路基施工阶段数值模拟分析

路基施工阶段数值模拟分析

路基施工阶段数值模拟计算要求地基计算深度为50m，分为两层，上部为粉土，厚度为20m，下部为粘土，厚度为30m；路基计算宽度为150m，路堤为回填土，填筑高度为10m，坡度为1：2。各土层物理、力学参数如图1所示。要求：1、采用FLAC3D软件模拟；2、分析路堤分五次填筑后土层应力、位移状态，给出不同施工阶段的分析结果（X和Z方向）；3、绘制出路基中心点和坡脚点沉降值随施工阶段的变化曲线；4、分析中监测路基中心点的沉降值和水平位移；5、提交文件包括：1）命令流文件；2）6个.sav保存结果文件；3）分析报告电子版（word2003）、纸质版；4）报告中的图表要求统一编号。注：路堤顶面宽度x为学号后两位，个位数的由教师指定。图1计算模型几何示意图n路基施工阶段数值模拟计算报告1.模型建立由于几何模型具有对称性，可采用1/2模型进行分析。首先建立坐标系，坐标系的原点O设置在低级表面与模型对称轴的交点，水平向右为X向，竖直向上为Z向，垂直于分析平面的方向为Y向。图2网格建立命令：genzonebrickp000-50p1490-50p205-50p300-20size1217groupclaygenzonebrickp0490-50p1750-50p2495-50p3490-20size617groupclaygenzonebrickp000-20p1490-20p205-20p3000ratio110.8size1219groupsiltgenzonebrickp0490-20p1750-20p2495-20p34900ratio110.8size619groupsiltgenzonebrickp0000p14900p2050p30010p44950p50510p614.5010p714.5510size1215groupsoil网格建立后，设置边界条件：fixxyzranz-49.9-50.1fixxranx-0.10.1fixxranx74.975.1fixyn1.初始应力计算在路基施工前，需要将路基部分网格赋值为空模型，将地基部分的网格赋值为Mohr模型。由于null模型的存在，不能采用solveelastic的求解方法获得初始应力，所以采用分阶段的弹塑性求解方法。先将Mohr模型的凝聚力c值和抗拉强度бt赋值为无穷大进行求解，保证在重力作用下单元不至于发生屈服，然后将Mohr模型参数赋值为真实值，再进行求解。modelmohrranz-500;将地基部分网格赋值为mohr模型modelnullranz010;将路基部分网格赋值为空模型propbulk5.6e6shear2.3e6coh10e10tension1e10rangroupsiltinidens1650rangroupsiltpropbulk5.9e6shear2.3e6coh10e10tension1e10rangroupclayinidens1800rangroupclaysetgrav00-9.8propbulk5.6e6shear2.3e6coh16e3fric19rangroupsiltpropbulk5.91e6shear2.3e6coh20e3fric20rangroupclaysolvesaveelastic.savploconszzouon;查看结果2.施工过程模拟在进行路基施工模拟前要进行初始应力计算过程中产生的节点位移和速度进行清零处理。本工程中路基高度为10m，采用分级加载，每次激活2m高度的单元，相当于每次填土高度为2m，分5次填筑，每次填土进行一次求解。进行5次填筑的命令如下：inixdis0ydis0zdis0;将节点位移清零inixvel0yvel0zvel0;将节点速度清零histid=2gpzdis000;记录地基顶部中心点的沉降histid=3gpzdis34.500;记录路基坡脚处的沉降histid=4gpxdis000;记录地基顶部中心点的水平位移modelelasticranz02;;激活0m~2m的单元npropbulk5.6e6shear2.3e6ranz02inidens1600ranz02solve;按软件默认精度求解savefill-1.savploconzdisouon;查看沉降结果ploconxdisouon;查看沉降结果modelelasticranz24propbulk5.6e6shear2.3e6ranz24inidens1600ranz24solvesavefill-2.savmodelelasticranz46propbulk5.6e6shear2.3e6ranz46inidens1600ranz46solvesavefill-3.savmodelelasticranz68propbulk5.6e6shear2.3e6ranz68inidens1600ranz68solvesavefill-4.savmodelelasticranz810propbulk5.6e6shear2.3e6ranz810inidens1600ranz810solvesavefill-5.sav分别得到的5次应力和位移云图，如下n图3初始竖向应力云图图4初始水平应力云图n图5第一次填筑结束时竖向应力云图图6第一次填筑结束时水平应力云图n图7第一次填筑结束时沉降云图图8第一次填筑结束时水平位移云图n图9第二次填筑结束时竖向应力云图图10第二次填筑结束时水平应力云图n图11第二次填筑结束时沉降云图图12第二次填筑结束时水平位移云图n图13第三次填筑结束时竖向应力云图图14第三次填筑结束时水平应力云图n图15第三次填筑结束时沉降云图图16第三次填筑结束时水平位移云图n图17第四次填筑结束时竖向应力云图图18第四次填筑结束时水平应力云图n图19第四次填筑结束时沉降云图图20第四次填筑结束时水平位移云图n图21第五次填筑结束时竖向应力云图图22第五次填筑结束时水平应力云图n图23第五次填筑结束时沉降云图图24第五次填筑结束时水平位移云图4.绘制出路基中心点和坡脚点沉降值n图25路基中心点沉降值随施工阶段的变化曲线图26坡脚点沉降值随施工阶段的变化曲线n5.分析中监测路基中心点和坡脚点的沉降值和水平位移命令如下：setlogonsetlogfile1.logrestorefill-1.savprintgpdisrangeid513anyid529anyrestorefill-2.savprintgpdisrangeid513anyid529anyrestorefill-3.savprintgpdisrangeid513anyid529anyrestorefill-4.savprintgpdisrangeid513anyid529anyrestorefill-5.savprintgpdisrangeid513anyid529anysetlogoff图27分析中监测路基中心点的沉降值n图28分析中监测路基坡脚点的沉降值