Optum G2 铁路路基固结沉降分析

1.1有限元网格划分

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图1-1 预压堆载图

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图1-2 有限元网格划分

 岩土材料分析采用摩尔库伦本构模型,塑料排水板间距1m,排水板竖向经过粉质粘土、淤泥加粉砂、砂质粘性土。有限元网格数量为2000,由软件自动划分。

1.2施工工况模拟

本次分析采用了如下模拟工况:

表1  数值计算模拟工况表

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1.3计算说明

计算模型左右宽度为40m,土体弹性模量、泊松比、渗透系数采用工程类比法,选择经验值输入。预压堆载采用高2.7m,宽3.5m的等效刚性体进行模拟,后面的铁路路堆载,取轨道荷载p2与列车荷载p3的合力,为68.03kPa。

1)固结沉降计算(塑料排水板+预压法处理地基沉降)

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图1-3 填筑完成之后竖向位移云图(-20.47cm)

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图1-4 预压完成之后竖向位移云图(-40.22cm)

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图1-5 运营(10年)竖向位移云图(-45.45cm)

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图1-6 固结度100%时竖向位移云图(-45.8cm)

堆载完成之后(堆载时间为4个月),最大沉降为20.47cm;预压完成之后(预压时间为12个月),最大沉降为40.22cm;预压完成之后,用车辆荷载代替预压堆载,运营10年之后,最大沉降为45.45cm;当地基土的固结度达到100%时,其总沉降为45.80cm。

由数值分析结果可知,施工期沉降为40.22cm,工后总沉降为5.58cm。

2)地基承载力计算

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图1-7 初期地基承载力(72.24kPa)——孔压未消散

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图1-8 初期地基承载力网格image.png

图1-9 孔压消散后地基承载力(120.4kPa)

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图1-10 孔压消散后地基承载力计算网格

地基承载力计算可以分为两种情况,第一种就是短期承载力,第二种是长期承载力。

短期承载力,就是在地基上加荷载之后,会产生超静孔压,而粘性土等无法及时排水,孔压消散较慢。由于超静孔压的存在,使得地基承载力强度会比手算的承载力低很多。图1-7是孔压未消散的情况,图1-8是自动划分的网格,可以根据计算结果,多次自动迭代调整网格。

图1-9是极限分析的剪切耗散图,图中高亮区域就是地基破坏区域。可以看出,破坏面在淤泥加粉砂层。有限元计算的孔压消散之后的地基承载力为120.4kPa。


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