固結(jié)沉降
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2021-12-06
固結(jié)沉降的視頻教程
固結(jié)沉降的實(shí)例教程
計(jì)算出的垂直沉降時(shí)間歷程如圖4.29所示，將其與通過分析得出的最終固結(jié)沉降進(jìn)行比較。 理論解與有限元解之間存在非常顯著的差異。 差異主要?dú)w因于以下事實(shí)：
問題是二維合并問題； 一維分析解[方程式（4.11）和（4.12）]僅得出最終固結(jié)沉降量的近似值。 造成這種差異的另一個(gè)原因是，假設(shè)要在分析溶液中使用的每個(gè)粘土子層的中心處計(jì)算σ時(shí)，假定土壤具有均一性和線性彈性。 實(shí)際上，該示例中的土壤是非均質(zhì)的和非彈性的：它由一層沙和一個(gè)厚的彈塑性粘土層組成，其參數(shù)隨深度而變化，并在有限元解決方案中予以考慮。
今天分享一個(gè)計(jì)算復(fù)合地基固結(jié)沉降的abaqus模型。很多初次對復(fù)合地基建模新手總是會(huì)疲于處理復(fù)雜的接觸問題。如果是帶樁帽的剛性樁，一個(gè)模型的接觸面可能會(huì)有上百個(gè)，很容易出現(xiàn)接觸問題。
模型簡介：樁網(wǎng)復(fù)合地基abaqus模型，cae文件版本為2019，也可以用inp文件生成cae文件，這個(gè)對版本沒有要求。模型分析的目的是得到填土過程中地基固結(jié)沉降，模型各部分尺寸如下圖。
網(wǎng)格劃分后的模型如下圖所示。建模時(shí)候建立了很多個(gè)樁間距的模型，因此
土工格柵embedded在墊層內(nèi)，實(shí)際上的格柵的網(wǎng)格尺寸很小，不可能按照實(shí)際尺寸進(jìn)行建模，可以采用單位長度范圍內(nèi)的格柵抗拉剛度等效的方法方法格柵的尺寸。
模型中解除對共有194對接觸對，下圖中204包含了模型計(jì)算過程中為實(shí)現(xiàn)填土加載設(shè)置的kill單元體操作，見interaction管理器的最后幾欄。
模型接觸對處理技巧：先用“Find contact pairs” 自動(dòng)搜索接觸對，注意看第一列，他是以兩個(gè)part名加短橫線命名接觸對，短橫線之前的是主面，短橫線之后是從面。樁網(wǎng)復(fù)合地基中，樁由于剛度較大，必須是主面，根據(jù)這一點(diǎn)要求，選中樁名字在后的接觸對，然后點(diǎn)擊切換主從面，點(diǎn)擊一次就行，點(diǎn)擊完成后接觸面名稱不會(huì)變，但是主從面已經(jīng)對換了。
分析完成后結(jié)果如下圖，其他細(xì)節(jié)可以從模型中查看。
展開 該例題來自教程Applied Soil Mechanics with ABAQUS and Plaxis Applications，通過該案例可以學(xué)習(xí)采用abaqus粘性土固結(jié)沉降與時(shí)間的關(guān)系，并通過計(jì)算值與理論值對比可知，數(shù)值計(jì)算結(jié)果與理論值非常接近可靠。學(xué)習(xí)了劍橋模型參數(shù)的設(shè)置、孔壓邊界條件的設(shè)置、有效地應(yīng)力概念以及結(jié)果后處理！
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(gè)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(gè)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(shí)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(jìn)行預(yù)固結(jié)；
2） 模型只能通過表面進(jìn)行排水；
3） 在取得地應(yīng)力平衡后，在土體頂部施加200kPa壓強(qiáng)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(qiáng)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(shí)的孔隙水壓力分布圖
模擬結(jié)束時(shí)的土體有效應(yīng)力分布圖
土體表面的時(shí)間應(yīng)變曲線
土體表面的時(shí)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）
展開 簡介
（1）穩(wěn)態(tài)滲流, Soil（Steady-State），即可以考慮固結(jié)沉降，也可以不考慮固結(jié)沉降，穩(wěn)態(tài)分析步中設(shè)置的Time period數(shù)值沒有實(shí)際時(shí)間概念（具有代表性的邊界條件有*Sflow邊界、*flow邊界、固定孔壓邊界等）。
（2）瞬態(tài)滲流，Soil（Transient），三維模型中可以考慮固結(jié)沉降，也可以不考慮固結(jié)沉降，但不考慮固結(jié)沉降時(shí)，相當(dāng)于穩(wěn)態(tài)滲流；二維模型中不考慮固結(jié)沉降時(shí)模型不收斂。瞬態(tài)分析步中設(shè)置的Time period數(shù)值對應(yīng)的就是實(shí)際的物理時(shí)間（具有代表性的邊界條件有*Cflow: concentrated pore fluid、*Dflow: surface pore fluid等與時(shí)間相關(guān)的出入流速邊界，透水邊界可采用孔壓邊界模擬，也可用*Sflow邊界或*flow邊界）。
瞬態(tài)分析步
2. 瞬態(tài)滲流計(jì)算的兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)
