[发明专利]大型基础下地基土的变形计算方法与应用技术

说明书

本发明公开了一种大型基础下地基土的变形计算方法与应用技术，包括以下步骤：S1、创建平面网格系统：具体地说，即在基底标高平面上，将测试区域下的地基划分成若干个相同的子域，当子域数量足够多时，每个子域上作用的有效附加应力可以等效成一个集中力，集中力的作用点位于该子域的中心；S2、建立地基土变形计算模型；S3、计算地基土的压缩模量Es，求解竖向变形值。本发明所述的大型基础下地基土的变形计算方法与应用技术，大型基础下层状地基土变形的计算模型，应用于大型基础(如筏形基础，构造板扩展基础等)下的地基变形计算及预测，解决基础平面的非线性加载问题，各个分层平面的变形空间分布，解决了传统的单点计算的缺陷，计算结果更加直观。

技术领域

本发明涉及岩土工程技术领域，是一种大型基础下地基土的变形计算方法，该技术应用于大型基础下的地基变形计算及预测。

背景技术

常用几种计算地基变形量方法有：

(1)分层总和法

分层总和法是工程中使用较多的沉降计算方法之一，这类方法将在压缩层范围内的地基分为若干层，利用弹性理论计算附加应力，采用一定的实验方法确定各层土应力应变关系，分层计算竖向压缩量，然后求和得到总沉降。

该法假定地基土在侧向上不能变形，而只能在竖向上发生压缩，如此假定无侧向变形会导致软土地基的沉降计算结果偏小。Skempton-Bjerrum分析了饱和粘性土体在荷载作用下剪切变形和固结变形的应力路径，对一维固结沉降初始沉降的计算模式提出修正。

但现有地基规范上提供的修正系数，几乎均不可能有针对性的考虑各土层对沉降的影响，取值不仅范围大，并且没有具体取值参考表，给工程技术人员带来一定的困难。

(2)反分析法计算沉降量

反分析法是根据工程现场实测的位移信息反演确定出各类未知参数，然后利用反演求出的参数再计算沉降量的方法。通过位移反分析法进行路基沉降变形预测国内外已进行了广泛的研究。

在本构模型方面，反分析方法已经由弹性模型发展到了弹塑性和粘弹性模型，弹塑性和粘弹塑性位移反分析方法的理论发展较快，但实用上还存在许多问题，主要是隐式非线性问题只能用直接法确定最优参数值，效果不是很好。

进行反分析计算需要完整和可靠的观测数据，反算某些参数时对其他一些辅助参数要进行实测或者估算。进行反分析首先要对整个反分析数学模型做某种假定，这些假定的合理与否将直接影响反分析结果的准确性，在模型选择、介质特性假定等方面，经验的工程判断将起到重要作用，这样以来就会在无形中给反分析法计算路基沉降量带来一些人为因素引起的误差。

(3)有限元法

该法可以考虑复杂的边界条件、土体应力应变关系的非线性、土体的应力历史，还可以模拟现场逐级加载，能考虑侧向变形以及三维渗流对沉降的影响，并能求得任意时刻的沉降、水平位移、孔隙水压力和有效应力。

有限元是一种较为完善的方法，但由于其采用的模型中所涉及的计算参数多且不易确定，程序较复杂，在实际应用中并没有得到广泛应用，只能用于一些重要工程沉降的计算。

目前，分层总和法是计算地基最终沉降量最常用的方法。现行规范法在分层总和法的基础上进行了改进，使沉降计算结果在较大程度上更加接近实测值，基本上可解决基础形状简单、尺寸不大的中小型基础沉降问题。

然而，对于大型、复杂、重要的基础，如筏型基础、构造板扩展基础等，误认为最大荷载作用点就是最大沉降发生点，将最大荷载作用点作为最大变形控制点存在安全隐患。

并且，大型基础的变形(沉降)其影响因素繁多，合理的计算过程，如以有限元理论为基础的仿真软件以及差分法计算过程过于复杂，没有得到广泛的工程应用。

发明内容