考虑软土侧向变形的简化沉降计算方法研究

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shao_xiao_dong
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由于软土变形大,要合理准确计算其沉降目前仍是一个难题,即使使用有限元数值方法和复杂的本构模型,也难以准确计算,原因在于本构模型的参数难以符合实际。在实际工程中,软土地基的沉降计算采用的是一维应力状态下的压缩模量应用于分层总和法中的计算方法,该方法不能反应原位状态下的土的应力应变关系,因此在此计算结果的基础上乘以1.11.7的经验系数,以修正计算误差。随着工程技术的发展,对沉降计算精度要求的越来越高,传统的计算方法已不适应技术的发展,有必要发展一种应用方便、计算精度高的计算方法,以适应工程技术的发展的需要。影响软土地基沉降计算精度的主要原因是一维应力状态下的计算模型未能考虑侧向变形引起的沉降。为此,本文在广义胡克定律的基础上推导出可考虑侧向变形的计算方法,把软土地基沉降分为有侧限的压缩沉降Sc和侧向变形产生的沉降Sd两部分,前者采用传统的e-p曲线分层总和法计算,后者采用基于e-p曲线和邓肯-张(Duncan-Chang)本构模型的概念求取非线性割线模量Ep应用分层总和法计算,这样就可以由e-p曲线进行考虑软土侧向变形的非线性沉降计算。鉴于工程中初始孔隙比e0和压缩模量Es1-2(压力为100kPa和200kPa对应的压缩模量)是常用的参数,相对稳定且可较好反映软土的特性。本文建立了e0和Es1-2与压缩指数Cc的关系,从而建立与e-lgp曲线的关系。e-lgp为线性关系,从e-lgp的线性关系可以反映e-p的非线性关系。因此,可求出不同应力水平下的压缩模量Esi,通过以上方法分别用于求有侧限的压缩沉降Sc和侧向变形产生的沉降Sd的计算中。本文提出的计算方法,既保证了计算的精度,又符合工程的易用性原则。主要体现在:(1)通过相对简单可靠且易于获得的参数计算,只需要土体强度参数c、φ和变形参数e0、Es1-2,避免了复杂的本构模型带来的误差。(2)在传统一维固结理论的基础上,考虑了侧向变形产生的沉降,理论更合理。另外,为了提高计算效率和计算精度,本文基于以上方法在Microsoft Visual Studio平台上开发了一套软土沉降计算软件。最后,本文通过了实例验证了方法的可行性。
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