库仑地基固结沉降分析解决方案(GEO5&G2)

       针对地基固结沉降分析这类问题,在库仑的各产品中,主要有两款软件可以采用,分别是GEO5和Optum G2, 而GEO5中还包含了两个模块,地基固结沉降分析模块image.png及有限元固结分析模块image.png都可以进行分析,所以库仑给各位工程师提供了三种解决方案,不同模块功能略有差异,本文将对三个模块的使用做一简单介绍。

1、GEO5地基固结沉降分析模块

       GEO5地基固结沉降分析模块基于太沙基的一维固结理论,支持导入DXF文件快速建模,可以得到变形计算深度、地基总沉降、任意加载时间下的固结度和沉降值等结果。如果是分析简单的问题,一维的问题,只关注沉降和固结度的话,推荐使用此模块。

      该模块总沉降的计算都是基于分层总和法,具体到参数的选取又包含了7种分析方法,其中压缩模量法和压缩指数法(e-logp曲线)在国内比较常用,至于另外一种国内常用的e-p曲线方法我们也在开发中。另外荷兰规范NEN(Buismann, Ladd)法是这几种方法中唯一可以同时考虑主固结沉降和次固结沉降的方法,而且还能计算超固结土。不同方法的详细介绍参考解读GEO5中计算地基固结沉降的方法

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       地基固结沉降分析模块计算变形计算深度时考虑两方面的因素,一是确定变形计算深度的方法,比如国内常用应力比法,国外用结构强度理论。另外用户还可以输入不可压缩地基的深度,如果用户输入了不可压缩地基,那么软件会将两方面因素确定的较小值作为最终的变形计算深度。

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       需要说明的是,软件第一个工况始终计算的是初始应力,所以要实现固结分析,需要在第二个及之后的工况中通过填方或者施加超载,才能形成附加应力。

       在地基固结沉降分析模块中可以得到任意时间下的沉降值:

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可以得到不同工况的孔隙水压力分布:

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还可以得到地表处固结度随时间的变化曲线:

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       需要注意的是,开始分析之前,在最后一个工况中需要勾选image.png复选框后,软件才能进行固结分析计算。在第一个工况之后的工况中软件可以考虑地下水位变化、填方及荷载的变化对固结和沉降的影响。

2、GEO5有限元地基固结分析模块

       GEO5有限元模块可以进行固结分析,所采用的理论是Boit固结理论,该理论考虑了应力应变和渗流的耦合,所以可以分析一些太沙基一维固结理论无法分析的问题,比如加筋土地基的固结问题。另外有限元是二维分析,可以得到更多的应力应变和孔隙水压力的计算结果,所以如果是分析较复杂的问题,涉及二维的问题,建议使用该模块。

       与一维固结分析不同,GEO5有限元固结分析可以得到回填土自身的沉降变形:

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还可以得到地基水平方向的位移:

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       与地基固结沉降分析模块不同,在有限元中,不需要指定确定变形计算深度的分析方法,也不需要指定最后一个工况计算总沉降,整个过程,只需要输入工况持续的时间,即可计算任意时刻的变形。此外,GEO5有限元可以采用接触面来模拟排水板,模拟过程可参考GEO5如何模拟有排水板的固结分析

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       使用有限元分析,理论更加严格,也可以得到更多的结果,但是分析过程相较于地基固结沉降分析会更加耗时。

3、Optum G2固结分析

       Optum G2 是库仑的另一款数值分析软件,可以直接进行固结分析,所依据的理论也是Boit固结理论,而且软件也支持DXF文件导入建模。最重要的是,除了基本的固结分析,G2还能计算固结对地基承载力的影响以及填方边坡稳定性等。所以如果是分析复杂问题,还需要对固结地基进行下一步分析的话,推荐使用G2。

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       G2的固结分析可以实现任意时间土体固结度的计算,此时需要将分析目标设置为固结时间:

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也能计算达到任意固结度所需要的时间,此时将分析目标设置为某一固结度: 

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       在进行了固结分析之后,可以直接使用G2的极限分析方法,分析不同固结情况下的地基承载力:

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以及分析不同阶段填方边坡稳定性:

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也可以在G2中添加排水板:

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       综上,针对具体的工程问题,用户可以根据实际情况选取合适的模块进行分析。

       关于GEO5的地基固结沉降分析模块及有限元固结分析的详细介绍,可以点击此处查看视频教程。关于G2的固结分析及应用,可以点击此处查看视频教程。


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