【筑信达】超固结粘土上的基础沉降_PLAXIS3D2013案例教程

开挖是岩土工程中常见的、普遍的一种工程实践，广泛地在建筑深基础、地铁车站或区间、地下空间开发等建设工程中实施。

针对开挖的支护设计，便成了当前岩土工程师面对的一个重要问题。

尤其在目前开挖工程周围环境复杂的情况下，要做到安全、经济的设计方案，需要对开挖支护方案做更加详细和全面的分析，有限元软件成为不可或缺的分析工具。

近年来，PLAXIS 软件在开挖工程分析中的应用越来越广泛，受到了广大岩土工程师的信赖和认可。

本文就PLAXIS 软件在基坑开挖支护分析中的相关问题做一些梳理和汇总，首先介绍地基土层模拟中需要注意的问题。

1 本构模型选择基坑开挖分析中首先解决的问题是对土层的模拟，相较于传统设计方法中将土层作为荷载（抗力）或者线弹性弹簧来考虑，有限元分析中要考虑土层的非线性、弹塑性，以及土中地下水的变化对土层力学行为的影响等，因此涉及到本构模型选择和参数取值问题。

1.1 摩尔-库伦本构模型我们最熟悉的本构模型是摩尔-库伦模型（MC），即理想弹塑性模型，其参数简单、求解速度快，可以较好的模拟土体的破坏特性（摩尔-库伦强度破坏准则），应用十分方便，被广泛应用到各种领域的岩土工程计算分析当中。

摩尔-库伦模型的应力-应变关系见图1，在达到屈服强度之前其表现为线弹性状态，即其模量为常量（模型参数用杨氏模量E 代表）。

图1 MC 模型的线弹性理想塑性应力-应变关系对一般土体而言，其应力应变关系往往表现出非线性特征（甚至在一开始加载时），且其模量与应力PLAXIS 基坑开挖支护模拟要点解析（一）筑信达 章延平路径相关。

将加载起始的切线模量定义为E 0，屈服强度一半应力水平所对应的割线模量（实际指土体的平均加载模量）定义为E 50，而卸载再加载情况下则对应卸载重加载模量E ur 。

三轴排水试验中土体不同模量的定义如图2所示。

因此，在使用MC 模型时，要特别注意根据土体的实际应力路径来确定使用合适的模量值，比如对于基坑开挖工程，主要为卸载过程，一般E ur 可以达到3E 50，有些软黏土更高。

真空预压下软土地基的固结特性和沉降计算方法摘要：在在真空预压条件下，地基将会出现负的孔隙水压，而实际的沉降则是以膜下的真空度为等效荷载，采用堆载预沉法进行。

因此，在负孔隙水压作用下，必须对其进行三维数值模拟，并对其进行数值模拟。

通过三方压实与标准压实实验，比较了典型的负孔压饱和软粘土的力学性能。

根据排水砂床与竖向砂井的边界条件，建立了一种预压型真空排水固结微分方程。

本文从应力所决定的固结度出发，对一种新的固结沉降量进行了分析。

关键词：真空预压；软土地基；固结特性；沉降计算引言真空排水预压法是一种常用的施工方法，但它的整体沉降及固结沉降均以堆载预压固结理论为基础。

通过实例证明，采用这种方法进行整体沉降及固结度计算时，在满足总沉降和固结度控制指标（U，≥90%）后，地基的沉降速度仍然很高，很难满足停泵要求，因此，本文提出了一种新的方法。

在真空预压作用下，地基土的整体应力保持不变（Ao=0)，孔隙水在竖向排水管道中发生渗透，造成土壤孔隙水压力逐渐降低，有效应力逐渐增大，从而引起土体体积的减少，并引起沉陷。

一、负孔隙水压力下土体固结特性（一）试验方案第一，三向固结试验。

使用密度1.86g/cm³、32.4%水分的土壤制成三轴饱和再塑土样，其直径39.1mm，高80mm，样品中央留出一个直径5 mm的小孔，并用细沙填充小孔，以形成竖向排水槽。

采用真空预压方法进行分段加压，其放大效果最佳。

在三轴试验机上，采用三轴试验装置，对不同的压力、围压进行了模拟，并对其进行了模拟。

在地应力稳定土体变形后，采用真空度60,75,90 kPa的压实实验，测定了不同时期的渗透流量。

实验分为三组，每一组的轴向压力和围压分别为：第1类：轴压 o和围压 o都是0，并对地面土壤的应力状况进行了仿真：第2类：具有91 kPa的轴向压力 o、50 kPa的围压，对5 m以下土壤样品的应力状况进行了仿真：第3类：在10米以下的土壤中，对土壤的应力状况进行了模拟，其中，轴向压力 o为l82kPa。

w ww .c i s e c .c n岩土工程有限元分析软件PLAXIS 3D 2013®案例教程北京筑信达工程咨询有限公司北京市古城西街19号研发主楼4层，100043ww w .c is e c.cn版 权 计算机程序PLAXIS 及全部相关文档都是受专利法和版权法保护的产品。

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地基沉降固结度计算
案例
在不透水的非压缩岩层上，为一厚10m的饱和粘土层，其上面作用着大面积均布荷载P=200kPa，已知该土层的孔隙比e1=0.8，压缩系数a=0.00025kPa-1，渗透系数k=6.4×10-8cm/s。

