关注我们: 登录 | 会员中心 | 手机版 | English

当前位置:中仿科技(CnTech)» 行业解决方案 » 研发工具研发工具
字体大小: 打印

三维固结沉降解决方案

发布时间:
  2020-03-02
来  源:
  www.cntech.com
相关产品:
  Settle3

 

  目前,地面沉降已成为世界范围内制约社会经济可持续发展的重要地质灾害之一,尤其是近些年来,随着世界各国城市化进程的加快,多方面的发展、建设均与地面沉降有重大关系,例如:

 

1、交通量迅速增长,既有的高速公路由于受建设时经济、技术水平及前期规划思路的制约,已不能满足通行要求,为提高高速公路通行能力,对原有道路予以拼接式或分离式拓宽,该方法可充分利用原有高速公路,但在软土地基上开展高速公路路基拓宽改建,容易产生过大的差异沉降,严重时甚至引起路堤失稳破坏。

 

2、随着航空业的不断发展,我国机场数量在飞速增长,有的因场地高差悬殊地形复杂,高填方边坡及开挖高边坡稳定问题和高填方场道工后变形量等问题突出。

 

3、我国沿海广泛分布深厚海积软土,近年来大规模兴建的港口、水利工程、发电厂、高速公路、铁路、机场、高层建筑、化工油罐等大型工程,都面临着深厚软土地基沉降问题。

 

4、高层和地下建筑工程正在各地如火如荼的开展着,随之而来的深基坑工程无论数量、深度还是规模均在与日俱增。为保证深基坑工程施工开挖环境的干燥与安全,在开挖前进行相应的降水工程必不可少,而抽降水及后续的开挖均会引起周围土体的不均匀沉降及环境的改变,容易引发严重的工程事故。

 

5、随着制造业的不断发展,设备的精度越来越高,部分高端制造设备在工作状态下,对地面的水平度有严重依赖,可能微小的不均匀沉降都可能引起设备的故障。

 

  一般认为,地基的总沉降是由产生机理不同的三部分组成(S=Sd+Sc+Sa)。Sd为瞬时沉降,对于软土,加载瞬间土中水来不及排出,在不排水恒体积状况下,剪应变引起侧向变形,产生瞬时沉降。Sc为固结沉降,外荷载作用,使软土地基中产生超静孔隙水压力,随着超孔压的消散,土骨架固结压密,产生固结沉降。Sa为次固结沉降,指地基有效应力不变的情况下,土骨架蠕变产生的沉降。

 

  目前,地基沉降的计算主要有利用土工试验参数计算的分层总和法、基于渗透固结理论的固结沉降计算方法、数值计算方法,以及利用监测数据序列预测的方法等。分层总和法主要是利用室内土工试验确定e-p曲线和外荷载形成的地基竖向附加应力分布理论解来计算地基中各土层压缩量,蕞终汇总计算地基总沉降量。利用渗透固结理论可以实现对固结沉降的过程分析。数值计算方法是针对实际问题建立计算模型,选择适合的本构关系和初始条件、边界条件,运用有限元或有限差分等计算方法,实现对地基位移场的求解。利用沉降监测数据拟合曲线推算地基蕞终沉降也是目前常用的方法。

 

  进行软土地基沉降分析时,常用的计算方法中都存在一定的缺陷,难以准确计算或推算地基沉降量。现行规范《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)中规定,对分层总和法计算的地基蕞终沉降量应乘以沉降计算经验系数进行修正,其取值范围为0.2~1.4。如此大幅度的修正,说明计算方法本身存在问题。因此,展开对软土地基沉降计算方法研究,探索更为合理的软土地基沉降分析方法具有重要的现实意义。

 

  世界领先的三维土壤沉降分析软件,中仿Settle3被世界各地的顶级岩土工程师用于土木工程,它是一个简单而复杂的程序,可以帮助您分析地基、堤防和表面荷载下的垂直固结和沉降。

 

  中仿Settle3 (前身为Settle3D)是一个三维程序,用于分析地基、堤岸和表面荷载下的垂直固结和沉降。该程序将一维分析的简单性与更复杂的三维程序的强大功能和可视化功能相结合。

