滨海软土城市工程勘察：有限元建模

PLAXIS是一套用于分析岩土工程中的变形和稳定性问题的有限元软件包，专门为岩土工程研发，功能强大，用户界面友好，为解决岩土工程问题提供了一套强有力的专业分析工具。PLAXIS提供了丰富的本构模型，包括线弹性模型、摩尔—库伦模型、软化和硬化模型以及软土流变模型。可模拟施工步骤，进行多步计算，且后处理简单、方便。该程序能够计算平面应变和轴对称问题，能够模拟土体、墙、板、梁结构以及结构和土体的接触面、锚杆、土工织物、隧道、桩基础等。

城市建设中的地面填平堆载平面范围分布大，由此引发的地面沉降可以按平面应变问题处理，借助于PLAXIS软件建立平面应变模型进行二维有限元计算分析。

（1）土体本构模型及其参数的选取

Mohr-Coulomb为理想的弹塑性模型，可以对各种类别的土体进行较好的模拟，该模型所需参数均能从土样的基本试验中获得，由此对各黏性土层土体的模型采用Mohr-Coulomb模型进行模拟，考虑到固结计算，各土层视为不排水材料。地基土分布及模型参数取值如表7-4。

表7-4　地层分布取值表

（2）几何模型的建立

基于对称性和尺寸效应，选取某一断面进行计算分析，几何模型仅在尺寸范围内取计算断面右半部分，即断面长度方向的1/2进行计算分析；对于建立的如图7-33的二维平面计算分析模型，模型尺寸选取如下：平面长度100 m，深度50 m，地表填土厚度1.2 m，折算荷载B=25 kPa。经现场监测地下水位与原地面一致，计算范围内地基土层自上而下分布6个工程地质层，具体土层分布如表7-4。

（3）边界处理及网格的划分(www.xing528.com)

计算模型边界采用标准固定边界，即模型底部施加完全固定的约束，两侧边界施加水平位移约束，竖直方向自由。下部固结边界不封闭，两侧为封闭固结边界，不发生固结变形。

采用15节点的三角形单元进行网格的划分，为进一步提高数值计算结果的精确度，对模型的网格进行全局加密，加密后计算模型网格划分见图7-34。

图7-33　几何模型图

图7-34　网格划分示意图

（4）计算工况

地面填土采用一级加荷完成，加载持续时间5天；对填土加载完成后的1、2、3…年度进行分步固结计算，直至超静孔隙水压消散至接近于默认压力1 kN/m2，即认为固结完成，由此结合各固结阶段的计算结果对土体在大面积荷载作用下的固结变形特性进行分析。