无锡市生态岛沉降计算分析研究

摘 要：运用大型有限元分析软件ABAQUS，采用Mohr-Coulomb准侧作为土体的屈服准侧，模拟生态岛模型进行有限元分析计算，分析研究了在各种荷载作用下，生态岛的沉降，对生态岛的设计施工具有一定的参考作用。

关键词：有限元 生态岛模型 屈服准侧

1.工程概况

无锡市藕塘职教园区开发建设有限公司拟新建生态休闲岛工程。拟建场地位于无锡市惠山区藕塘镇境内，藕塘镇中心小学西侧、洋溪河南侧在建显山路两侧。拟建生态休闲岛由景观人工土坡、景观人工湖、配套建筑、直驳岸、天桥、龙桥、栈桥、拱桥、西桥等几部分组成。其中显山路两侧土坡高约8.5～15.5m不等；显山路两侧人工湖拟缓坡开挖，湖底最深处标高为-5.5m；配套建筑为单层，无地下室。

拟建场地以耕地、桃树林（未迁移）及民房为主（部分已拆除），勘察期间测得场地北侧洋溪河河道水面标高1.81m。场地西部、北部鱼塘大部分已填埋，东部J83孔附近水塘范围较小，水面标高约2.80m左右，水深约1m，淤泥厚约0.3m，对本工程影响不大。场地地面标高一般3.5～4.2m左右，场地地貌形态较为单一，位于长江三角洲冲湖积太湖水网平原区，地貌类型属古泻湖堆积的水网平原。

2.地基土的物理力学性质指标

本次勘察在现场进行了钻探取样、标准贯入试验、单桥静力触探测试。标贯成果为击数的算术平均值，靜力触探Ps值按各孔分层厚度加权平均。

室内土工剪切试验采用的是直剪快剪，提供抗剪强度C、Ф值为峰值强度。

各地基土层指标经综合分析后进行数理统计，并将各项指标列表于“物理力学性质指标统计表”、“土工试验成果报告表”、“分层土工试验成果报告表”、“综合固结试验成果图”、“工程地质剖面图”等。

各地基承载力特征值fa k按《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）以抗剪强度C、Ф值计算，并结合土工试验成果、静力触探Ps值、标贯击数，以及无锡当地经验综合考虑确定。各地基土层承载力见表1。

3.计算模型

本次数值模拟的生态岛高堆土的顶面高程为14.5m，地面高程为3.2m，最高点处堆土高为11.3m。模型地基的长度取为1050m，宽度取为480m。边荷载主要考虑临近生态岛高堆土的两座人工土坡和一个人工湖，人工土坡直接在相应位置上施加等效的荷载，人工湖在相应的位置挖除土方并考虑人工湖内的水重和水压力。模型地基左右及前后边界为垂直于该面的链杆约束，底面为固接约束。土体为弹塑性材料，假定服从Mohr-Coulomb屈服准则，由于土体自重产生的变形在施工前已基本完成，故计算中不计入地基土自重引起的应变。土体材料根据地质勘探报告中的相关数据进行定义。由于模型结构较不规则，为了有利于网格的划分，采用四结点线性四面体单元。

生态岛与地基三维有限元模型见图1，生态岛西南及西北侧施加人工土坡荷载的范围图见图2。

4.计算结果分析

按照上述计算模型和参数，对生态岛高堆土进行了空间有限元计算，主要对生态岛高堆土地基的沉降进行了分析研究，由此可以看出：生态岛高堆土地面沉降分布不均匀，地面最大沉降值约为85cm，道路中间比道路两侧的高程高出约15cm左右，存在反拱现象。

5.结论

目前，较多大型工程都是由于沉降过大，特别是不均匀沉降过大引起的，因此，合理控制沉降量十分重要。运用大型有限元分析软件ABAQUS软件模拟生态岛模型进行有限元分析计算，对生态岛基础进行了三维非线性有限元应变分析。计算结果表明，生态岛高堆土地面沉降分布不均匀，地面最大沉降值约为85cm，道路中间比道路两侧的高程高出约15cm左右，存在反拱现象。本次沉降计算反映出了生态岛各部位的沉降量，将对生态岛的设计施工具有一定的参考作用。

参考文献：

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