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OptumG2案例教程-48软土地基填方工程(上)

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发表于 2016-11-2 15:48:49 | 显示全部楼层 |阅读模式
       软土地基填方工程(上)和软土地基填方工程(下)两章讲解了如何采用OptumG2分析软土地基上的填方工程(如图48.1)。在该案例中,地基土由一层密实砂土和位于其上的软土构成。软土材料模型采用修正剑桥模型(Modified Cam Clay),填土和砂土材料模型采用摩尔-库仑模型(Mohr-Coulomb)。各层土体的详细材料参数请打开软件自带例题查看(软件菜单“文件-案例”)。
图片1.png
图48.1 软土地基填方工程:模型创建
       通过两步完成填方,每次填方高度为2m,如上图所示。在第一步填方完成后,需要等待软土地基固结,再开始下一步填方。土体的固结可以采用「固结」分析类型来完成,但是,如果我们只关心施工完成时土体的瞬时沉降和土体完全固结后的最终沉降,那么采用「弹塑性」分析类型即可。本章中我们只关心瞬时沉降和最终沉降,关于土体固结随时间的变化,将在下一章 – 软土地基填方工程(下) - 中阐述。
       该案例采用5个工况阶段进行分析:
              1.「初始应力」工况阶段 – 确定施工前地基土的初始应力场和稳定渗流场。
              2.「弹塑性」工况阶段 – 从工况阶段1开始计算,「时间范围」选择「短期」,模拟第一步2m填方刚好完成时的情况。
              3.「弹塑性」工况阶段 – 从工况阶段2开始计算,「时间范围」选择「长期」,模拟第一步2m填方完成且地基土完全固结后的情况。
              4.「弹塑性」工况阶段 – 从工况阶段3开始计算,「时间范围」选择「短期」,模拟第二步2m填方刚好完成时的情况。
              5.「弹塑性」工况阶段 – 从工况阶段4开始计算,「时间范围」选择「长期」,模拟第二步2m填方完成且地基土完全固结后的情况。
       另外,再创建5个工况阶段进行强度折减分析,以得到整个施工过程中各个阶段的稳定性安全系数:
              i.「强度折减」工况阶段 – 从工况阶段2开始计算,「时间范围」选择「短期」,计算第一步2m填方刚好完成时的短期稳定性安全系数。
              ii.「强度折减」工况阶段 – 「时间范围」选择「长期」,计算第一步2m填方完成且地基土完全固结后的长期稳定性安全系数。
              iii.「强度折减」工况阶段 – 从工况阶段4开始计算,「时间范围」选择「短期」,计算第二步2m填方刚好完成时的短期稳定性安全系数。
              iv.「强度折减」工况阶段 – 「时间范围」选择「长期」,计算第二步2m填方完成且地基土完全固结后的长期稳定性安全系数。
              v.「强度折减」工况阶段 – 从工况阶段5开始计算,「时间范围」选择「短期」,计算第二步2m填方完成且地基土完全固结时的短期稳定性安全系数。
       在该案例中,位移变化最大的两个工况阶段均为长期工况阶段,即工况阶段3和工况阶段5。两个工况阶段的位移变化量(位移增量)如下图所示。两个工况阶段中填土中点处的竖向位移增量均为17cm左右。
图片2.png
48.2 工况阶段3工况阶段5竖向位移增量变形比例系数为30
       各工况阶段稳定性安全系数如下:
              i(短期)
              ii.(长期)
              iii.(短期)
              iv.(长期)
              v.(短期)
       随着填方高度的增加,和预期的一样,长期稳定性安全系数将降低。对于短期稳定性,填方高度的增加将引起稳定性安全系数的降低,但是由于软土的固结,地基土不排水抗剪强度将增大,从而引起稳定性安全系数的增大,因此,在一定程度上,施工完成且土体完全固结(超级孔隙水压力完全消散)后的短期稳定性安全系数要大于施工过程中任意时刻的短期稳定性安全系数。各个工况阶段的安全系数大小和对应的剪力耗散云图如图48.3所示。
图片3.png
图48.3 强度折减分析后得到的剪力耗散云图
       从以上案例可以看出,OptumG2可以快速分析得到填方工程设计中需要的关键信息,即填方的短期变形、长期变形和相应的稳定性安全系数。在该案例的分析中,还有缺失了一个我们通常比较关心的信息,即每一步填方完成后超静孔隙水压力随时间的变化情况。下一章中我们将阐述如何得到该信息。
       OptumG2案例教程-49软土地基填方工程(下)链接地址:


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