真空预压排水固结法有限元模拟及分析

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真空预压排水固结法有限元模拟及分析　
●吴炎辉　
（东山县海通建设工程有限公司，漳州　３６３４００）　
摘要有限元数值计算方法是目前运用最广泛的数值计算方法之一，其中大型　
有限元分析软件ＡＢＡＱＵＳ具有很好的处理非线性和复杂边界条件的能力。因此本文　拟用￣ＡＱＵＳ对真空预压过程进行有限元建模和分析，并对模型中的参数进行敏感　
度分析。　
关键词
真空预压
有限元
井阻
敏感度　
１　前言　方法之一，其中大型有限元分析软件ＡＢＡＱＵＳ具有很　随着我国经济的快速发展，沿海地区的围海造地工　
好的处理非线｝生和复杂边界条件的能力，因此本文拟用　
程不断增加。但由于沿海地区分布着大量的软土，其含　
ＡＢＡＱＵＳ对真空预压过程进行有限元建模和分析，并对　水量高、抗剪强度低以及渗透系数小等特点使其成为在　
模型中的参数进行敏感度分析。　
该区域建设工程时的一大难题。为使工程项目达到预期　２．１真空预压法简介　
的安全标准和进度要求，就需要对软土进行人工处理，　如图１所示，真空预压法是通过在软土地基内部　真空预压排水固结法是软土加固处理中重要的方法之一。　
打入竖向排水系统，同时在软土表面铺设砂垫层作为　
真空预压法自１９５２年首次提出至今已有相当大的　
水平排水系统，用不透气的密封膜将表面密封使其与　
发展，在沿海地区的应用迅速增多，为了保证建设质量　大气隔绝，然后利用抽真空装置对排水系统进行抽真　
和建筑物的正常使用，对真空预压法进行更深入的研究　
空，使排水系统内形成一定的真空度并逐渐扩展至加　十分重要。　
固区土体内部并产生孔隙水压力差，从而让孔隙水向　
２有限元模型的建立　
排水系统流动并最终排出，最终达到加固土体的目　
有限元数值计算方法是目前运用最广泛的数值计算　
的。　
图１真空预压排水系统　
圈福建交通科技２０１５年第３期　

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２．２砂井与砂墙的等效　
砂井地基严格意义上是属于三维固结问题，应该采　用三维有限元模型进行计算，但由于三维有限元分析计　算量太大不利于应用，因此将三维问题转换为二维问题　进行计算分析的方法被广泛采用。　
如图２所示，将三维和二维问题进行等效的原则是　
ｋｈ：　Ｏｎ　
—
：　
０．７５］　【ｌｎ　
７５】　
㈤　
ｎ（ｎ）＿０．７５］　…　
（２）　
等　ｎ－￥－Ｓ）＋　１　＋１）１　（３）　
其中：ｋ＾Ｐ为二维模型中土体的等效渗透系数；ｎ为涂抹　区直径与砂井直径之比；Ｓ为砂井有效排水直径与砂井　
保持等效前后不同时刻具有相同的固结度，其主要方法　是通过修改渗透系数达到的，等效后与等效前的渗透系　
数之比为：　
盲　
２．３模型参数的选取　
表１有限元模型计算参数　
该模型在大型通用有限元软件ＡＢＡＱＵＳ里建立，　采用平面应变有限元模型，其尺寸如图３所示，由于的　二维模型是左右对称的，为了便于分析，该模型取整个　
二维边界的右半边进行建模，土体高１０ｍ，宽１５ｍ，加　
固区宽度５ｍ，竖向排水板深度５ｍ，模型左右两侧采用　
限制水平位移的边界条件以模拟对称及土体无限延伸　的情况，底部采用限制水平和竖直位移的边界条件用　
以模拟半空间无限体的条件，固结时间设置为约６９４ｈ。　３有限元模型计算结果分析　
土体及排水板参数如表Ｉ所示：　
３．１　位移计算结果分析　
井阻为真空度在排水板内传递的衰减率，该模型采　
用的井阻参数为１６ｋＰ￣ｍ，其排水板内真空度分布图如　
图４所示。　
图３有限元模型尺寸及边界条件示意图　
福建交通科技２０１５年第３期Ｉ　１９８　　Ｉ

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