某路基堆载预压处理的有限元数值模拟.pdfVIP

第43卷 第 11期 人 民 长 江 V01．43．No．11 2012年 6月 Yangtze River June， 2012 文章编号 ：1001—4179(2012)11—0062—04 某路基堆载预压处理的有限元数值模拟 柳 爱 ，邹 永 诚2，谢 丽 民 (1．台州职业技术学院，浙江 台州 318000； 2．台州城 乡规划设计研 究院，浙江 台州 318000； 3．台州湾循环 产业集聚 区管理委员会，浙江 台州 318000) 摘要 ：针对软弱黏土路基 易发生失稳及工后沉 降大的缺 点，采用塑料排水板堆载预压对路基进行处理。采用 等效砂墙方法及剑桥模型，建立 了台州湾 围海工程路基堆栽预压处理的平面有限元模型。分析不 同堆载高度 下塑料排水板 间距和长度对加载速度 、预压 时间和沉 降值的影响 。分析结果表 明，预压 时间受排水板长度影 响 明显 ；预压期结束后 ，路面沉降均匀，可以保证路面施工质量 。 关 键 词 ：软土 ；堆载预压 ；塑料排水板 ；固结 中图法分类号 ：U213．1 文献标志码 ：A 浙江省台州湾围海工程广泛分布着海相沉积的软 本文基于等效砂墙方法，建立台州湾 围海工程路 弱黏土层。为减少软土的固结时间，提高土体承载力 基堆载预压处理的平面有限元模 型，利用 ABAQUS有 及减少工后沉降，工程上常采用塑料排水板堆载预压 限元软件模拟加载过程 ，分析塑料排水板间距 、板长对 对路基进行处理。目前塑料排水板地基固结的解析计 堆载预压期时间和路基沉降值的影响。 算主要采用单个砂井 (塑料排水板等效成砂井)的固 1 路基堆载预压处理的平面有限元模型 结解析解，公式较为复杂 ，不便于计算，严格 的Biot固 结方程只给出简单边界条件下的解析解 。在数值计算 典型路段路堤底部宽 63m，路堤高度 日，边坡坡 中，砂井地基应该采用三维固结有限元来计算 ，但是地 比1：1．5。塑料排水板呈等边三角形布置 ，塑料排水板 基中密布的砂井将造成三维计算 的工作量相 当大 ，导 参数见表 1。 致对砂井的三维有限元研究相对较少 。其中，王旭升 表 1 塑料排水板参数 等人提 出了砂井地基合理的三维剖分方案…，刘汉龙 等对某高速公路地基处理进行 了三维有限元分析 ， 但均没有考虑井阻和涂抹影响。砂井平面有限元计算 主要有两种方法 ：一种是 HirdC．C．等人基于平面应 平面有限元模型见 图 1。假想有 4条砂墙 ，砂墙 变原理，利用等效渗透系数将砂井地基转化为均质地 宽度为塑料排水板等效换算直径66．6mm ，砂墙 中 基 ，这样无需对砂井进行网格划分 ，但是没能考虑 心间距 l0．5m，砂墙深度与排水板深度相同。 地基的侧向变形和竖 向渗流的影 响；另一种是把沿着 土层的物理参数见表 2。有限元计算 中土体采用 路基纵向有一定间隔分布的砂井想象成连续不问断分 比较适用于软黏土 的剑桥模 型 ，参数见表 3，其 布的砂墙 。 ，砂墙 的间距可根据 网格划分的需要任 中，A和K可以通过等向压缩与膨胀试验给出，分别是 意取值，该法能保证 固结度和同一深度处平均孔压在 e—lnP 加载曲线和回弹曲线 的斜率 ；A和压缩指数 c 任一时刻相等 ，可以用来分析不均匀沉降、侧向位移以 3f1—2，、r】+e P 有关系 ，A =0．4343C，，(= ——— —