ABAQUS原始邓肯张模型在3D比奥固结沉降模拟中的应用

1、 模型建立

ABAQUS 原始邓肯张模型模拟3D比奥固结沉降的图1

建立一个10m*10m*10m的土体,干密度为1.8t/m3,水的容重为10kN/m3,假设地下水位与土体地面齐平,即土体为饱和土。


土体本构为原始邓肯张模型(duncan-chang model):该本构为非线性弹性本构,弹性模量和泊松比随着围压的变化而发生变化,包含11个材料参数,通过子程序UMAT使邓肯张模型的应力应变关系在ABAQUS中得以实现。


ABAQUS 原始邓肯张模型模拟3D比奥固结沉降的图2

模型边界条件:

1) 土体底部固定,四周边界仅允许发生竖向沉降位移,土体在自重及初始围压50kPa下进行预固结;

2) 模型只能通过表面进行排水;

3) 在取得地应力平衡后,在土体顶部施加200kPa压强使土体发生固结沉降。


模型初始条件:

1) 模型初始固结压强为50kPa,在自重(重力加速10m/s2)条件下,在ABAQUS中建立初始地应力平衡(即,初始有效应力平衡);

2) 模型初始孔隙率为1.5(即,初始孔隙率的平衡);

3) 模型假设孔压呈线性分布,顶面孔压为0,底部初始孔压为100kPa(即,初始孔隙水压力平衡);

4) 赋予模型状态变量:历史上最大的偏应力,固结应力和应力水平。



2、 模拟结果

ABAQUS 原始邓肯张模型模拟3D比奥固结沉降的图3

模拟结束时的孔隙水压力分布图




ABAQUS 原始邓肯张模型模拟3D比奥固结沉降的图4

模拟结束时的土体有效应力分布图



ABAQUS 原始邓肯张模型模拟3D比奥固结沉降的图5

土体表面的时间应变曲线



ABAQUS 原始邓肯张模型模拟3D比奥固结沉降的图6

土体表面的时间沉降曲线



ABAQUS 原始邓肯张模型模拟3D比奥固结沉降的图7

土体的初始固结压力(赋予土体的初始状态变量)


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