案例47：固结对地基承载力的影响

本案例和42章中的案例很相似，一个浅基础作用在可塑黏土-MC地基上，基础上作用荷载，然后等待地基固结，如图47.1所示。经过一段时间以后，移除基础上的荷载，并分析短期地基承载力。基于案例42，本案例中随着地基土固结度的增加，基础下土体有效应力增大，因此其不排水抗剪强度增大，地基短期承载力增大。

图47.1 模型创建（固结分析阶段）

本案例中首先采用「极限分析」计算短期状态下地基的极限承载力。计算得到的极限荷载约为 Q₀ = 280 kN/m。接下来，在固定荷载 P = 200kN/m（相当于地基短期承载力的 70%）的作用下进行固结分析。「时间步」中方案选择为「目标」，「目标」选择为「固结度」，那么可以得到达到指定固结度U1时对应的固结时间t1。最后，创建一个「极限分析」工况阶段，并和「固结分析」工况阶段相连接，用于分析经过时间 t1 后地基的承载力 Q（t1）。

分析结果如图 47.2 和 47.3 所示。图 47.2中给出了地基承载力随时间增大的变化规律，图 47.3 中则给出了地基承载力随地基固结度增大的变化规律。可以明显看出地基承载力的相对增益和基于功定义的固结度的增大几乎成线性关系：

Q(t) / Q₀ ≈ 1 + (Q_∞ / Q₀ - 1) U_{W (t)} / 100%          （47.1）

其中 Q_∞ 是地基完全估计时的短期承载力。最后，我们注意到固结度 U = 100% 是地基承载力的相对增益 Q(t) / Q₀ = Q_∞ / Q₀ = 1.45，和案例 42 中 OCR = 1 时得到的地基承载力几乎一致。Lehane和Jardine （2002）进行了同样尺寸的模型试验，得到了和本案例中基本一致的试验结果。

图47.2  承载力相对增益Q/Q₀和时间的关系

图47.3 承载力相对增益Q/Q₀和固结度的关系