（1）荷載隨時(shí)間施加方式選瞬時(shí)施加時(shí)，才能得到孔壓、位移等隨時(shí)間逐漸穩(wěn)定的過程；荷載隨時(shí)間施加為線性施加的話，孔壓從瞬態(tài)荷載步的開始到結(jié)束基本均勻變化，得不到逐漸穩(wěn)定的過程，這種適合堆載預(yù)壓等荷載隨時(shí)間緩慢變化的物理過程的模擬。
荷載隨時(shí)間施加方式
（2）每個(gè)增量步的最大孔壓變化最好選取邊界條件變化時(shí)邊界孔壓的改變量，如果不好確定，取模型邊界條件中的最大孔壓即可，若設(shè)置過小影響收斂。比如隧洞算例中，洞壁原來孔壓0.5MPa左右，施加邊界后變?yōu)?，所以最大孔壓變化要大于0.5MPa。
各增量步孔壓變化最大值
3. 邊坡算例（二維CPE4P）
邊坡尺寸
（1）瞬態(tài)滲流不考慮固結(jié)沉降時(shí)（采用Soil，Transient分析步，且約束所有節(jié)點(diǎn)位移），采用什么邊界都不收斂（直接報(bào)4U，到設(shè)置的最小子步時(shí)間增量）。
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固結(jié)沉降的最新內(nèi)容
該模型(MCC)被廣泛應(yīng)用于粘土的滲流固結(jié)當(dāng)中，能較準(zhǔn)確地預(yù)測因滲流固結(jié)導(dǎo)致的土體沉降，有效應(yīng)力變化，孔隙水壓力和孔隙比(e)的變化。
建模時(shí)，先對粘土(Clay)施加先期固結(jié)壓力200kPa,以達(dá)到預(yù)固結(jié)的效果；在此基礎(chǔ)上進(jìn)行土體的預(yù)應(yīng)力平衡；而后對剛性基礎(chǔ)施加一個(gè)向下的位移，研究基礎(chǔ)在考慮比奧固結(jié)情況下的承載力。
ABAQUS 小應(yīng)變分析(例4) 修正劍橋模型(MCC)模擬粘土的比奧固結(jié)
修正劍橋模型(MCC)被廣泛應(yīng)用于粘土的滲流固結(jié)當(dāng)中，能較準(zhǔn)確地預(yù)測因滲流固結(jié)導(dǎo)致的土體沉降，有效應(yīng)力變化，孔隙水壓力和孔隙比(e)的變化。該模型模擬粘土(Clay)在受荷作用下土體的固結(jié)，粘土為均質(zhì)粘土，其先期固結(jié)壓力為200kPa，在實(shí)施地應(yīng)力平衡后，土體頂部施加50kPa的固結(jié)壓力。
（2）瞬態(tài)滲流，Soil（Transient），三維模型中可以考慮固結(jié)沉降，也可以不考慮固結(jié)沉降，但不考慮固結(jié)沉降時(shí)，相當(dāng)于穩(wěn)態(tài)滲流；二維模型中不考慮固結(jié)沉降時(shí)模型不收斂。
在荷載作用下，軟土承受剪應(yīng)力的作用產(chǎn)生緩慢的剪切變形，并可能導(dǎo)致抗剪強(qiáng)度的衰減，在主固結(jié)沉降完畢之后還可能繼續(xù)產(chǎn)生可觀的次固結(jié)沉降。
處理方法
軟土地基的處理方法
軟土地基處理的目的就要采取有效方法，對軟土地基進(jìn)行加固，提高軟土地基的承載力。
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(jìn)行預(yù)固結(jié)；
2） 模型只能通過表面進(jìn)行排水；
3） 在取得地應(yīng)力平衡后，在土體頂部施加200kPa壓強(qiáng)使土體發(fā)生固結(jié)沉降。
abaqus水泥土樁復(fù)合地基固結(jié)沉降變形分析
今天分享一個(gè)計(jì)算復(fù)合地基固結(jié)沉降的abaqus模型。很多初次對復(fù)合地基建模新手總是會(huì)疲于處理復(fù)雜的接觸問題。如果是帶樁帽的剛性樁，一個(gè)模型的接觸面可能會(huì)有上百個(gè)，很容易出現(xiàn)接觸問題。
模型簡介：樁網(wǎng)復(fù)合地基abaqus模型，cae文件版本為2019，也可以用inp文件生成cae文件，這個(gè)對版本沒有要求。
基礎(chǔ)工程---第二章: 天然地基上的淺基礎(chǔ) (1)
基礎(chǔ)工程---第二章: 天然地基上的淺基礎(chǔ) (2)
基礎(chǔ)下的應(yīng)力分布計(jì)算---(2:1法和Westergaard法)
2.3 淺基礎(chǔ)沉降計(jì)算
在這個(gè)模塊中, 簡要描述了砂土和粘土地層沉降的概念和計(jì)算方法, 包括瞬時(shí)沉降, 主固結(jié)沉降和次固結(jié)沉降的概念, 演示Settle3D軟件的計(jì)算過程和結(jié)果解釋.
從土的變形特性的角度，土力學(xué)的發(fā)展是否可以分為四個(gè)階段：
第一階段：e-p曲線
有效應(yīng)力原理是土力學(xué)的基石，主要是研究飽和土中土骨架與土中水的應(yīng)力轉(zhuǎn)換，認(rèn)為控制土體強(qiáng)度的主要是土骨架的有效應(yīng)力，然后對于土的沉降，也認(rèn)為主要是土中水的排出而引起的壓縮固結(jié)沉降，因而把地基的沉降主要看作為一維壓縮沉降，從而研究土的孔隙比e與壓力p的關(guān)系，通過一維壓縮試驗(yàn)確定e-p曲線，主要是用于計(jì)算土的壓縮沉降
（12） 地基固結(jié)沉降計(jì)算，分三種情況，正常固結(jié)土，超過固結(jié)土（分兩種情況），欠固結(jié)土，采用土力學(xué)書公式，帶進(jìn)去計(jì)算便可。
（13） 新建筑物對既有建筑物造成的附加變形的影響，通過新建筑物對既有建筑物附加應(yīng)力的求取，然后計(jì)算變形。
（14） 對原有建筑物加層后地基的變形，主要求出基底附加應(yīng)力和各深度附加的變化值，然后進(jìn)行計(jì)算。
