[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

说明书

本发明属于岩土工程研究相关技术领域，其公开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，该方法包括以下步骤：(1)设置软土的土体模型的参数及边界条件；(2)设置水平排水板的放置位置及真空压力；(3)将土体模型划分成单元，并计算单元的初始及最终孔隙比；(4)依次计算单元的高度、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)将时间增量与当前固结时间叠加得到新的总固结时间；(6)计算得到真空边界处的水力梯度；(7)计算得到当前沉降量；(8)判断是否达到结束条件，若达到，则输出固结过程中的参量变化结果，否则转至步骤(4)。本发明综合考虑多种因素，提高了预测精度，灵活性好。

技术领域

本发明属于岩土工程研究相关技术领域，更具体地，涉及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。

背景技术

在我国沿江、沿海等地区广泛分布着软土，而这些软土一般又是经济发达地区，这些地区对公路交通的需要非常迫切，尤其是需要发展高速公路。软土具有天然含水率高、天然空隙比大、扰动性大、透水性差、土层层状分布复杂、各层之间物理力学性质相差较大等特点，不利于工程安全，使用软土做地基时需要进行地基处理。目前，在公路方面处理软土地基最常用的方法就是排水固结法，真空预压可以加速排水固结，在工程中应用广泛。目前，工程实际上主要是以竖向排水固结为主，从而实现真空预压排水固结。但是由于在竖向插板过程中可能会导致排水板弯折，引起真空荷载传递效率不高，深部软土加固处理效果不佳等问题，而采用水平铺设排水板可以有效解决这一个关键问题。因此，研究饱和软土真空预压水平排水固结对软土地基的处理与利用具有重要意义。

目前，本领域相关技术人员已经做了少许，但大都不能同时考虑大应变、几何非线性、材料参数非线性、多层真空预压等条件，导致实际应用中产生较大的误差。相应地，本领域存在着发展一种精度较高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的技术需求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了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，其综合考虑了土体自重、大应变、几何非线性、材料参数非线性和多层真空预测等因素，可以有效地精确预测铺设多层水平排水板进行真空预压时饱和软土的固结过程，且该预测方法简单灵活，解决了未同时考虑几何非线性和材料参数非线性导致计算结果误差较大、复杂工程环境下难以应用的问题。

为实现上述目的，本发明提供了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，该预测方法主要包括以下步骤：

(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；

(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；