[发明专利]多层水平真空加固吹填软土的大变形沉降过程的预测方法

权利要求书

1.一种多层水平真空加固吹填软土的大变形沉降过程的预测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)建立饱和软土的土体模型，并设置所述土体模型的参数及边界条件，所述参数包括土体本构关系数据点；

(2)设置水平排水板的放置位置及真空压力的数值，并按照所述水平排水板的数目及位置对土体进行划分，同时确定每层土体的单元数目；

(3)将所述土体模型划分成预定数目的单元，并计算所述单元的初始孔隙比及最终孔隙比；

(4)依次计算所述单元的高度、总应力、有效应力、渗透系数、孔隙水压力、总水头及渗流速度；

(5)取所有单元的时间增量中的最小值作为一个时间步计算的时间增量，进而将得到的时间增量与当前的固结时间叠加以得到新的总固结时间；

(6)根据单元的总水头、渗流路径以及真空压力的大小及施加位置计算得到真空边界处的水力梯度，并计算单元间的水力梯度；

(7)依据渗流速度计算流入和流出单元的渗流量，进而计算获得单元的垂直应变量，根据原单元高度与所述垂直应变量获得新的单元厚度，进而将得到的所有单元厚度叠加以得到新的土体高度，进而得到所述时间步对应的沉降量；

(8)土体主固结的最终沉降量由最终孔隙比计算得到，当前沉降量与最终沉降量的比值为土体的平均固结度，进而判断获得的总固结时间或者所述平均固结度是否达到预定的总固结时间或者预定的平均固结度，若达到，则输出饱和软土真空预压固结过程中的参量随时间变化的结果，否则转至步骤(4)。

2.如权利要求1所述的多层水平真空加固吹填软土的大变形沉降过程的预测方法，其特征在于：单元间的水力梯度是由相邻单元的水头差及渗流路径计算得到的，真空边界处的水力梯度是根据真空压力计算得到的。

3.如权利要求1所述的多层水平真空加固吹填软土的大变形沉降过程的预测方法，其特征在于：单元间的水力梯度通过以下公式计算获得：

若在单元j与单元j+1之间存在水平排水板，真空预压时形成真空带，则水平排水板下边界处的水力梯度通过以下公式计算获得：

水平排水板上边界处的水力梯度通过以下公式计算获得：

式中，vp为真空压力值；与分别为单元j与单元j+1在总固结时间t时的孔隙压力；与分别为单元j与单元j+1在总固结时间t时的高度；h^t为水平排水板在总固结时间t时的高度；γ_w为水的重度。

4.如权利要求1所述的多层水平真空加固吹填软土的大变形沉降过程的预测方法，其特征在于：步骤(4)中，假设土体模型的底面固定且为坐标系原点所在面，每个单元的几何中心为该单元的节点，节点到坐标原点的距离为该单元的高度；单元的总应力为对应的节点上部土体自重与土体顶面静水压力之和；渗透系数是通过土体孔隙比与土体本构关系求得的。

5.如权利要求1-4任一项所述的多层水平真空加固吹填软土的大变形沉降过程的预测方法，其特征在于：单元的高度通过以下公式获得：

式中，为单元j在总固结时间t时的高度；单元j在总固结时间t时的厚度。

6.如权利要求1-4任一项所述的多层水平真空加固吹填软土的大变形沉降过程的预测方法，其特征在于：单元的总应力通过以下公式获得：

式中，为单元j在总固结时间t时的总应力；为单元j在总固结时间t时的土体饱和重度；单元j在总固结时间t时的厚度；为单元b在总固结时间t时的厚度；为单元b在总固结时间t时的土体饱和重度。

7.如权利要求1-4任一项所述的多层水平真空加固吹填软土的大变形沉降过程的预测方法，其特征在于：新的单元的孔隙比通过以下公式获得：

式中，为单元j在总固结时间t+Δt时的孔隙比；e_o,j为单元j的初始孔隙比；L_o为单元初始厚度；为单元j在总固结时间t+Δt时的厚度。