考虑温度耦合效应的竖井地基固结有限元分析

针对塑料排水板(pvd)安装热源能提升pvd性能、加速竖井地基固结这一工程现象，基于热-水-应力(t-h-m)三场全耦合的有限元方法来模拟利用热源进行地基处理新技术(pvtd)。首先，以微分形式与等效弱形式分别给出t-h-m耦合控制方程，并推导出其有限元方程组。然后在多场耦合有限元软件中建立饱和土的t-h-m全耦合模型，并通过与已有解析解比较，验证了模型正确性。最后，对一个经典有涂抹区的竖井地基算例，分不耦合温度(ut)、耦合温度但不考虑其对饱和土物性影响(ct)、耦合温度考虑温度对饱和土渗透性影响(ctp)3种情况进行固结计算分析。研究结果表明，相对于无热源竖井地基，ct情况下由于热源产生的附加孔隙水压力，固结速度略有下降；ctp情况下，由于热源有效改善涂抹区的渗透性能，竖井地基固结速率明显加快。上述研究结论从理论上较好地阐明了pvtd的作用机制。