塑料板排水堆载预压法加固软基变形性状与沉降预测方法研究

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1、硕士学位论文第一章绪论同，软土地基沉降计算方法大致可分为三类：第一类是基于弹性理论结合太沙基固结理论的解析方法或称理论公式法。第二类是基于Biot固结理论结合多种本构模型的数值分析法，该方法是基于Biot固结理论，应用结合土的本构模型实现对软基的沉降预测，可以进行工前及工后路基沉降预测。三类是基于实测数据的处理分析的沉降预测法，它们是建立在实测数据的基础上对软基的工后沉降进行预测。(1)沉降计算的理论公式法①分层总和法软土地基沉降计算传统采用压缩曲线法b1，将压缩试验中应力与应变的关系转换为应力与孔隙比的关系，得He—P或e-lgpl擅线，再根据压缩曲线进行沉降计算

2、。该类方法迄今为止已发展了多种。工程上常用的分层总和法是该类方法的代表，它是将地基分为若干层，利用压缩曲线求每一层的压缩量，然后将各分层压缩量求和得到地基的总沉降H儿51。按e．pfl／l线计算沉降公式为：s，：亨鸟H，(1—2)。智l+eoj’式中Aeot、Ae一及胡，贫别为第f土层初始孔隙比，孔隙比改变及分土层厚度。@Skempton和13jerrum法Skempton和Bjerrum(1957)嘲认为大多数沉降都有三维特性，通过试验模拟三维应力影响，提出了用不排水三轴应力条件下所得构三维孔隙压力计算最终主固结沉降量s：的计算公式。取一个修正系数c。，再乘上单向

3、固结变形≮，就得到考虑侧向变形的固结沉降。它考虑了三维应力条件下固结所产生的侧向变形，但是在将体积变化与竖向沉降联系起来时，仍按一维压缩条件下测出的压缩系数。在某种意义上讲，其逻辑是欠严密的。③应力路径法为了更好地考虑侧向变形对垂直沉降的影响。Lambe和Marr(1967)"1提出了一个更为方便的方法一应力路径法。应力路径法的基本概念是用应力轨迹表示现场在施工前、施工期问及其完工后地基内部的应力变化情况。这种方法中，估计和模拟所选单元的应力路径要与施工现场实际情况尽可能地接近。用模拟现场实际应力路径的室内固结试验的方法获得固结过程相应的体积应变，再对预估沉降量作最

4、后分析。应力路径法特别要求高标准的取样和试验，这就使它的实际应用受到了很大的限制陋1。(2)数值分析法数值计算方法是近代土力学研究的产物。20世纪70年代以来，随着计算机和4硕士学位论文第一章绪论数值方法的飞速发展和对土体本构关系认识的不断深入，人们可以将复杂的地基沉降问题编制成计算机程序，通过计算机的运算，得到较准确的计算结果。先后有多种形式的数值方法被提出。地基沉降计算的数值方法有5种形式：差分法、有限元法、边界元法、变分法、加权余量法。目前常用的主要有差分法、有限元法和边界元法。①差分法差分法解土工问题就是将研究区域用差分网格离散，对每一个节点通过差商代替导数

5、把问题的微分方程转换为差分方程，然后结合初始条件和边界条件求解线性方程组得到沉降的数值解p1。Terzaghi固结理论研究的是土体一维固结，其基本固结方程只有在限定的初始条件和边界条件下才成立。而地基土层的实际固结情形要远较之复杂，其实际的边界条件和初始条件因具体工程条件而异，此种情形下其固结方程的解析解很难直接获得，采用差分法进行数值求解成为一种可行的选择n们。早在20世纪40年代后期，有限差分法开始成功解决了土工中的渗流及固结某些实际问题。关于差分法在软粘土固结应用的研究，国#l-Barden，Berry(1965)采用e．109cr7关系以及渗透系数kv与孔压

6、U的关系，采用有限差分法得到了非线性一维固结曲线。Mesri(1974)采用e．1090r’和e．109kv关系，同样用有限差分法得到了固结曲线⋯1。国内，也有不少这方面的研究，文献n23就针对三维地基沉降分析提出了一种差分伽辽金藕合方法，并给出了一个二层三维层状地基的算例。由于有限元解法的灵活性及边界元法的应用，使得差分法在土工应用暂时趋于停滞。然而最近几年，任意网格划分的优点，差分法又有了新进展。②有限元法n31用有限元法解土工问题就是将研究区域离散成有限数目的区域单元。对每个单元通过变分等方法把微分方程转化成有限元方程，然后结合初始和边界条件求解线性方程组得到

7、问题的数值解。与差分法相比，有限元法的优势在于它的应用范围更广阔在：它可以考虑非线性问题；可以用于处理非均质材料(在土工中即可以考虑地基土非均质问题)；可以考虑更为复杂的边界条件。有限元法目前已广泛应用于各个领域。有限元法可分为两类：总应力有限元法和有效应力有限元法。总应力法仅考虑土单元承受的总应力，适于考虑无渗流固结情形。有效应力法将土骨架变形与孔隙水的渗流同步考虑，严格区分土体有效应力和孔隙水压力，考虑问题更为贴近实际。有限元法发展迅速，在岩土工程中应用最为广泛。1966年Clough和Woodward首先将总应力分析有限元法用于土坝的应力和变形分析，196