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连续排水边界下一维固结的有限元分析

发布于:2016-02-24 20:30
有限元分析

      在实际工程中对淤泥、淤质土、冲填土等饱和黏性土的处理常常在土层顶面铺设砂垫层以加速软基排水固结,从而大大缩短软基的固结时间。一般求解时,常将该垫层作为透水边界,然而当垫层透水性不良时,在紧紧相邻的土层顶面会形成不同程度的透水边界,在计算这种地基的沉降时往往造成了计算不准确而导致沉降预测不准确。需要采用有限元分析计算这种不同程度的透水边界已经成为需要解决的实际问题。
      目前对于一维固结问题的研究如Terzaghi经典固结理论主要针对透水与不透水这两种理想化的边界条件,但实际工程中土层的边界条件多是介于透水与 不透水之间的,且透水边界条件应该是和时间相关联的。虽然Terzaghi经典固结理论对于固结现象的描述是合理的,不少学者在经典Terzaghi理论的基础上进行了研究,所得的相关解析解也为实际工况和室内试验所验证,但对于经典理论的修正和补充,也一直是土力学理论研究的一个方向。曾经提出过一种半透水边界,但由于解答太深奥和复杂,在中使用相对较少。基于上述认识提出了连续排水边界且已对相应的连续排水边界下一维固结方程给出了初步的解析解答,验证了连续排水边界理论的正确性。所谓的连续排水边界条件,是基于使边界条件更符合实际工况这一目的所做的研究。
      吹填土在吹填过程中,泥砂结构遭到破坏,以细小颗粒的形式缓慢沉积,因而具有塑性指数大、天然含水率和孔隙比大,重度小,压缩性高,渗透性小等特点。由吹填土构成的地基,强度很差,一般不能直接用于工程建设,需要进行地基处理。在进行吹填土的软基处理时,假如让吹填土在吹填过程中就能在力作用下快速固结,比如在吹填过程中土层内部预先加入一层排水砂层,而计算排水砂层在何种深度位置才能达到最佳排水面的问题,也是解决诸如吹填土软基快速固结的实际工程问题之一。本研究所谓不排水对称面的目的是为了在饱和软黏土中找到竖向深度最佳排水砂层的位置,进而将此引入实际工程。
      在Terzaghi一维固结理论的基础上,结合连续排水边界对不排水对称面一维固结的解析解进行了推导,并利用ABAQUS有限元分析平台与自主开发的连续排水边界子程序,分析比较不同排水边界参数比值、排水时间和渗透系数的变化对不排水对称面的影响,进而讨论在排水边界对称和不对称两种情况下,不排水对称面与在饱和软黏土中不同深度设置最佳排水砂层的关系。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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