[發明專利]濕陷性黃土路基工后沉降的分析預測方法

有效

• 申請號: 201210044715.8
• 申請日: 2012-02-24
• 公開（公告）號: CN102592029A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 董曉亮
• 申請（專利權）人: 董曉亮
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種路基工后沉降的預測方法，具體為濕陷性黃土路基工后沉降的分析預測方法。

背景技術

濕陷性黃土是一種特殊性質的土，在一定的壓力下，下沉穩定后，受水浸濕，土結構迅速破壞，而發生顯著附加變形，從而產生顯著附加下沉，故在濕陷性黃土場地上進行建設，應根據建筑物的重要性、地基受水浸濕可能性的大小和在使用期間對不均勻沉降限制的嚴格程度，必須考慮因地基濕陷引起附加沉降對工程可能造成的危害，采取以地基處理為主的綜合措施，選擇適宜的地基處理方法，避免或消除地基的濕陷或因少量濕陷所造成的危害。

濕陷性黃土廣泛分布于我國東北、西北、華中和華東部分地區，有些地區的黃土厚度達到了20m，在濕陷性黃土地區進行鐵路建設時，相對于客運專線路基沉降的嚴格要求，濕陷性黃土地基必須進行處理，以達到消除黃土濕陷性和控制壓縮變形的目的。地基沉降則是指地基土層在附加應力作用下壓密而引起的地基表面下沉。過大的沉降，特別是不均勻沉降，會使鐵路無法正常使用，甚至導致事故的發生，因此必須在施工前選擇恰當的施工時間和施工方式來將路基的工后沉降控制在允許范圍之內。

目前，對路基的工后沉降的分析預測計算普遍采用的是傳統的分層總和法、應力擴散法和有限元計算法，但是分層總和法，采用側限條件下的壓縮性指標，因此沉降量偏小，通常取基底中心點下的附加應力進行計算，來得到整個斷面的沉降量，但是無法對各點的沉降量進行分析對比，同時也不能整體對地基進行分析；應力擴散法適用于絕大多數地質狀況的路基沉降量計算，不能很好的適用于有特殊性的濕陷性黃土的沉降計算中；現有的有限元計算中，一方面本構關系復雜，難以求解，一方面也沒有針對濕陷性黃土的有限元研究，現有所建立的模型都不能應用和貼合濕陷性黃土的真實情況，因此無法針對濕陷性黃土進行工后沉降分析和預測的實際應用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種特別針對濕陷性黃土，實現方便，能夠整體計算，簡單有效的濕陷性黃土路基工后沉降的分析預測方法。

本發明濕陷性黃土路基工后沉降的分析預測方法，其特征在于，該方法通過計算機運行，采用有限元軟件ANSYS進行流變分析計算，其包括如下步驟：

1)建立濕陷性黃土路基的整體計算模型，其中路基包括經處理的路堤1和復合地基2，以及未經處理的原狀土層3，復合地基2和原狀土層3組成地基；計算模型按待分析的具體濕陷性黃土路基資料所給的實際截面尺寸建模；路基的工后沉降由路堤1和復合地基2的瞬時沉降以及原狀土層3的流變組成；

2)確定計算模型對原狀土層3的進行流變分析計算和對復合地基2進行瞬時沉降計算時采用的原則和初始參數；

3)根據流變力學理論，確定能夠適用于濕陷性黃土特性的濕陷性黃土流變本構模型；

4)結合主固結與次固結的理論，對濕陷性黃土流變本構模型進行簡化得到實際流變模型；

5)依據具體濕陷性黃土路基資料所給的數據，選取確定實際流變模型參數，結合路堤1和復合地基2的瞬時沉降，得出濕陷性黃土路基工后沉降與時間的對應關系。

進一步，所述的計算模型采用路基橫截面的二維模型。

進一步，所述的計算模型采用的原則包括：

a.路基土中的初始應力場由模擬實際開挖或填土過程后得到，并在此基礎上將位移場置零后施荷載以計算相應的流變值；

b.流變分析計算中的邊界條件為：復合地基2橫截面上左右邊界為位移約束，下邊界為全約束；

c.濕陷性黃土的土體采用非線性流變材料，復合地基2彈性模量取值采用復合模量法；

d.計算濕陷性黃土的流變時濕陷性黃土的厚度大于20m。

進一步，所述的濕陷性黃土流變本構模型能夠表示為：