非均质地基中有埋深基础沉降变形分析

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摘 要：采用有限元方法，开发相应的用户子程序，将MohrCoulomb弹塑性本构与地基土体弹性模量随深度连续增加非均质地基模型相结合，分析了地基基础的埋置深度、地基的非均质性等因素对其沉降变形的影响。

关键词：非均质地基；MohrCoulomb；沉降；变形

中图分类号：U416.01 文献标志码：B

0 引 言

在上覆土压力作用下，地基土体模量随深度连续变化。以往，对这一问题多采用多层地基模型进行研究。Gibson[1]（1971）首次研究了地基土体剪切模量随深度连续变化（G（z）=nz）的地基模型，被称为“Gibson地基”。如果地基表面处剪切模量不为零（G（z）=G（0）+nz），则被称为“广义Gibson地基”。Pajapakse[2]（1990）研究了这种地基内部作用竖向荷载情况下的变形问题。这种地基模型虽然更符合地基实际条件，但这方面的研究并不充分[3]。

具有一定埋置深度的基础下地基的变形问题，在工程中有着广泛而重要的应用，长久以来得到了深入的研究[48]。但类似土体模量随深度连续变化的非均质地基中，存在埋深基础的变形问题，无论解析还是数值方法都尚未见到研究成果报道。

本文基于ABAQUS，通过用户子程序开发，实现了广义Gibson地基模型，并进一步引入修正的MohrCoulomb模型作为土体本构，分析了基础埋深、地基土体的非均质性等因素对基础变形的影响。

1 分析模型建立及验证

2 非均质地基弹塑性分析

土体采用修正MohrCoulomb模型，地基模型中，弹性模量随深度线性变化。取土体强度参数c=20 kPa，φ=18°，其他参数取值与上一节相同。圆形刚性基础半径为2 m，埋深为2 m，基础顶面中心处施加6 000 kPa集中荷载，接触部位采用摩擦接触，摩擦系数为04，约束刚性基础的转动以及地基两侧水平方向的位移和底部两个方向的位移。分析采用轴对称四边形单元，网格划分如图4所示。

3 结 语

（1） 首次将修正MohrCoulomb土体本构模型引入“广义Gibson”地基模型中，基于ABAQUS有限元分析平台，开发了相应的用户子程序，对有埋深刚性基础的沉降变形进行了分析。

（2） 随着基础埋深的增加，基础底面竖向位移相对减小，但此影响趋势随埋深增加而降低；深层土体的竖向位移规律与此相反，存在一个特定深度，此深度以下，基础埋置深度大的，相应土体竖向位移更大。

（3） 随着表征土体非均质性的参数m增大，竖向位移减小，但这种影响会随着m的增加逐渐减小。

参考文献：

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