<h4>1.1有限元网格划分</h4><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1630292102736371.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;">图1-1 预压堆载图</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1630292108939474.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;">图1-2 有限元网格划分</p><p>&nbsp;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。</p><h3>1.2施工工况模拟</h3><p>本次分析采用了如下模拟工况：</p><p style="text-align: center;">表1&nbsp; 数值计算模拟工况表</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1630292441229770.png" alt="image.png"/></p><h3>1.3计算说明</h3><p>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。</p><h4>1）固结沉降计算（塑料排水板+预压法处理地基沉降）</h4><h4 style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1630292120168485.png" alt="image.png"/></h4><p style="text-align: center;">图1-3 填筑完成之后竖向位移云图（-20.47cm）</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1630292125750424.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;">图1-4 预压完成之后竖向位移云图（-40.22cm）</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1630292130840947.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;">图1-5 运营（10年）竖向位移云图（-45.45cm）</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1630292136400529.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;">图1-6 固结度100%时竖向位移云图（-45.8cm）</p><p>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。</p><p>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。</p><h4>2）地基承载力计算</h4><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1630292149613828.png" alt="image.png"/>&nbsp;</p><p style="text-align: center;">图1-7 初期地基承载力（72.24kPa）——孔压未消散</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1630292154247861.png" alt="image.png"/>&nbsp;</p><p style="text-align: center;">图1-8 初期地基承载力网格<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1630292163474183.png" alt="image.png"/> </p><p style="text-align: center;">图1-9 孔压消散后地基承载力（120.4kPa）</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1630292169251061.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;">图1-10 孔压消散后地基承载力计算网格</p><p>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。</p><p>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。</p><p>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。</p><p><br/></p>

<p><strong>项目名称</strong>：某软土地区填方路堤地基处理设计</p><p><strong>使用软件</strong>：Optum G2</p><p><strong>项目简介</strong>：某道路通过软土地区，路堤坐落于淤泥层上，该区域淤泥层厚度约20m，其下地层分别为淤泥质土和中粗砂，设计采用多种地基处理措施，其中一种为塑料排水板+水泥搅拌桩联合处理方式。塑料排水板伸入下部淤泥质土中，作用是降低填方引起的超静孔隙水压力；水泥搅拌桩直径0.5m，布置于填方路堤下方，起到提高地基承载能力和增强土体综合抗剪强度的作用。采用Optum G2建模方便，排水板采用固定超静孔隙水压力边界条件模拟，水泥搅拌桩可采用线弹性材料或摩尔-库仑材料模拟，既可以分析整个施工过程中的地基变形、超静孔压消散、地基固结，也能实现地基承载能力的评估和地基整体稳定性的计算分析。</p><p><strong>软件优势</strong>：网格自适应，多个工况实现不同计算需求。<br/></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1616489677709945.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;">图1：基本计算模型</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1616488262176142.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;">图2：G2中建立模型</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1616488367744010.png" alt="image.png"/>&nbsp; &nbsp;</p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1616488408867409.png" alt="image.png" width="267" height="54" style="width: 267px; height: 54px;"/></p><p style="text-align: center;">图3：第一次加载后的竖向位移</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1616488555880376.png" alt="image.png"/></p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; <img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1616488577479261.png" alt="image.png" width="260" height="59" style="width: 260px; height: 59px;"/></p><p style="text-align: center;">图4：第一次加载后的超静孔隙水压力分布</p><p><br/></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1616488723410134.png" alt="image.png"/></p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;&nbsp;<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1616488746442463.png" alt="image.png" width="248" height="50" style="width: 248px; height: 50px;"/></p><p style="text-align: center;">图5：长期的竖向位移</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1616489135302769.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: left;">&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1616489155563210.png" alt="image.png" width="250" height="48" style="width: 250px; height: 48px;"/></p><p style="text-align: center;">图6：长期的孔隙水压力分布</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1616489237355102.png" alt="image.png"/></p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;&nbsp;<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1616489259594731.png" alt="image.png" width="243" height="56" style="width: 243px; height: 56px;"/></p><p style="text-align: center;">图7：场地外围地表以下某深度的竖向位移</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1616489399236876.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;">图8：第二次加载后的整体稳定性分析</p>

