散体桩复合地基固结有限元网格划分效应研究

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1、散体桩复合地基固结有限元网格划分效应研究摘要：对单桩影响范围内的散体材料桩复合地基开展了细致的三维固结有限元分析.首先将桩及桩周土体进行不同的网格划分，得到不同计算工况.然后将各工况固结度解答和孔压解答与解析解进行对比，得到不同网格划分所引起的误差及其显著度.最后结合散体桩的固结特性及其承载机理深入探讨了上述网格效应，并得到：网格划分带来的误差随固结的发展而减小；网格划分对固结度结果的影响与孔压计算结果的影响不一致，孔压误差在深度方向和水平方向有差异；3种网格划分误差源中，桩周土体水平面内网格划分效应显著，是误差主要来源；地基深度方向的网格划分对地基总体固结度计算影响不明

2、显，但对浅层孔压结果影响较大；桩体网格划分对固结计算影响较小，在有限元分析固结时桩体横截面可用一个单元来刻画.上述结论可用来指导有限元分析时进行合理的网格划分.�关键词：固结；散体桩复合地基；有限元；网格效应分析�中图分类号：TU443文献标识码：A22MeshSensitivityStudyfortheConsolidationof�CompositeGroundwithGranularColumnbyFEM��DENGYue�bao��,XIEKang�he,WANGKun�(KeyLaboratoryofSoftSoilsandGeoenvironmentalEng

3、ineeringofEducationMinistry,�ZhejiangUniv,Hangzhou,Zhejiang310058,China)Abstract:Three�dimensionalfiniteelementanalysisoftheconsolidationofcompositegroundwascarriedoutindetailwithintheinfluencescopeofasinglegranularcolumn.Duetothedifferentmeshsizesofgranularcolumnandsoilset,severalcalcula

4、tionconditionsweregainedfirst.Then,thenumericalsolutionsforconsolidationdegreeandexcessporepressureofdifferentconditionswerecomparedwithanalyticalsolution.Subsequently,thesignificantleveloferrorscausedbydifferentmeshingschemeswasobtained.Itwasfoundthatdeviationscausedbydifferentmeshingsde

5、creasedwiththedevelopmentofconsolidation.Thegriddingofthesoilaroundthegranularcolumnwasthemainsourceoferror22withinthreemeshschemes.Thegroundmeshinthedirectionofdepthhasnoobviouseffectontheoverallconsolidationdegree,butithadagreaterimpactontheresultofexcessporepressureintheshallow.Thegrid

6、dingofthegranularcolumnhadlittleeffectonthecalculationresultofconsolidation,soitcanbedescribedbyoneunitinFEM.Theabovefindingscanbeusedtoguidethefiniteelementanalysisofareasonablemesh.�Keywords:consolidation;compositegroundwithgranularcolumn;FEM;meshsensitivitystudy��散体桩复合地基目前应用广泛，该项技术的一个重

7、要课题是研究其排水固结效应��［1-2］�.由于要考虑桩体的应力集中，散体桩复合地基固结分析无论是解析解还是数值解，均要落后于竖井地基研究��［3-4］�.在应用有限元分析散体桩复合地基固结方面，途径之一是先用解析方法计算固结，用数值方法计算变形与应力，然后通过两者结合以解决复合地基变形随时间发展的问题��［2］�22.该法建立于Terzaghi固结理论基础之上，在求解效率上有优势，但不够严密.更多学者致力于用严密的Biot固结理论进行分析.�朱百里、沈珠江对早年研究者在Biot固结有限元方面所作研究进行了汇总��［5］�.徐