混凝土平台地基沉降的分析计算

本文结合某海区的地质资料和地基土的物理力学性质,采用国内外常用的方法对混凝土平台地基的沉降进行了分析计算。     

竖井地基的粘弹—粘塑性固结及有限元解

用1个带双屈服面的粘弹-粘塑性模型来描述软土的流变性状，并结合Biot固结理论对软土地基的固结沉降进行有限元分析。对竖井预固结地基进行计算，以预压所产生的沉降量及所引起的附加有效应力分别大于设计载荷所引起的最终沉降量和附加应力为终止预压的依据，计算取得了合理结果。     

比奥固结有限元中参数正交敏感性分析

用邓肯-张模型求解比奥平面固结有限元涉及到的参数较多,本文通过正交试验研究参数共同随机变化对软土地基固结沉降的影响,发现其中的k、c、G、和F对整个固结沉降过程的影响是高度显著的; Pc在固结的初期影响是显著的;在其他参数变异较大时,Rf对固结沉降的影响相对较小,常渗透系数Kz在固结初期影响显著。本文结果对模型参数的取值、反演、随机分析以及固结沉降的估计具有参考价值。     

成层软黏土地基的固结沉降计算分析

针对实际工程中软黏土地基的成层特性及竖井有时并未打穿软土层情况,采用太沙基一维固结理论和巴伦固结理论的基本假定,利用固结度联系孔压与变形,提出一种简化成层软黏土地基的固结沉降计算方法,对竖向排水地基的固结度及沉降等进行预测。对计算的几个关键问题进行探讨：如固结系数的反演选择、竖井未打穿土层时,竖井底部成层地基固结度计算、压缩土层厚度选取等问题。在上述理论的基础上,用FORTRAN语言编写排水竖井固结程序CONSOL,在工程实践中得到应用,取得良好的效果。     

浅基础沉降可靠性的Neumann随机有限元分析

将随机土性分布参数模拟为随机场，用矩形和任意四边形局部平均随机场单元来离散随机场，对随机场离散技术和自协方差矩阵的组集方法进行了研究，提出了多维相关正态分布随机数的计算机模拟方法，同摄动随机有限元和直接Monte-Carlo随机有限元相比，Neumann随机有限元具有较好的计算精度和计算效率，研制了Neumann随机有限元的程度，考虑荷载变异性和土性分布参数的变异性，用Neumann随机有限元法进行地基沉降和非均沉降的概率分析。     

考虑流变性状的软土地基固结有限元分析

对具有流变性状的软土地基固结特性进行了研究,编制了相应的有限元程序。利用该程序对某高速公路软土地基固结问题进行了计算和分析。通过计算结果与实测结果的对比可得到以下结论：在软土地基的固结变形计算中,考虑流变性状的影响是必要的,其计算值与实测值比较吻合。     

软土地基上垃圾填埋场的固结和沉降分析

卫生填埋是城市废弃物处理的主要方式。垃圾填埋场多选址于山间沟谷或地基强度较高的地区。然而在平原、尤其滨海地区,垃圾填埋场往往只能建在强度较低的软土上。此时地基土的固结沉降和稳定问题将直接影响垃圾填埋场安全运行。但在这方面的实践经验和科研工作都做得不够。一方面要保证垃圾降解的有毒有害液体不能渗入地基内,污染地下水;另一方面,软弱地基又需要尽快固结,以提高地基承载力和地基土的强度。这给地基设计和地基处理提出了新的课题。本文结合某垃圾填埋场进行研究,分析填埋场地基的固结和沉降特性,为软基上垃圾填埋场建设提供参考。     

塑料板排水超载预压加固地基有限元分析

本文采用有限元对一塑料板排水法超载预压加固地基进行数值分析,并与工程监测获得的沉降量、水平位移量和孔隙水压力值进行了比较,结果显示两者很接近。     

隧道围岩弹塑性随机有限元分析及可靠度计算

在弹塑性有限元分析的初应力法基础上,推导了弹塑性随机有限元增量初应力法的计算迭代格式,结合可靠度理论,给出了围岩稳定的可靠度分析方法,在计算出可靠度的同时还给出了围岩和锚喷支护结构的应力特征值。并对一工程算例进行了详细的分析和讨论,得出了一些有益的结论。     

复合地基沉降的复合本构有限元分析

提出了平面应变条件下复合地基沉降计算的复合本构有限元法。根据桩土界面处力的平衡条件和竖向变形协调条件,由桩、土材料各自的本构方程形成复合地基的本构方程,桩和桩周土可以采用任意非线性本构模型。工程实例分析表明,所建议的方法是有效的。     

大变形固结理论最终沉降量分析

大变形理论的力学机制较为严格,但由于其固有的复杂性和非线性,目前对大小变形理论计算的沉降量差别仍存在争议。基于连续介质力学基本原理,采用土力学符号约定推导了T.L.描述的大变形固结增量有限元方程组及其总应力分析形式。结合算例,分析了材料线性化和材料几何双线性化简化算法的影响,探讨了较合适的荷载增量步长,讨论了大、小变形法计算的最终沉降量差别。结果表明,荷载增量步长对两种线性化法计算结果较为敏感;大变形法计算的沉降量偏大于小变形结果,这可能是由几何非线性问题的“拉压刚度不同”效应引起;初应力矩阵对最终沉降量有较大影响等。     

浅基础沉降可靠性的摄动随机有限元法

将二阶非线性摄动随机有限元理论和土性参数随机场的离散技术相结合,可以处理岩土工程中由多种不确定因素带来的结果的不确定性。与一阶摄动随机有限元相比,二阶摄动随机有限元具有较高的计算精度。笔者探讨了这一方法,考虑土性分布参数和荷载变异性,用二阶摄动随机有限元法进行了浅地基沉降的概率分析。     