<p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;针对地基固结沉降分析这类问题，在库仑的各产品中，主要有两款软件可以采用，分别是GEO5和Optum G2, 而GEO5中还包含了两个模块，地基固结沉降分析模块<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1587347551876806.png" alt="image.png" width="25" height="28" style="white-space: normal; width: 25px; height: 28px;"/>及有限元固结分析模块<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1587347602436319.png" alt="image.png" width="24" height="24" style="white-space: normal; width: 24px; height: 24px;"/>都可以进行分析，所以库仑给各位工程师提供了三种解决方案，不同模块功能略有差异，本文将对三个模块的使用做一简单介绍。</p><p><strong>1、GEO5地基固结沉降分析模块</strong></p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;GEO5地基固结沉降分析模块基于太沙基的一维固结理论，支持导入DXF文件快速建模，可以得到变形计算深度、地基总沉降、任意加载时间下的固结度和沉降值等结果。如果是分析简单的问题，一维的问题，只关注沉降和固结度的话，推荐使用此模块。</p><p><strong>&nbsp; &nbsp; &nbsp;&nbsp;</strong>该模块总沉降的计算都是基于分层总和法，具体到参数的选取又包含了7种分析方法，其中压缩模量法和压缩指数法（e-logp曲线）在国内比较常用，至于另外一种国内常用的e-p曲线方法我们也在开发中。另外荷兰规范NEN（Buismann, Ladd）法是这几种方法中唯一可以同时考虑主固结沉降和次固结沉降的方法，而且还能计算超固结土。不同方法的详细介绍参考<a href="https://wen.kulunsoft.com/article/102">解读GEO5中计算地基固结沉降的方法</a>。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1587351651576132.png" alt="image.png"/></p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;地基固结沉降分析模块计算变形计算深度时考虑两方面的因素，一是确定变形计算深度的方法，比如国内常用应力比法，国外用结构强度理论。另外用户还可以输入不可压缩地基的深度，如果用户输入了不可压缩地基，那么软件会将两方面因素确定的较小值作为最终的变形计算深度。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1587352950858393.png" alt="image.png"/></p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;需要说明的是，软件<strong>第一个工况始终计算的是初始应力</strong>，所以要实现固结分析，需要在第二个及之后的工况中通过填方或者施加超载，才能形成附加应力。</p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;在地基固结沉降分析模块中可以得到任意时间下的沉降值：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1587361724844958.png" alt="image.png"/></p><p>可以得到不同工况的孔隙水压力分布：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1587361808531903.png" alt="image.png"/></p><p>还可以得到地表处固结度随时间的变化曲线：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1587389704407791.png" alt="image.png"/></p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;需要注意的是，开始分析之前，在最后一个工况中需要勾选<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1587390593521828.png" alt="image.png" width="67" height="23" style="width: 67px; height: 23px;"/>复选框后，软件才能进行固结分析计算。在第一个工况之后的工况中软件可以考虑地下水位变化、填方及荷载的变化对固结和沉降的影响。</p><p><strong>2、GEO5有限元地基固结分析模块</strong></p><p><strong>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;</strong>GEO5有限元模块可以进行固结分析，所采用的理论是Biot固结理论，该理论考虑了应力应变和渗流的耦合，所以可以分析一些太沙基一维固结理论无法分析的问题，比如加筋土地基的固结问题。另外有限元是二维分析，可以得到更多的应力应变和孔隙水压力的计算结果，所以如果是分析较复杂的问题，涉及二维的问题，建议使用该模块。</p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;与一维固结分析不同，GEO5有限元固结分析可以得到回填土自身的沉降变形：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1587391648940291.png" alt="image.png"/></p><p>还可以得到地基水平方向的位移：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1587391699749857.png" alt="image.png"/></p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;与地基固结沉降分析模块不同，在有限元中，不需要指定确定变形计算深度的分析方法，也不需要指定最后一个工况计算总沉降，整个过程，只需要输入工况持续的时间，即可计算任意时刻的变形。此外，GEO5有限元可以采用接触面来模拟排水板，模拟过程可参考<a href="https://wen.kulunsoft.com/arti ... BGEO5如何模拟有排水板的固结分析</a>：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1587392126969289.png" alt="image.png"/></p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;使用有限元分析，理论更加严格，也可以得到更多的结果，但是分析过程相较于地基固结沉降分析会更加耗时。</p><p><strong>3、Optum G2固结分析</strong></p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;Optum G2 是库仑的另一款数值分析软件，可以直接进行固结分析，所依据的理论也是Boit固结理论，而且软件也支持DXF文件导入建模。最重要的是，除了基本的固结分析，G2还能计算固结对地基承载力的影响以及填方边坡稳定性等。所以如果是分析复杂问题，还需要对固结地基进行下一步分析的话，推荐使用G2。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1587392584402667.png" alt="image.png"/></p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;G2的固结分析可以实现任意时间土体固结度的计算，此时需要将分析目标设置为固结时间：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1587393809662611.png" alt="image.png" width="297" height="126" style="width: 297px; height: 126px;"/></p><p>也能计算达到任意固结度所需要的时间，此时将分析目标设置为某一固结度：&nbsp;</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1587393775416456.png" alt="image.png" width="298" height="115" style="width: 298px; height: 115px;"/></p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;在进行了固结分析之后，可以直接使用G2的极限分析方法，分析不同固结情况下的地基承载力：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1587394188750926.png" alt="image.png"/></p><p>以及分析不同阶段填方边坡稳定性：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1587394327764075.png" alt="image.png"/></p><p>也可以在G2中添加排水板：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1587394491334794.png" alt="image.png"/></p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;综上，针对具体的工程问题，用户可以根据实际情况选取合适的模块进行分析。</p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;关于GEO5的地基固结沉降分析模块及有限元固结分析的详细介绍，可以<a href="https://ke.qq.com/webcourse/44 ... ot%3B target="_self" textvalue="点击此处">点击此处</a>查看视频教程。关于G2的固结分析及应用，可以<a href="https://ke.qq.com/webcourse/in ... gt%3B点击此处</a>查看视频教程。</p><p><br/></p>