试计算：1）加荷一年后地基的沉降量；
2）加荷后多长时间，地基的固结度U t=75%。

解：1）求一年后的沉降量。

土层的最终沉降量：
土层的固结系数：
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经一年时间的时间因数：
由下图曲线①查得U t =0.42，按U
t =S t /S ，计算加荷一年后的地基沉降量：
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2）求U t =0.75时所需时间。

由U
t =0.75查上图曲线①得T v =0.472，按时间因数的定义公式，可计算所需时间：
即，
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试论软粘土地基的沉降计算【摘要】高等级公路修筑在软粘土地基上，必然引起地基内应力，使地基变形从而使路堤下沉。

路堤的沉降以及同一路堤不同部位的差异沉降的计算，是判断行车顺畅和地基稳定的重要资料。

本文分析了软粘土地基沉降的分析计算问题。

【关键词】软粘土;地基;沉降计算1.软粘土地基的工程特性分析目前我国展开大规模建设的沿海地区，分布着大面积的软粘土地基。

所谓软粘土地基，即是由淤泥、淤泥质土和部分冲填土、杂填土以及其它高压缩性土组成的地基。

这类土一般具有以下的一些工程特性:1.1土的抗剪强度很低抗剪强度与加荷速度及排水固结条件密切相关。

根据大量土工试验的数据结果，我国软粘土的天然不排水抗剪强度一般小于20KPa，其变化范围一般为5-25KPa，与其它非软粘土的不排水抗剪强度相比，其差距还是比较明显的。

软粘土的直剪快剪内摩擦角一般为20-50，内聚力一般在10-15KPa之间。

排水条件下的抗剪强度随固结程度的增加而增大，固结快剪的内摩擦角一般为80-120，内聚力为20KPa左右。

这表明随着土体超孔隙水的排除，土体得到压密，强度得以增强。

因此，要提高软粘土的地基强度，必须控制施工和使用时的加荷速度，特别是在开始阶段加荷不能过大，以便使增加的每一级荷重与土体在新的受荷条件下强度的提高相适应。

反之，土体中的水分将来不及排出，土体强度不但来不及得到提高，反而会由于上中孔隙水压力的急剧增大，有效应力降低，而产生土体的挤出破坏。

1.2土的压缩性较高天然状态的软粘土层大多数属于正常固结状态，但也有部分属于超固结状态，近代海岸滩涂沉积为欠固结状态。

由此产生的总沉降是很显著的。

该类上高压缩性的形成，首先在于其一定程度的欠压密性。

在软粘土沉积的初期，土粒间由于形状不规则和粒间电荷，使其形成一定强度的粒间联结，从而阻碍它已进一步压密。

其次，与其组成成分和结构所决定的高容水性以及低渗透性有关，土中的水不易排除，不易压密。

1.3土的含水量较高，孔隙比较大根据统计资料显示，软粘土的一般含水量为35%-80%，孔隙比约为1-2。

软基固结沉降的ABAQUS数值模拟研究
王灵宽
【期刊名称】《西部探矿工程》
【年(卷),期】2013(025)003
【摘要】软土地区的公路建设,由于土体本构模型、计算理论及数学模式选取的多样化,使得软土路基填筑问题极为复杂.因此,科学选取合理的土体本构模型来模拟软基上路基的填筑建造过程十分重要.采用Druker-Prager弹塑性模型、临界状态塑性模型和多孔介质模型耦合蠕变模型来计算路基填筑砂土、粉质粘土和淤泥质粘土的物理力学性质,模拟再现了路基填筑的过程,分析在路基填筑过程中,软土地基的位移和孔压的变化规律,为公路软土路基的填筑提供理论参考.
【总页数】6页(P1-5,7)
【作者】王灵宽
【作者单位】山西省第六地质工程勘察院,山西运城044000
【正文语种】中文
【中图分类】TU447
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3.基于 ABAQUS 的红黏土地基排水固结沉降分析 [J], 赵蕾;陈筠;邬忠虎;刘磊磊
4.海滨深厚软基上围垦造地工程固结沉降分析方法研究 [J], 胡群革;严俊;魏迎奇;
赵麒
5.软基固结沉降规律理论研究 [J], 熊娟;邓新征
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谈Plaxis在大面积软土沉降分析中的应用张蓟【摘要】In light of the general soft thick clay subsidence law, through introducing Plaxis finite element analysis software and calculation meth- od, the paper carries out simulation analysis of soft soil subsidence, and discusses the factors influencing subsidence results including critical pa- rameter selection, software limitation and actual engineering experience. Results show that Plaxis has certain guiding meaning for soft thick clay subsidence and has certain reference value for actual subsidence results.%针对深厚软粘土沉降的一般规律，通过引入Plaxis有限元分析软件和计算方法，对软土沉降进行了模拟分析，并讨论了模拟过程中影响沉降结果的关键参数的选取、软件局限性及实际工程经验，结果表明Plaxis对深厚软粘土沉降具有一定的指导意义，对实际的沉降结果具有一定的参考价值。

【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2012(038)021【总页数】2页(P95-96)【关键词】软土沉降;数值模拟;Plaxis【作者】张蓟【作者单位】上海港湾软地基处理工程（集团）有限公司,上海200093【正文语种】中文【中图分类】TU441.60 引言沉降量和差异沉降量控制是在大面积软土地基上建造建筑物问题中的关键。