Optum G2 铁路路基固结沉降分析

1.1有限元网格划分

图1-1 预压堆载图

图1-2 有限元网格划分

 岩土材料分析采用摩尔库伦本构模型，塑料排水板间距1m，排水板竖向经过粉质粘土、淤泥加粉砂、砂质粘性土。有限元网格数量为2000，由软件自动划分。

1.2施工工况模拟

本次分析采用了如下模拟工况：

表1  数值计算模拟工况表

1.3计算说明

计算模型左右宽度为40m，土体弹性模量、泊松比、渗透系数采用工程类比法，选择经验值输入。预压堆载采用高2.7m，宽3.5m的等效刚性体进行模拟，后面的铁路路堆载，取轨道荷载p2与列车荷载p3的合力，为68.03kPa。

1）固结沉降计算（塑料排水板+预压法处理地基沉降）

图1-3 填筑完成之后竖向位移云图（-20.47cm）

图1-4 预压完成之后竖向位移云图（-40.22cm）

图1-5 运营（10年）竖向位移云图（-45.45cm）

图1-6 固结度100%时竖向位移云图（-45.8cm）

堆载完成之后（堆载时间为4个月），最大沉降为20.47cm；预压完成之后（预压时间为12个月），最大沉降为40.22cm；预压完成之后，用车辆荷载代替预压堆载，运营10年之后，最大沉降为45.45cm；当地基土的固结度达到100%时，其总沉降为45.80cm。

由数值分析结果可知，施工期沉降为40.22cm，工后总沉降为5.58cm。

2）地基承载力计算

图1-7 初期地基承载力（72.24kPa）——孔压未消散

图1-8 初期地基承载力网格

图1-9 孔压消散后地基承载力（120.4kPa）

图1-10 孔压消散后地基承载力计算网格

地基承载力计算可以分为两种情况，第一种就是短期承载力，第二种是长期承载力。

短期承载力，就是在地基上加荷载之后，会产生超静孔压，而粘性土等无法及时排水，孔压消散较慢。由于超静孔压的存在，使得地基承载力强度会比手算的承载力低很多。图1-7是孔压未消散的情况，图1-8是自动划分的网格，可以根据计算结果，多次自动迭代调整网格。

图1-9是极限分析的剪切耗散图，图中高亮区域就是地基破坏区域。可以看出，破坏面在淤泥加粉砂层。有限元计算的孔压消散之后的地基承载力为120.4kPa。