鄧肯張模型(duncan-chang model)模擬3維比奧固結(jié)(biot consolidation)沉降

1、 模型建立

建立一個10m*10m*10m的土體，干密度為1.8t/m3，水的容重為10kN/m3，假設(shè)地下水位與土體地面齊平，即土體為飽和土。

土體本構(gòu)為原始鄧肯張模型(duncan-chang model)：該本構(gòu)為非線性彈性本構(gòu)，彈性模量和泊松比隨著圍壓的變化而發(fā)生變化，包含11個材料參數(shù)，通過子程序UMAT使鄧肯張模型的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系在ABAQUS中得以實現(xiàn)。

模型邊界條件：

1） 土體底部固定，四周邊界僅允許發(fā)生豎向沉降位移，土體在自重及初始圍壓50kPa下進行預(yù)固結(jié)；

2） 模型只能通過表面進行排水；

3） 在取得地應(yīng)力平衡后，在土體頂部施加200kPa壓強使土體發(fā)生固結(jié)沉降。

模型初始條件：

1） 模型初始固結(jié)壓強為50kPa，在自重（重力加速10m/s2）條件下，在ABAQUS中建立初始地應(yīng)力平衡（即，初始有效應(yīng)力平衡）；

2） 模型初始孔隙率為1.5（即，初始孔隙率的平衡）；

3） 模型假設(shè)孔壓呈線性分布，頂面孔壓為0，底部初始孔壓為100kPa（即，初始孔隙水壓力平衡）；

4） 賦予模型狀態(tài)變量：歷史上最大的偏應(yīng)力，固結(jié)應(yīng)力和應(yīng)力水平。

2、 模擬結(jié)果

模擬結(jié)束時的孔隙水壓力分布圖

模擬結(jié)束時的土體有效應(yīng)力分布圖

土體表面的時間應(yīng)變曲線

土體表面的時間沉降曲線

土體的初始固結(jié)壓力（賦予土體的初始狀態(tài)變量）