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软土特殊的物理力学性质使得其在受到外荷载作用时,将产生较大的沉降且持续时间较长。因此,如何计算、预测沉降就成为岩土工程领域的热点及难点问题。目前,国内外计算、预测沉降的方法很多,但每种方法都是在一定的假设的基础上提出和发展起来的,各有其局限性,从工程建设发展的需求来看,计算精度亟需提高。
基于离散元理论的PFC<2D>,摒弃了传统连续介质力学的宏观连续性假设,从细观上分析土颗粒-土颗粒及土颗粒-水间的相互作用及相对运动:水的运动满足连续方程和N-S方程;土颗粒-水间的相互作用力作为外力施加到土颗粒上,颗粒体系的运动遵守经典力学定律,无需满足位移连续和变形协调条件。因此,PFC<2D>适合模拟软土地基堆载沉降过程,适合模拟土体堆载沉降的大位移与非线性特征,且计算速度较快。
以淮盐高速公路为工程实例,利用PFC<2D>对砂井地基堆载沉降过程进行了仿真模拟,模拟沉降值与实测值基本接近,孔隙水压力的变化规律与经典理论所述基本一致,模拟方法可为相关研究提供借鉴。
此外,建立了水位降深的理论模型,对水位变化进行了分析,讨论了计算深度的选取,分析了选用不同的簇单元尺寸对沉降模拟值的影响等,从多个角度验证了模拟方法及参数选取的正确性。