 

  您可以快速创建复杂的土壤剖面和加载条件,并查看三维结果。可以分阶段建模,并在用户定义的时间间隔内进行瞬态固结分析,包括主固结和次固结(蠕变)。可以分析线性和非线性材料。地下水标高可分级,并可指定水平和垂直排水条件。

 

  圆形、矩形或多边形的荷载形状可以用统一或可变的荷载大小来定义,也可以用柔性或刚性地基来定义。加载可以在任何深度进行(例如,模拟桩或筏基础)。可以定义开挖,并在开挖区域内施加荷载。一个特殊的堤防设计工具可以让您轻松定义多级分层堤防。反分析选项允许您确定预加载填充高度或时间所需的给定解决方案。

 

  三维计算加载应力,一维计算孔压耗散和沉降。结果可以沿任何水平或垂直平面绘制,也可以沿任何直线绘制。沉降变形可以在三维空间中观察,并通过用户定义的比例因子放大。数据表示是高度交互的,当您更改数据类型、深度或位置时,等高线和图形会实时更新。通过鼠标操作,结果可以导出到Excel。

 

中仿Settle3特性功能如下:

1、液化分析

   根据标准贯入试验(SPT)、锥形贯入试验(CPT)和剪切波速(VST)数据,可在Settle3中进行液化分析。

   对于每个输入数据类型,都有一个定制的液化选项对话框。在液化选项对话框中,您可以:

  • 指定地震荷载
  • 输入数据(有导入和导出选项)
  • 自动图形输入数据与深度
  • 指定修正因素
  • 应用高级比例因子

 

  液化分析结果以图表形式显示,便于解释。图表显示完全可以根据标记和线条、图例、字体和颜色进行定制。

 

  液化分析的每个部分(数据、触发和触发后)都显示在自己的选项卡中。每个图表也可以全屏显示。

 

  此外,对于液化分析的每个方面,您都可以使用复选框来选择要显示哪些方法的结果。

 

2CPT分析

  锥贯入测试(CPT)分析模块,CPT分析特征可以与液化分析模块结合使用,或者与钻孔功能结合使用,来模拟非水平土壤剖面。

 

  CPT分析模块是Settle3的主要新增部分。对于每组CPT数据,计算超过25个不同的参数,有5个子选项:

  • Robertson 1986
  • Robertson 1990
  • Robertson 2010
  • Schneider 2008 I
  • Schneider 2008 II

 

  CPT允许连续的土壤剖面,一次探测蕞多可以收集5个独立的读数。CPT分析模块基于:

  • 锥头阻力(qc)
  • 套管摩擦(fs)
  • 渗透孔隙水压力(u2)

 

3、经验法分析

  在无粘性土中计算瞬时沉降的经验方法多种多样。这些方法通常基于现场测试数据(标准贯入测试、锥贯入测试等),用户输入很少。一般情况下,沉降只能计算规则形状的荷载(矩形和圆形)。Settle3提供了以下经验沉降方法:

  • Schmertmann
  • Peck, Hanson and Thornburn
  • Schultze and Sherif
  • D'Appolonia
  • Burland and Burbidge

 

  经验方法仅适用于矩形或圆形荷载。您可以对给定的负载应用任何或所有方法。对于所有当前应用的方法,计算的经验沉降显示在平面图中。

 

4、应力计算方法

  应力计算方法决定了三维应力分布的计算方法。可用的选项有:

  • Boussinesq
  • Westergaard
  • Multiple Layer
  • Vertical Ratio (2:1)
  • Vertical Ratio (angle)

  

  Boussinesq方法利用弹性理论计算均匀半无限半空间中点荷载作用下的垂直应力。为了计算分布荷载下的应力,将Boussinesq解在基础面积上积分。

 

  在计算荷载作用下的应力分布时,多层法考虑了各土层的刚度(弹性模量)。如果土层的刚度值存在显著差异,那么其合成应力分布可能与假定均质弹性的Boussinesq解有很大不同。

 

  Vertical Ratio 2:1法假定施加的矩形荷载的影响区斜率为2:1。

 

