随着高速公路、铁路建设的发展，真空一堆载联
合预压法已广泛应用于软基的加固处理。但是，由于 土体结构较为复杂，难以准确确定土体本身的力学参 数，加上塑料排水板或砂井等竖向排水体的存在，使 得分析的复杂程度大大增加。现有的计算方法主要分 为两类⋯：一种是以轴对称固结理论为基础的解析解 法，例如Barron解、Hansbo解、曾国熙解等；另一种 是以太沙基(Terzaghi)固结理论或比奥(Biot)固结 理论作为基础的数值解法，例如有限元法、边界元法 和有限差分法等。为了能更好地分析真空一堆载联合 预压作用下土体应力应变、孔压等的变化过程，深入 认识其加固效果，本文以比奥固结理论为基础，利用 FLAC2D软件对京沪高速铁路某路堤横断面的实际施工 过程进行数值模拟，通过跟踪关键监测点的位移、孔 压等，与实际监测值进行比较，在对所建模型和参数
取值进行多次修正的基础上，对真空一堆载联合预压
法的数值计算方法进行了探讨。
1 比奥固结计算理论
土体的固结，既包含着土骨架的变形问题，又包 含着土体中孔隙水的渗流问题。比奥固结理论是从较 严格的同结机理出发推导的、能准确反映土骨架变形 与孔隙水压力消散相互关系的“真三维固结理论”【2l， 但由于它所建立的偏微分方程是位移和孔压的耦合， 对于一般的地基情况，边界条件稍微复杂便无法求得 解析解，故工程上一般将其应用于数值计算中。根据 塑料排水板(或砂井)地基和砂墙地基的等效关系，本 文把三维空间固结问题转变为二维的平面应变问题。 下面将介绍等参四边形单元的平面比奥固结有限元计 算公式¨1。
对于平面变形I司题。比奥固结方程司写为：
P叩而G•杀氐+争 ，
{．Gv2吐+忐•垂+警邓 ㈩
I孥+墨v：：0，
【优 九
式"，一f兽+警】为平面应变隋况下的体应变；
V2=薯专为拉普拉斯算子； G和v分别为剪切模量和?白松比； K和y分别为土体的渗透系数和容重5
蛾、COz、v和y分别为该点X，zTy向的位移和孔压。 当采用有限元的增量形式时，比奥固结方程可以表示 为：雕蚓=p0}' 乜， 式中：K’、i、K“、霞为劲度系数；
△艿、卢为位移增量和超静孔压值； R为外荷载所对应的结点等效荷载；
R。为t-At时刻以前发生的位移相对应的应力所 平衡了的部分荷载。
虽然比奥固结理论在方程推导时是假定土骨架为 线弹性的，但用于数值分析时，仍可将其推广应用于 非线性弹性问题，所不同的只是劲度矩阵【D】中的元素 不相同而已。
2 模型建立及参数取值
本文选取京沪高速铁路试验段具有代表性的某路 堤断面作为研究对象，该断面采用塑料排水板联合真 空堆载预压加固处理，加固深度14．5—22．5 m，排水板 间距1．2 m，梅花型布置，塑料排水板顶面铺0．8 m厚的 砂垫层，膜下真空压力不小于80 kPa，路基高度5．55 m， 顶宽14．2 m，边坡斜率1：1．5。该断面的监测工作历时
1 a，整个监测工作与路堤填筑工程同步进行，监测资 料全面，监测点布置如图1所示。
线路中线
目面管／ {队
．托．品=“o
ⅡI
●I -孔压计
。基底卜压力盒
2．1 计算模型
在划分网格时，若在砂井(砂墙)及其中间设置 结点，将使结点数成倍增加，增加了计算工作量。为 了减少计算工作量，适当将砂井的间距放大，以减少 结点数。根据已推导出的砂墙地基双向应变、双向渗 流等应变固结理论解与巴隆轴对称固结理论解相比较 可知，在固结度或平均孔压不变的条件下，砂井地基 平面问题和轴对称问题之间的等效方法[31。这种等效 方法只需通过调整渗透系数即可，砂墙间距可根据网 格划分的需要取值，计算公式如下：
J‰2 Dh。‰， ，¨
Ik=Dv‘k， 一7
式中：七。；、k，；分别为排水板(或砂井)地基的水平和 垂直渗透系数；
k。q、k，。分别为砂墙地基的水平和垂直渗透系数； D。、D，分别为水平和垂直向渗透系数的调整系数，
Dv=掣， (5) 上式中：L为砂井间距放大系数，L=BIr,(其中艿为砂 墙间距的1／2，，．．是砂井的有效排水区半径)；
npfB／rwp，～为砂墙宽度的1／2；
s，=rsp／，-岬，，sp为砂墙地基涂抹区宽度的1／2；
p=k—ks；
r为泊松比；
心2孑寿(j芎hl}I等lj一+—等矿孚+亡．—in广Jm；J；
订为砂井的井径比，n=rdr。。；
r．为砂井有效排水区半径；
，．。。为砂井半径；
j为涂抹半径rs和与砂井半径rw。之比，忙√rw。。这 样，只需要把实际的砂井地基渗透系数km、k，。分别放 大为原来的D。和D，，就可以把砂井地基等效成砂墙地
基来迸行平面应变计算。
加固区域为对称结构，以中心为对称轴，取1／2。 深度取用分层总和法计算的土层的压缩低层，为
28 m，宽度取40 m。为简化计算，假定水平面与地面 平齐，地基单元中设置3道砂墙，每1个土层为1个单
元区，塑料排水板单独划分为1个单元区，总共划分(责任编辑：南粤论文中心)转贴于南粤论文中心: http://www.nylw.net(南粤论文中心__代写代发论文_毕业论文带写_广州职称论文代发_广州论文网）
