[发明专利]一种竖向排水板固结饱和软土的沉降过程预测方法

摘要

本发明公开了一种竖向排水板固结饱和软土的沉降过程预测方法，属于岩土工程中地基处理技术研究领域。其综合考虑了大变形、材料参数非线性、边界条件、随时间变化的真空荷载和堆载、卸载/重加载、竖井未打穿、真空沿井损失、非达西流、竖向和径向二维渗流等因素，有效地减小了误差，提高了计算精度，对于大应变问题这种计算优势更明显；同时该预测方法简单灵活，本构关系可根据使用者意愿灵活设置，这解决了考虑因素不全面以及材料参数选用不合适导致计算结果误差较大、复杂工程环境下难以实用的问题。因此本发明可用于辅助科研单位实验研究和工程现场固结预测。

主权项

1.一种竖向排水板固结饱和软土的沉降过程预测方法，其特征在于，包括如下步骤：第1步，设置饱和软土的土体模型的本构关系数据点、边界条件、几何条件、随时间变化的真空荷载和堆载、非达西流指数以及计算终止条件；第2步，根据第一步的设置，按涂抹区内外将所述土体模型划分成预定径向、竖向数目的环形单元，并计算所述单元的初始体积、初始孔隙比及最终孔隙比；第3步，根据步骤2获得的数据，计算单元的角点坐标、节点坐标、单元厚度、某时刻的真空荷载和堆载、考虑真空损失后井内各位置的真空、所述单元的总应力、有效应力、渗透系数、孔隙水压力、总水头、水力梯度及体积渗流速度；第4步，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；第5步，依据体积渗流速度和时间增量计算流入和流出单元的体积渗流量，进而可计算单元的新体积；根据单元初始体积、初始孔隙比和单元新体积得到新的单元孔隙比；根据单元新体积可计算出单元的角点坐标、节点坐标、单元厚度；进而将所有单元厚度叠加以得到新的土体高度，初始土体高度与新的土体高度的差值即为沉降量；第6步，由最终孔隙比计算得出土体主固结最终沉降量，沉降量与最终沉降量的比值为土体的沉降平均固结度；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，则结束循环计算，否则转至步骤3。