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大体量高填方沉降数值模拟分析(论文).pdf

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2023·2·Building Construction 406 大体量高填方沉降数值模拟分析 皮亚东 1 杨 明 2 赵 帅 1 徐 帆 1 何鸿烈 1 1. 北京金港场道工程建设有限公司 北京 100070;2. 中建八局西北建设有限公司 新疆 乌鲁木齐 830018 摘要: 以乌鲁木齐国际机场改扩建项目高填方填筑为例,对填筑体沉降机理、沉降原因进行分析,通过前期试验段沉 降数据与FLAC - 3D有限元软件对当期高填方填筑体数值模拟分析进行对比,预测沉降变化趋势,达到数值模拟分析指 导实际施工的目的。 关键词: 高填方;沉降变形;数值模拟;沉降预测 中图分类号: T U 753 文献标志码: A 文章编号: 1004- 1001(2023)02- 0406-0 3 DOI: 1 0.1 4144/j. c nki. jz sg .2 023.0 2.0 46 Numerical Simulation Analysis of Large Volume High Fill Settlement PI Yadong 1 YANG Ming 2 ZHAO Shuai 1 XU Fan 1 HE Honglie 1 1. Beijing JingangChangdao Engineering Construction Co., Ltd., Beijing 100070, China; 2. China Construction Eighth Engineering Bureau Northwest Construction Co., Ltd., Urumqi 830018, Xinjiang, China Abstract: T akin g th e h ig h fill o f U ru m qi In te rn atio nal A ir p ort R econstr u ctio n a nd E xp ansio n P ro je ct a s a n e xa m ple , th e s e ttle m ent m echanis m a nd c ause s o f th e fillin g b od y a re a naly ze d . T he s e ttle m ent d ata o f th e e arly te st s e ctio n is c om pare d t h e n um eric al s im ula tio n a naly sis o f th e c urre nt h ig h fill b od y u sin g th e F LA C -3 D fin it e e le m ent s o ftw are , th e s e ttle m ent c hang e tr e nd is p re d ic te d , s o as to a chie ve th e p urp ose o f n um eric al s im ula tio n a naly sis to g uid e th e a ctu al c onstr u ctio n. Keywords: h ig h fill; s e ttle m ent d efo rm atio n; n um eric al s im ula tio n; s e ttle m ent p re d ic tio n 建 第2、 第3这 2条 跑道,其中第2跑 道长3 6 00 m 、 宽60 m 。 飞 行区道面影响区填方属于高填方工程,场区最大填 方 高度达60 m , 平均填筑高度近40 m , 土方工程量约1.8 6 亿 m 3, 填料采用级配较好圆砾,采用振动碾压分层施工, 以 固体体积率为压实指标,其中道基顶面高程以下0~ 0.8 m 范 围内要求固体体积率不小于86% , 道基顶面高程以下0.8 m 至 填筑高度范围内要求固体体积率不小于85% 。 土基顶面以 下 3 m 范 围内的填筑体应进行满夯或冲击碾压补强处理。 2 沉降数值模拟 2.1 FLAC有限差分法 FLA C- 3 D 软 件的基本原理即拉格朗日差分法。拉格朗 日 法源于流体力学。在流体力学中有2种 主要的研究方法, 一 种是定点观察法,亦称欧拉法;另一种是随机观察法, 称 为拉格朗日法。后者是研究每个流体质点随时间内的运 动 轨迹、速度、压力等特征。把拉格朗日法移植到固体力 学 中,把所研究的区域划分成网格,其节点就相当于流体 质 点,然后按时步用拉格朗日法来研究网格节点的运动, 这 种方法就是有限差分法。 2.2 数值模型建立 1) 模型建立及边界 设定。二维纵断面计算模型采用 1 ∶ 1的 比例建立,与实际地质模型保持一致,根据第2跑 道 中线纵断面图建立数值计算模型,边界条件为模型的侧 对 于土方填筑施工,尤其是高填方填筑施工过程中及 完 成后,均应建立沉降检测机制,一方面,可以根据监测结 果 分析土体内部的应力、应变场等变化趋势,为场地施工过 程 、完成后的沉降、稳定性评判提供依据,进而掌握填筑体 的 变形与稳定性发展规律,对高填方填筑体工后沉降及差异 沉 降做出科学的预测 预报,这对于缩短施工工期、提高施工 效 率具有重要意义;另一方面,可以检验高填方填筑经过地 基 处理后的加固效果,对工程高填方边坡坡面和填筑体的 变 形与稳定性评价和经验总结提供依据 [1 -6 ] 。 基于以上2个 目 的 ,本文从实际出发,通过对场区内高填方填筑体实际沉降 结 果与数值模拟结果进行结合,讨论填筑体数值模拟沉降与 实 际沉降之间的关系,最终讨论通过数值模拟尽可能准确地 预 测填筑体沉降值并指导实际施工的意义。 1 工程概况 乌 鲁木齐国际机场北区改扩建项目海拔高程610~ 6 40 m , 地形较平坦。在50 m 勘 察深度范围内未见地下水, 地 下水水位为80~ 120 m 。 机场以4F 标 准进行规划建设,新 作者简介:皮亚东(1986— ),男,本科,高级工程师。 通 信地址:新疆乌鲁木齐市水磨沟区南湖西路200号 顺城 大 厦2楼 技术质量部(830018) 。 电 子邮箱:3175963872@ qq.c o m 收 稿日期:2022-1 1-0 2 科学研究 SCIENTIFIC RESEARCH 建筑施工·第45卷·第2期 407 面设置外法向的滑动支座,即水平方向位移约束、竖
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