面向对象方法在Biot固结有限元程序中的应用

面向对象程序设计方法应用于有限元程序编制带来了相当大的优越性。但迄今为止，这种方法在岩土工程中的应用实例很少。至于用面向对象方法进行土力学中常见的Biot固结有限元分析软件的开发，尚未见报道。现将面向对象有限元方法引入Biot固结有限元程序编制中，用C＋＋语言编制中一个Biot固结有限元程序实例。和结构化程序设计方法相比较，采用面向对象方法进行Biot固结有限元程序的编制，使程序的可维护性、可再生性、可扩充性和程序开发的效率都得到了很大的提高。指出将面向对象程序设计方法引入了Biot固结有限元程序的编制等岩土工程的数值计算领域，是今后的发展方向。     

Biot consolidation analysis with automatic time stepping and error control Part 1: theory and implementation

A new finite element algorithm for solving elastic and elastoplastic coupled consolidation problems is described. The procedure treats the governing consolidation relations as a system of first-order differential equations and is based on the backward Euler and Thomas and Gladwell schemes with automatic subincrementation of a prescribed series of time increments. The prescribed time increments, which are called coarse time steps, serve to start the procedure and are chosen by the user. The automatic consolidation algorithm attempts to select the time subincrements such that, for a given mesh, the time-stepping (or temporal discretisation) error in the displacements lies close to a specified tolerance. Unlike existing solution techniques, the new algorithm computes not only the displacements and pore pressures, but also their derivatives with respect to time. These extra variables permit a family of unconditionally stable integration algorithms to be constructed which automatically provide an estimate of the local truncation error for each time step. This error estimate is inexpensive to compute and may be used to develop a simple and efficient automatic time stepping mechanism. For the elastic case, the displacements and pore pressures at the end of each subincrement may be solved directly without the need for iteration. For elastoplastic behaviour, however, the governing relationships are non-linear and a system of non-linear equations must be solved to compute the updates. Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于沉降资料反演固结系数的方法研究

Asaoka法在岩土工程中经常用于工后沉降的预测,同时Asaoka方法中的 - 直线的斜率 和固结系数 的关系还被广泛用于反演地基的固结系数。但相关资料表明用该方法反演得到固结系数与地基的固结系数存在一定的误差。为此分析了产生误差的原因,并在此基础上,根据Terzaghi一维固结理论推导了的 - 直线的斜率 和固结系数 之间的表达式。分析表明采用推导得到的 - 表达式反演的固结系数与地基的固结系数能够较好地吻合。     

地基固结变形反分析研究

某水库库底地基变形较大,蓄水初期曾引起库底沥青混凝土防渗护面开裂。为研究进一步蓄水后可能产生的更大沉降及对沥青混凝土防渗护面的影响,对库底地基土层进行了反分析,研究地基土层的有关参数,利用反分析得到的参数进行了有限元正分析,研究地基的固结特性,为预测进一步蓄水后地基的沉降提供了重要依据。     

土石坝坡三维随机有限元整体可靠度分析

考虑边坡工程中土的物理力学参数在三维空间上分布的随机变异特性,建立了抗剪强度折减法和蒙特卡罗法相结合的随机有限元法,用以计算边坡的整体稳定可靠度.以某心墙土石坝为例,对土料的容重、凝聚力和内摩擦角的三维空间随机场进行了模拟,计算了整体稳定可靠度.计算结果表明,该方法用于边坡整体稳定可靠度分析是切实可行的.     

基于随机理论的地下水环境风险评价

针对确定性模型难以描述含水层非均质空间分布的问题,提出基于随机理论的地下水环境风险评价方法。以矩形场地地下水污染风险评价为例,采用蒙特卡罗法生成大量渗透系数随机场,模拟含水层参数各种可能的非均质空间分布,在此基础上建立场地地下水流模型与溶质运移模型,分别计算污染物在地下水中的迁移转化情况。统计大量随机模拟中污染事故发生的频率,当模拟次数足够多时,污染频率收敛于污染概率,污染风险即通过污染概率体现出来。该方法将模型参数设为满足一定分布特征的随机变量,避免了确定性方法得出的武断的评价结果,可为工厂的选址、水源地的选址等工作提供科学指导。     

电场-渗流场-应力场耦合的电渗固结数值分析

在非饱和土多孔介质力学理论的基础上,根据电荷守恒原理、质量守恒原理、应力平衡方程、达西定律以及欧姆定律,推导了考虑电场、渗流场以及应力场相互耦合作用的电渗固结理论方程。采用Galerkin加权余量法对电渗固结理论方程进行空间离散,得到其有限元计算列式,编制了相应的计算程序,对室内电渗模型试验进行了数值模拟。结果表明,数值模拟与试验结果基本吻合,表明该电渗固结理论方程能够定量预测电渗固结过程中土体的孔隙水压力和位移发展规律。     

强夯法加固地基的多重耦合分析

强夯法加固地基的机理非常复杂,影响因素众多,且涉及到多重耦合现象。笔者综合考虑地基士的流、固、动力耦合和地基与夯锤接触表面的动力耦合情况,给出了基于三维有限单元法的计算方法和迭代格式,并对一具体算例进行了耦合数值分析,总结了地基位移、应力及接触反力等在强夯作用时间内的变化规律和在空间上的分布特征。经与实际工程资料对比,结果令人满意。说明所建立的耦合方法可用于强夯加固法求解,并提出了适宜动力分析的有效方法,可应用于其它同类问题的分析计算中。