基于变模量本构模型的三维地基沉降计算分析

对于地质条件复杂的基础工程,传统的解析方法难以获得合理的地基沉降和应力结果,此时数值方法的可靠性显得尤为重要,而数值方法的关键是选择合适的本构模型。为此,选择参数少且较易准确获取的变模量本构模型,通过二次开发将其嵌入到FLAC3D中,依托荔湾大厦基坑工程,分析了大面积、大荷载、复杂地质条件下基底沉降、应力及底板弯矩分布特征,并与弹性本构模型结果和实测沉降值进行对比,证明变模量本构模型在三维地基沉降分析中的优越性和适用性。同时分析了基础形状、刚度、荷载大小和地层条件等对地基沉降和应力分布特征的影响。所得结论主要有:①复杂地质条件下,基于变模量本构模型所得三维地基沉降结果与实测结果吻合较好;②基础刚度或荷载较大时,弹性本构模型因无法考虑屈服后的应力释放问题,所得基底应力端部集中显著,结果失真,所获得的底板弯矩也过大,这容易造成地基承载可行性和基础结构可靠性的误判。变模量本构模型模量随应力水平实时调整,可有效模拟端部应力释放,可以提供较合理的地基沉降和应力分布结果;③对于不等厚不均匀地层,其沉降和应力分析时应避免采用弹性本构,确保工程评估的准确性。