GEO5如何模拟有排水板的固结分析

　　针对有排水板的固结分析，GEO5「岩土工程有限元分析」中的「固结分析」不直接提供排水板选项，但是可以通过其他方式计算此类项目，思路如下：
　　1）在建模阶段，利用「自由点」和「自由线」功能模拟排水板的位置并定义好排水板和土体的接触类型；
　　2）在工况1初始地应力分析中，应用「接触面」定义好排水板的相关参数，进行初始地应力分析。
　　3）建立其他新工况，进行固结分析。
　　以下将举例说明有排水板的建模过程。

1、建模
　　打开「GEO5岩土工程有限元分析」模块，在分析设置界面中选择项目类型为平面应变分析，分析类型选择固结分析，混凝土结构设计选择中国规范GB50010-2010，计算方法选择自重应力法，如图1所示。

图1 分析设置

　　 在多段线、岩土材料、刚性材料中输入相关参数后，将岩土材料指定给相关土层。

　　 点击接触面类型，添加排水板与土体之间的接触类型，添加结果如图2所示。

图2 定义排水板接触面类型

　　点击进入自由点和自由线界面，用自由点和自由线模拟排水板的位置，结果如图3所示。
　　加密之后启动网格生成，结果如图4所示。

图3 自由点、自由线定义排水板位置

图4 模型网格生成

注：有限元固结分析计算速度较慢，为了加快计算速度，网格划分不宜过密。

2、初始地应力分析
　　添加工况阶段1，冻结上部堆载区域，输入地下水位信息，如图5所示。

图5 初始地下水位

　　点击接触面，定义排水板性质，如图6所示。

图6 在接触面界面定义排水板性质

注：排水板的渗透性选择部分渗透，为了较好的模拟排水板的排水效果可输入较大的渗透系数。
　　点击线支座界面定义好边界性质，如图7所示。

图7 在线支座界面定义边界条件

　　点击分析，进行初始地应力分析，孔隙水压力u如图8所示。

图8 初始空隙水压力u图

3、固结分析
　　点击添加工况2，激活堆载体，将固结时间设置为1天，如图9所示。

图9 固结时间设置

　　点击开始分析，孔隙水压力u如图10所示，z向位移图如图11所示。

图10 无超载、固结时间为1天的孔隙水压力u图

图11 无超载、固结时间为1天的z向位移图

　　点击添加工况3，在坡顶添加条形超载，如图12所示，此阶段固结时间为10天。

图12 添加条形荷载

　　点击开始分析后，孔隙水压力u如图13所示，z向位移图如图14所示。

图13加入条形超载、固结10天后的孔隙水压力u图

图14加入条形超载、固结10天后的z向位移图

　　点击添加工况阶段4/5/6，分别分析固结时间30天、1年和10年的固结情况。
　　对比相同相同条件下，有排水板和无排水板的固结情况可知：加入排水板后，排水板周围水压力分布明显增大，在一定情况下增加了固结速度，z向位移比无排水板的位移大。但当固结时间很长时，例如10年，固结分析的结果基本趋向一致。说明排水板只影响固结时间，不影响最终固结结果.
　　附GEO5有限元模拟加排水板的固结分析案例源文件

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