有限元软件Plaxis软基变形研究中的应用.docx

有限元软件Plaxis软基变形研究中的应用【摘要】详细介绍了Plaxis程序的特点以及其在计算路基沉降方面的应用。通过工程现场采集的数据与计算结果对比，认为只要选择合理土体模型、加载步长、符合土体的边界条件以及初始条件，Plaxis程序能够很好地模拟土体在荷载作用下的受力变形过程，计算结果能够满足工程精度要求。可以用Plaxis程序来预测高速公路软土路基的变形。【关键词】有限元软件;地基;plaxis1、前言在软土上修筑高速公路，沉降是一个核心问题。路基沉降是一个复杂的过程，它涉及到地质勘察、地基处理、岩土环境、路基土的应力历史、路堤填土的性质、施工方案、填土速率等因素的影响。路基沉降也是工程质量的一个重要评价因子。目前常用的预测软土路基沉降的方法主要有:①双曲线法和指数曲线法；②灰色预测法；③B-P神经网络法；④龚帕斯曲线法；⑤皮尔曲线法。这些方法对于预测简单的单点沉降是能够满足精度要求的，但对于高速公路软土路基的沉降预测计算量很大，还存在很多不精确因素。在探索各种预测方法的基础上，认为应用Plaxis有限元软件能够很好地预测高速公路各种变形特性，并且与现场实际测量结果能够很好地吻合。本文采用的是15节点单元，Plaxis软件具有自动划分网格的功能，点击“划分”按钮就完成了网格划分过程。需要指出的是这对本文问题的特点，在“划分精度”中选择的是“中等粗糙程度”，这样不但可以得到较为理想的计算结果，而且计算所花费的时间不太长。图1为网格划分完的示意图。2、工程算例某高速公路沿线地层主要为冲积成因的亚砂土、亚粘土，冲湖积成因的淤泥质亚粘土、亚砂土以及冲积、风积成因的粉细砂、亚砂土。见（表1）3、计算结果分析本实例计算中，填土过程分为四步，第一步为30天填土1.5m；第二步为30天填土1m；第三步为30天填土1m；第四步为20天填土0.5m。由表2可看出应用Plaxis计算的路基分层沉降值与实测值较为接近，但有个别点差别较大，可能是因计算中有些参数设置不够合理或过于简化。同时实测值也会存在一定的误差，由于计算时采用土体每层分界处作为分层沉降的计算位置，实际布置仪器时的原则也应如此，但由于无法准确确定磁环进入土体后是否能在理想的位置上，所以根据测点的深度，只能使磁环在一定范围内，放入后的确切位置通过分层仪测定。但总体上说Plaxis计算分层沉降是可以参考的。从地基沉降特性上看，分层沉降最大的位置应该在硬壳层以下的下卧层中，这一层软土承载力低，固结压缩模量小。Plaxis计算值和实测值都在这方面有较好的反应，表2很好地显示出第二层土(软土层)的沉降量最大。同时沉降数据在时间上也没有明显的跳跃，说明这层土体在加载过程中没有应力很快增大的现象，填土没有达到硬壳层的临界填土高度。4、结论应用Plaxis有限元软件计算高速公路路基变形和实际基本符合，尽管有一些误差，但这与岩土工程的复杂性相比，是可以接受的。所以只要选择合理土体模型、加载步长、符合土体的边界条件以及初始条件，用Plaxis来预测软土路基变形可以达到工程精度要求。Plaxis有限元软件计算岩土问题关键是土体力学模型的选取。Plaxis软件自带几种土体模型，而且软件本身还可以自己添加新的土体力学模型，这就大大方便了工程应用。参考文献[1]Plaxis用户手册.[2]中华人民共和国交通部.公路路基设计规范(JTGD30-2004).[3]王丙兴，窦远明等.不同因素对高速公路路基沉降的影响.河北工业大学学报，2003.[4]折学森.软土地基沉降计算.人民交通出版社，1998.