黏土地基随着我国基础建设向复杂化、大体量、节能环保等方向发展,填海造城、淤泥质地基处理、垃圾填埋等新兴领域将对地基沉降度以及精度控制要求越来越高。然而,由于土颗粒形状不规则、级配问题等导致研究还不够成熟。本文旨在通过试验和有限元软件分析相结合的方法,对饱和土地基沉降的相关性能进行研究。土颗粒是构成饱和地基的重要基础,因此无论用何种方法分析饱和地基时,均不能忽视土颗粒的物理性质。用传统方法计算时均假设土是均质、各向同性的,不考虑实际土颗粒的粒径和形状,与实际情况不符。本文采用了相同不规则度的不同形核点数的Voronoi网格划分模拟了实际土颗粒的形状,建立有限元模型并进行数值分析,并与试验结果进行对比分析。Voronoi模型在地理信息系统、无线电蜂窝网格、混凝土的随机骨料、泡沫金属等研究领域得到了广泛的应用,由于可以根据已知条件便于对不规则度、形核点数和相关力学性质进行求解,引起学者的广泛关注。国内外学者对Voronoi模型不规则度和不同形核点数对土颗粒沉降的影响展开了研究。虽然对饱和地基沉降的研究有了长足的进展,但多是基于宏观的研究,对土颗粒的研究还不够系统。为更加系统地进行土颗粒在沉降过程的研究,本文对饱和地基竖向加载下受力性能做了部分探索工作。主要完成以下几方面的工作:(1)饱和高岭土与褐土的固结试验。确定土样的比重、初始含水量、液限与塑限、最大干密度与最佳含水率,按照要求进行制饱和,记录试样使用固结仪在不同级荷载相同固结时间下的数值,并处理数据得到相应的固结度。(2)ABAQUS有限元软件分析。结合构件已有试验结果,采用ABAQUS有限元分析软件,对常规ABAQUS数值模型和相同不规则度的不同形核点数的Voronoi模型进行数值模拟分析。考察饱和地基沉降实测值与分析值的吻合程度,验证有限元分析的可行性。结果指出运用ABAQUS有限元分析软件所得的不同形核点数的Voronoi模型位移模拟值与试验实测值相近,吻合度比较好,说明应用该模型进行饱和地基的沉降的模拟计算是可行的。