LSDYNA软件在强夯置换处理软土地基工程中的应用.pdfVIP

维普资讯 铁 道 建 筑 74 RailwayEngineenng March，2008 文章编号 ：1003．1995(2008)03．0074．04 LS．DYNA软件在强夯置换处理软土 地基工程 中的应用 徐玉胜 ，胡荣华 (铁道科学研究院 深圳研究设计院 ，广东 深圳 518034) 摘要 ：在强夯置换法处理软土地基 中应用大变形动力有限元法可以研究强夯置换的有效加固深度。文 章应用LS．DYNA软件 ，利用SPH方法和有限元法的耦合算法(CouplingAlgorithm)对强夯置换进行 了数 值模拟计算 ，分析计算了强夯置换法处理软土地基 中两种介质的变形及置换过程 ，模拟计算结果表 明， 置换 效果与现 场试验 结果 比较 吻合 。 关键词 ：LS．DYNA软件 强夯置换 数值模拟 SPH算法 中图分类号 ：TU472．3 1 文献标识码 ：A 强夯置换 (Dynamicreplacement)是近年来在强夯法 取得 了一些满意的结果 ，但 尚不完善。 的基础上发展起来的一种适用于处理高饱和度 、低透 本文采用近年来国际上广泛使用 的无网格法，分 水性 、低强度和高压缩性软土的一种地基处理方法，其 析强夯置换三维非线性大变形接触 问题 ，由于无 网格 加固机理是 目前国内外关注的热点。以前对强夯置换 法中采用了高次插值函数和包含有较多节点的支持域 加固地基的效果做过一些原位测试 和室 内外试验工 (有限元法中的支持域只包含单元节点)，从而使得无 作 ，提出了强夯置换的加固机理是置换 、加密和大直径 网格法能方便地处理大变形畸变和应力应变局部化等 排水的综合作用 ，但关于强夯置换时地基的动应力 问题。虽然无 网格法在模拟大变形 、不连续介质动力 场、应变场和密度场等动力特性 的理论研究仍处在探 问题时有较大的优势，但往往计算效率不高 ，耗费时间 索阶段。要真正弄清强夯置换加固的机理，有必要对 过长。把无网格法与有限元法或有限差分法两者的优 强夯置换过程 中地基土在冲击荷载作用下的动应力 、 势结合起来 ，在研究区域 内的小变形区域或小变形阶 密度分布规律与衰减特性 以及强夯置换的有效加固深 段使用有限元法或者有限差分法，而在网格发生畸变 ， 度和范围有较深入地认识和研究。本文主要研究强夯 或者大变形区域使用无 网格法 ，从而最大限度地发挥 置换的有效加固深度 。 两种方法的优点 ，在保证计算精度和准确性的同时又 在理论和数值模拟方面，有关强夯置换的文献极 提高了计算效率。 少。强夯置换 (类似的还有爆破挤淤 、冲压成型、裂纹 无网格法产生已近 30年时间，历史最长的无网格 扩展、岩石破碎 问题等)这样 的非线性大变形接触问 法是 光 滑 质 点 流 体 动 力 学 法 (smoothparticle 题 ，用传统的计算方法如有限元法 、有限差分法等都难 hydrodynamicmethod，简记为 SPH)。SPH方法有许多优 以实现 ，其主要原因是 网格的存在妨碍 了处理与原始 点 ，首先是物理概念清晰，分析过程中增加物理量容 网格线不一致的不连续和大变形。这些基于网格的方 易 ，另外在 Lagrangian框架 内有处理大变形和材料 空 法，在处理随时间变化的不连续性和大变形时，常用的 洞的能力H。起初，SPH方法用于解决天体物理 中无 是网格重构，而复杂的三维问题的网格重构有着诸多 边界流体质团的三维空间任意流动问题 J。此后 ，L． 的限制条件 ，