上,应用加权残数法推导了考虑该模型的有限元方程,并自编了相应的计算程序。

通过开展参数阻碍分析取得：考虑渗透系数随时刻减小后,地基固结速度减缓趋势明显；增大非达西渗流参数m或il,固结进展速度减缓,但该阻碍在10%之内；考虑非达西渗流后,地基固结速度随荷载减小而减缓。

(4)进一步引入土体分段线性e-lgp模型,取得了土体紧缩非线性和渗流双重非线性模型。

然后,结合宁波土样固结渗流联合测试实验,介绍了该模型的参数获取进程。

在给出相应的操纵方程和有限元方程基础之上,详细论述了非线性有限元法编程实现进程。

最后,通过算例验证了程序的靠得住性,并对考虑土体多重非线性模型时竖井地基的固结性状进行了较为详细的分析,取得了一些有利熟悉。

(5)对目前普遍应用的竖井地基平面应变二维等效方式进行了评述。

然后,以成层土竖井地基算例和未打穿竖井地基算例对六种二维等效方式进行了考量,结果发觉：地基土成层性对二维等效方式计算结果的靠得住性有较显著阻碍,而竖井未打穿情形的阻碍不明显；在本文算例参数取值情形下,各类方式的误差情形不同较大,Chai(2001)方式和Tran(2020)方式取得的结果相对靠得住。

另外,基于等效竖向渗透系数思想,成立了以单元体流量等效的一维变形、一维渗流简化分析方式。

通过算例查验发觉,该法计算效率大大提高,但相较于Chai法计算精度并未改善,且计算进程相对复杂。

(6)考虑到竖井地基三维有限元分析计算量大、前处置困难,提出了将井与涂抹区在地基横截面内划分为一个网格的复合单元法。

复合单元的未知场由10结点单元和线性插值函数来刻画。

复合单元内部全局坐标结点自由度和局部坐标结点自由度之间的联系那么通过引入经典单井固结解析理论取得成立。

以后,基于加权残数法详细推导了复合单元法有限元方程,并编制了相应的计算程序。

通过对单井地基和群井地基算例进行验证分析,发觉复合单元法计算精度较高、计算效率也有所改善。

(7)基于大型商业软件和自编程序开展了某电厂海堤下竖井地基固结进展进程的数值模拟。

分析进程中,采纳Chai(2001)二维等效方式和平面应变空间渗流分析方式别离进行了计算,结果发觉：两种数值方式模拟取得的地基变形进展规
律近似一致；后者考虑空间渗流取得的沉降略大、侧向位移略小；两种方式的孔压预测结果不同较为明显。

数值模拟结果还说明：海堤下软土地基通过塑料排水板处置后,地基固结速度较快,地基中超静孔压在各级堆载间歇期均有明显回落；在给定的堆载方案下,软土地基变形进展速度均在操纵范围内。