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基于ABAQUS的真空联合堆载预压软基固结分析
作 者: 陈锡阳
导 师: 印长俊
学 校: 湘潭大学
专 业: 结构工程
关键词: 真空联合堆载预压 ABAQUS 渗透系数 沉降 加固机理
分类号: TU472.33
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
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内容摘要
真空联合堆载预压法作为地基处理方法的一种,目前在软弱土地基处理中运用广泛,该法具有很多其它预压方法所没有的优点,能在工程中取得较好的效益。随着真空联合堆载预压法大范围使用,对他的研究也不断加深,但总体来看,现有研究对该法的加固机理、施工工艺、设计方法等方面的研究还不够深入,使得实际工程观测数据和理论推算结果存在一定的偏差,因此对该方法的研究具有很重要的意义。通过收集现场实验数据和室内试验测试,并运用ABAQUS对工程实例进行了模拟,将模拟结果和实测数据进行了对比分析,主要工作有以下几点:(1)对真空预压及真空联合堆载预压法的加固机理进行了简单介绍,并对真空联合堆载预压软基的一些问题进行讨论。简单介绍比奥固结理论的有限元表达,根据固结度等效的原则,将复杂塑料排水板转化为平面砂墙,可用于平面应变有限元简化计算。(2)结合工程实例数据,对其沉降、地基水平位移、地基孔隙水压力、地下水位线等方面进行分析,得出各自的变化规律。(3)在对非饱和土的研究方面,渗透系数是一个非常重要的因素,本文对其做了研究,并介绍了渗透系数随饱和度变化的理论、渗透系数随饱和度的变化在ABAQUS中实现;用ABAQUS对工程实例建立计算模型,并对其得出的计算数据包括沉降、孔隙水压力、地下水位线等进行分析,并与实测的数据进行对比,得出各自的变化规律。通过模拟分析表明,运用ABAQUS模拟真空联合堆载预压法处理软基的结果与实测数据比较符合,说明使用有限元软件ABAQUS能很好地模拟真空联合堆载预压。本文在模拟过程中,由于考虑了渗透系数随饱和度变化而改变的因素,使得计算结果与实测数据更加吻合。本文的方法可以为今后的工程设计和施工提供参考,并为该方面提供一种模拟方法。
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全文目录
摘要 4-5 Abstract 5-8 第一章 绪论 8-16 1.1 概述 8 1.2 国内外研究现状 8-14 1.2.1 真空联合堆载预压法简介 8-9 1.2.2 加固机理的研究现状 9-11 1.2.3 沉降计算与预测分析研究现状 11-14 1.3 目前存在的问题 14 1.4 本文的主要工作内容 14-16 第二章 真空联合堆载预压的加固机理分析 16-25 2.1 概述 16 2.2 真空联合堆载预压法加固地基的机理 16-21 2.2.1 真空预压法加固机理的分析 16-20 2.2.2 在微观上对真空预压机理的解释 20-21 2.3 真空联合堆载预压软基中的一些问题的讨论 21-24 2.3.1 地下水位变化的讨论 21-23 2.3.2 加固深度的讨论 23-24 2.4 本章小结 24-25 第三章 工程实例分析 25-36 3.1 工程概况 25-27 3.1.1 工程地质条件 25 3.1.2 试验段路段的设计概况 25-26 3.1.3 计算的参数设置 26-27 3.2 工程实例的实测数据分析 27-34 3.2.1 测试元件的布置 27 3.2.2 地基沉降分析 27-31 3.2.3 地基水平位移分析 31-32 3.2.4 地基孔隙水压力分析 32-33 3.2.5 地基地下水位变化规律 33-34 3.3 本章小结 34-36 第四章 真空联合堆载预压的有限元分析 36-48 4.1 概述 36 4.2 BIOT固结理论的有限元表达 36-41 4.3 考虑渗透系数随饱和度影响的理论 41-42 4.4 塑料排水板地基简化计算方法 42-45 4.4.1 塑料排水板的工作原理 42 4.4.2 塑料排水板地基的简化计算方法 42-45 4.4.3 简化方法验证 45 4.5 真空联合堆载预压法简单有限元计算方法的条件 45-46 4.6 本章小结 46-48 第五章 采用ABAQUS对工程实例进行分析 48-66 5.1 建立工程实例模型 48-54 5.1.1 基本假定 48 5.1.2 计算区域的确定 48-49 5.1.3 模拟中荷载步的确定 49 5.1.4 土体计算参数的确定 49-50 5.1.5 边界条件及有限元网格 50-51 5.1.6 渗透系数随饱和度变化在ABAQUS中的实现 51-54 5.2 计算结果及分析 54-64 5.2.1 沉降分析 54-61 5.2.2 地基水平位移分析 61-62 5.2.3 孔隙水压力分析 62-63 5.2.4 地下水位分析 63-64 5.3 本章小结 64-66 第六章 结论与展望 66-68 6.1 结论 66 6.2 对以后研究进一步工作的建议 66-68 参考文献 68-71 致谢 71-72 附录A 攻读学位期间发表的学术论文 72
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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 土力学、地基基础工程 > 地基基础 > 人工加固地基 > 浅层和深层机械加固(压密) > 预压(砂井、堆载)
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