  对于非矩形基础,应力是通过计算表面的荷载面积来计算的。随着深度的增加,加载面积以2:1的比例增大,加载应力的大小相应减小。

 

5、排水板分析

  Settle3允许您通过以下几种方式对孔隙压力条件、水平和垂直排水条件以及水固结区域建模:

  • 孔隙压力的定义
  • 隔层排水
  • 排水板
  • 水固结作用Hydroconsolidation

 

  如果您的分析包括地下水,可以定义一个垂直排水板区域,以加速土壤固结过程。排水板区域是平面视图中用户定义的多边形,也可以在3D视图中显示。如果定义了排水板,那么您可以为每种材料指定水平流与垂直流的比例。

 

  以下以一个路堤横断面设计案例对软件功能和操作加以简要说明。

 

  中仿Settle3中引入了路堤设计对话框中的横截面特性,允许用户在路堤的横截面内定义层。这将使用户能够在模拟道路、大坝建设或扩展旧堤防的任何预定义的分层中建造路堤。

 

  本案例,将考虑三个不同的阶段来模拟路堤的扩展。第一个阶段是路堤的现状,第二个阶段是路堤的延伸,使现有的道路更宽,第三个阶段是将路堤提升到合适的高度。

 

 

 

 

  确保取消每个土层的二次固结沉降选项。此外,岩层不会发生任何沉降,所以我们将取消立即沉降和初步固结的检查。

  在编辑钻孔对话框中,输入相应钻孔的以下值:

 

 

 

 

  值得注意的是,钻孔的每一层都有不同的深度。2号孔的粘土层较厚,使得该孔周围的固结和整体沉降大于其余的路堤区域。您也可以使用顶部和底部高程点来定义土层,通过取消检查,通过厚度来定义土层,并输入相关的海拔高度。

添加水压线:

 

 

  定义路堤截面,路堤横截面设计对话框允许用户进入路堤横截面层和他们各自的阶段。坐标可以直接使用坐标表填写,也可以在平面图视图中使用鼠标绘制。

 

 

计算及结果查看:

 沉降轮廓和查询线的值将立即计算和显示。您可以通过单击底部的stage选项卡查看每个阶段的结果。

 

 

关于中仿科技:

 

  中仿智能科技(上海)股份有限公司(股票简称:中仿智能,股票代码:838476)成立于2007年,是国际先进仿真技术高科技公司,服务于全球的土木交通、国防军工、教育科研等领域。

 

  随着业务的飞速发展,中仿已拥有超过1500家用户,其中包括中交、中水电、中电建、交通部、中广核以及各大高校和中科院所、设计院所、施工厂矿等,建立了遍布全国的销售和服务网络。中仿始终与国内外蕞优秀的仿真技术研究机构和企业保持长期而紧密的合作关系,致力于提供世界先进的仿真技术解决方案。

 

  中仿坚持自主创新,持续提升核心竞争力,积累了深厚的创新研发能力,并形成完备的服务体系。公司多次承担国家科技部和上海市科委研发项目,荣获国家高新技术企业、上海市“双软”认证企业等称号并入选全军武器装备采购信息名录,为国防建设提供先进的虚拟仿真技术和产品。

 

  “仿真智领创新”是中仿的企业核心观念,也是我们坚持的产品核心价值。中仿坚持不懈地创新研发,力争成为智能仿真技术行业的典范。公司网站www.cntech.com

 

  中仿是Rocscience系列软件在中国地区唯yi的合作伙伴,主要负责软件在中国的技术支持、市场推广及销售工作,多年来在水利水电、采矿、尾矿库处理、地质灾害治理、地基处理、石油天然气、煤层气、页岩气、沥青混凝土材料等领域快速发展,培育了一批又一批忠实用户,同时也为用户进提供周到的技术支持服务,使众多的中国相关专业工程师在国际前沿课题参与、工程设计等方面取得了长足进展。

 

联系我们:

中仿智能科技(上海)股份有限公司

• 电话:+86-21-80399555

• 传真:+86-21-37696588-803

• 地址:上海市松江区九新公路1005号临港松江科技城中仿大厦 (201615)

• E-mail: info@cntech.com

• 全国统一客服热线:400-888-5100

 

我要索取更多