王忠勝（遼寧省有色地質一〇五隊有限責任公司 遼寧 葫蘆島 125000）

0 引言

在建設工程中，特別是在鐵路工程建設中，路基填方壓實質量的檢測越來越重要。多年來，在鐵路工程施工中一直采用密實度法對路基填方壓實質量進行檢測、評價和控制。但是隨著高速鐵路和高速公路的發(fā)展，對路基質量的要求越來越高，僅用壓實密度法對路基填方壓實質量來評價已很難保證工程質量，難以滿足現代化施工的要求。因此，通過平板載荷試驗來確定和檢測地基承載力的方法，可以更全面地評估路基情況，其在實際中的應用也越來越重要。本文通過Abaqus分析和Plaxis分析對平板載荷試驗進行二維和三維分析，比較兩者分析結果，通過對比，選擇一種較好的軟件分析載荷試驗，進而提出，在施工前通過數值分析來模擬地基情況，以保證其可靠度。

1 Plaxis理論模擬

在Plaxis模型建立時，采用二位有限元分析模型，對于地基土分別采用線彈性模型和摩爾庫倫模型。

1.1 試驗概況

該試驗基坑內的土層主要物理性質指標見表1，土層分為5層，均為粉質粘土和粘土，載荷板尺寸為1200mm×1200mm×300mm。通過 Plaxis分析載荷試驗的地基承載力及沉降問題。

1.2 理論模型分析

在建立模型時，考慮土層3m為有限深度，其地基土參數見表1，荷載加載等級見表2，在對土層的參數進行設置后，進行模型網格的劃分，其計算模型以及計算后的輸出結果詳見圖1~圖3。

ω γ/% IP深度/m /(kN/m3) ds e ωL/%ωP α1-2Esl-2/MPa 0.0～0.5 15 20 2.7 0.56 26 16.59.5 0.18 9 0.5～1.0 15 20 2.7 0.56 26 16.59.5 0.18 9 1.5～2.0 15 20 2.7 0.56 26 16.59.5 0.18 9 2.0～2.5 15 20 2.7 0.56 26 16.59.5 0.18 9 2.5～3.0 18 20 2.7 0.56 27 15 12 0.11 13/%/(MPa-1)

表2 荷載加載等級

圖1 有限元計算模型

土體在加載過程中土體的總位移如圖2所示。

圖2 土體的總位移趨勢

土體在加載過程中破壞后的滑裂面如圖3所示。

圖3 加載后的土體滑裂面

2 Abaqus理論模擬

在Abaqus模型建立時，采用二位有限元分析模型，對于地基土分別采用摩爾庫倫模型。試驗概況與土層情況同1.1節(jié)。

在建立模型時，考慮土層3m為有限深度，其地基土參數見表1，在對土層的參數進行設置后，進行模型網格的劃分，其計算模型以及計算后的輸出結果詳見圖4~圖7。

圖4 模型網格劃分

圖5 模型不同土層的位移

3 理論模擬與實際實驗數據對比分析

在上面兩個數值模擬分析的同時，在試驗基坑內也進行了實際的載荷試驗，載荷板尺寸為1200mm×1200mm×300mm，通過得出的P-s曲線與理論模擬的曲線進行對比分析（詳見圖6、圖7）。

圖6 Plaxis數值分析與試驗數據對比

圖7 Abaqus數值分析與試驗數據對比

通過圖6、圖7中數值模擬分析數據與試驗數據的對比可以看出，二維軟件Plaxis的分析結果與實驗結果相差較大，雖然土體滑裂面與實際較相符，但最終沉降有所不同。不過Plaxis軟件得出的地基承載力特征值與試驗數據分析相符，后面加載導致P-s曲線不同的原因可能是土層參數設置較為保守，再者是滲透系數設置較大造成的，可適當調節(jié)參數進行計算；而對于Abaqus數值分析，分析過程中采用摩爾庫倫模型，模擬過程中需要的參數均可通過土工試驗得到，能更好地模擬實驗，而且從圖7數值分析數據與試驗數據的對比，可以看出模擬效果較好。

通過Abaqus分析，可以得到各個土層的位移情況，土層的壓密情況，從圖5、圖7中可以看出，載荷板下1.5m深度范圍內土層位移均較大。

4 結語

（1） 在采用數值模擬平板載荷試驗結果時，數值分析過程中土工參數的選擇應在實際土工參數的基礎上要盡量保證均勻。模擬和現場試驗有些差距，當土層分得更詳細，土體的參數更符合現場的情況下，模擬的效果會更好；

（2） ABAQUS和Plaxis軟件中可采用 Mohr-Coloumb模型，及ABAQUS中酷似goodman單元的庫侖摩擦單元模擬天然地基作用。

（3） 基于Plaxis、ABAQUS對天然地基平板載荷試驗進行的模擬，得出了較好的模擬效果，基本能模擬出現場的P-s曲線；

（4）在實際工程中通過載荷試驗確定地基承載力時，可以先通過數值分析的方法進行模擬，雖然模擬結果與實際試驗數據果會因土工參數、邊界條件等產生差別，但基本定性的結果和一些定量的結果是有的。

（5） 通過Plaxis與Abaqus的數值分析比較，Abaqus分析與實際結果更接近，而且是三維模式下的數值分析，更能體現出實際工程中對一些沉降位移的規(guī)律，Abaqus比Plaxis的模擬效果要更好。而Plaxis軟件更適合土以及樁的沉降模擬。