有限二維區(qū)域流固耦合滲流問(wèn)題的ABAQUS模擬.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，城市化進(jìn)程的加快，大規(guī)模的城市建設(shè)使得地面載荷成為城市地面沉降的一個(gè)重要影響因素。地面沉降會(huì)給建筑物和生產(chǎn)設(shè)施帶來(lái)非常嚴(yán)重的災(zāi)害，甚至威脅到人類(lèi)的人生安全?，F(xiàn)今廣大巖土學(xué)者對(duì)地面土體的固結(jié)沉降研究大部分集中在半平面無(wú)限大區(qū)域，而現(xiàn)實(shí)工程中往往涉及的區(qū)域是有限的，因此本文主要研究有限區(qū)域多孔介質(zhì)的流固耦合問(wèn)題，重點(diǎn)集中于二維有限區(qū)域飽和土體在載荷作用下的固結(jié)沉降分析。
　　介紹了固結(jié)沉降的經(jīng)典理論，并分析了ABA

2、QUS在巖土工程中應(yīng)用的專(zhuān)業(yè)性和適應(yīng)性。將一維固結(jié)理論解析解的計(jì)算結(jié)果與ABAQUS數(shù)值模擬結(jié)果相對(duì)比，驗(yàn)證了ABAQUS對(duì)于固結(jié)數(shù)值模擬的可靠性和準(zhǔn)確性。以有效應(yīng)力原理和比奧固結(jié)理論為基礎(chǔ)，推導(dǎo)給出了有限二維飽和多孔介質(zhì)因表面載荷誘發(fā)的比奧固結(jié)的一個(gè)解析解。其中假設(shè)多孔介質(zhì)為均勻各向同性和線彈性，數(shù)學(xué)模型采用不可壓縮多孔介質(zhì)模型。利用拉普拉斯變換及數(shù)值反演獲得了雙重?zé)o窮級(jí)數(shù)和形式的解析解，利用ABAQUS軟件對(duì)文中推導(dǎo)出的解析解進(jìn)行了

3、數(shù)值驗(yàn)證，證明了解析解的可靠性。
　　利用ABAQUS數(shù)值模擬了有限區(qū)域飽和軟土在不同載荷作用下的固結(jié)問(wèn)題，土體假設(shè)本構(gòu)模型為線彈性、均質(zhì)和各向同性的，對(duì)于二維矩形區(qū)域飽和土體來(lái)說(shuō)，無(wú)論是剪切載荷單獨(dú)作用還是法向載荷單獨(dú)作用或是兩者聯(lián)合作用與土體上表面，土體的邊界透水性對(duì)于土體的固結(jié)沉降沒(méi)有任何影響，而是由土體本身的物理性質(zhì)所決定的。但是透水性的不同卻影響著土體沉降的變化過(guò)程，且透水性越差，土層沉降就越緩慢。法向載荷單獨(dú)作用于土體

4、時(shí)，土體也會(huì)有水平位移的產(chǎn)生，說(shuō)明豎直位移和水平位移是相互耦合的。剪切載荷與法向載荷載荷同時(shí)作用下土層上表面的位移等于法向載荷與剪切載荷分別單獨(dú)作用下各自使土層產(chǎn)生的位移數(shù)值和，完全與疊加原理相符合。
　　對(duì)二維有限矩形區(qū)域飽和軟土的彈性正交各向異性和滲透正交各向異性的固結(jié)沉降問(wèn)題進(jìn)行了數(shù)值模擬分析，得到了不同方向土體彈性模量的變化，會(huì)影響到土體最終的固結(jié)沉降量，而最終沉降量不會(huì)受到不同方向滲透系數(shù)改變的影響，而不同方向滲透系數(shù)的