考虑桩体固结和土体渗透性抛物线分布固结解

在传统的复合地基固结理论中,等应变条件和桩土流量连续的假设之间存在着不一致的地方。为此,抛弃了桩土界面上水流量相等的假设,考虑了桩体径向渗流引起的桩体固结和变形,同时考虑了桩体施工扰动而造成的扰动区土体水平渗透系数抛物线分布的特点,给出了此类固结问题的控制方程和解答以及复合地基固结度的表达式,并对复合地基固结度的解进行了讨论,可以看出无论井径比(影响区半径和桩体半径之比)趋于1或无穷大,本文固结解均能退化到Terzaghi天然地基一维固结的解答。最后对本文的解和以往的解做了比较,结果表明:本文解给出的地基固结度比考虑扰动区土体水平渗透系数为直线变化或者保持不变的解给出的固结度更大;随着井径比的减小,本文解和以往的解得到的固结度差值变大。     

不排水桩复合地基固结解析解

以轴对称固结模型为基础,得到了不排水桩复合地基固结问题的控制方程,从理论上证明了不排水桩复合地基土体内只会产生竖向渗流,而且桩体施工扰动造成的扰动区土体径向渗透系数变化对地基固结不产生影响。然后分别给出了外部荷载瞬时施加和单级施加两种情况下的地基固结解析解,最后对不排水桩复合地基的固结性状进行了分析。结果表明：不排水桩复合地基的固结速率大于天然地基而又小于散体材料桩复合地基的固结速率;随着井径比（影响区与桩体半径之比）的减小或桩–土压缩模量比的增大,地基固结速度加快;井径比对地基固结的影响存在一个最佳值,大于该值,地基固结速率没有明显变化;加载历时对地基的固结影响较大,加载历时越久,地基固结越慢。     

水平向渗透系数变化条件下散体材料桩复合地基固结理论研究及分析

 建立考虑排水影响区土体水平向渗透系数因施工扰动影响而逐渐变化的散体材料桩复合地基的固结定解问题,并求出其一般解。基于实际工程中桩体施工对扰动区土体水平向渗透系数影响的复杂性,选择排水影响区土体水平向渗透系数沿径向分布的3种特殊情况,给出相应特解。根据解析解结果,通过编程计算,绘制出主要因素对复合地基固结过程的影响曲线图,分析排水影响区土体水平向渗透系数变化对散体材料桩复合地基固结性状的影响。研究结果表明：土体渗透性变化对复合地基固结影响显著,桩体施工对周围土体扰动越大,复合地基固结会越慢;考虑土体水平向渗透系数变化的散体材料桩复合地基固结理论较现有的复合地基固结理论更接近实际情况。     

不排水桩复合地基非线性固结解析解

考虑桩土模量比随固结而不断变化,在等应变条件下,通过理论推导,得到了适用于不排水桩复合地基的非线性固结解析解,并进行了地基固结性状分析。结果表明:土体压缩指数与渗透指数比值越小,地基固结越快,当比值等于1时,地基非线性固结解与线性固结解不相等,而是非线性固结度始终小于线性固结解;另一方面,考虑桩土模量比随固结变化情况下地基固结比假设桩土模量比不变情况下固结要慢,并且压缩指数与渗透指数比值越大,桩土初始模量比越大,两者差距越大。因此,对不排水桩复合地基,假设桩土模量比不变高估了地基的固结度,对工程安全不利。     

真空联合堆载预压下竖井地基固结解析解

考虑真空度沿竖井的发展是一个深度的函数,同时堆载所引起的附加应力既随时间变化也随深度变化,还考虑了地基的径竖向渗流以及扰动区土体水平渗透系数的3种变化模式,推导了真空联合堆载预压下竖井地基固结度的一个较普遍的解析解,并分析了在真空度沿竖井线性下降,堆载线性施加和附加应力沿深度梯形分布等情况下的地基固结性状。结果表明,荷载线性施加时,真空度对地基固结度有较大影响,真空度越大,沿深度衰减越慢,固结越快;而在荷载瞬时施加时,真空度对固结度没有影响。在地基井径比和水平渗透系数与竖向渗透系数之比较小时,地基的竖向渗流对地基的固结度有较大的影响。     

考虑桩土侧向变形的复合地基固结解

在竖向变形相等的条件下,同时考虑了桩、土在固结过程中发生竖向和侧向变形、土体中的径向和竖向渗流以及土体水平渗透系数的3种变化模式,给出了此类复合地基固结问题的解析解,并对该解和不考虑桩、土侧向变形的现有解答进行了比较,最后对地基的固结性状进行了参数敏感性分析.结果表明:考虑桩体的侧向变形会降低地基的固结速率;桩、土的泊...     

应力变化的真空-堆载预压下竖井地基固结分析

考虑真空度沿竖井线性减小、堆载所引起的附加应力随深度变化以及地基涂抹区水平渗透系数呈线性变化,推导了附加应力变化的真空-堆载预压下竖井地基固度的一个解析解,并分析了地基固结性状。分析结果表明,在荷载瞬时施加时,真空预压的大小及沿竖井的衰减快慢对地基的固结速度没有影响;在单面排水条件下,竖井地基顶面的附加压力越大,固结越快;在地基井径比和水平渗透系数与竖向渗透系数之比较小时,地基的竖向渗流对地基的固结度有较大的影响。     

变附加应力条件下考虑桩体二维井阻作用的复合地基固结解析理论研究

 通过在现有解的形式基础上增加一个二次多项式,提出一种新的复合地基固结解的形式及解答方法,推导得到地基附加应力既随时间变化也随深度变化条件下考虑桩体竖向及径向二维井阻作用的散体材料桩复合地基固结解析解,通过退化、与已有解的比较等方法对解进行分析验证。结果表明,现有的瞬时荷载下考虑桩体径竖向渗流的解、考虑桩体竖向渗流与变形协调的解、太沙基一维固结解等都是本文解的特例,这说明本文解的正确合理性。地基加载历时越长,固结越慢;地基底部附加应力越小,固结越快;考虑桩体径竖向二维井阻时地基固结比只考虑竖向井阻时慢,桩径比越小,桩体渗透系数越小,两者的差异越大。本文解的表达形式及解答方法,为复合地基固结度的求解提供一种新的思路,发展和完善了现有的复合地基固结理论。     

考虑施工扰动和荷载效应的复合地基固结解

在等应变条件下,考虑了土体水平渗透系数受到桩体施工的扰动而沿着径向逐渐变化和地基中的附加应力沿深度线性分布的特点,采用由平衡条件和等应变假设得到的新的初始条件,给出了土体和桩体的超静孔压解,并分别给出复合地基按应力和按变形定义的总平均固结度。最后分析了附加应力分布形式、扰动区大小及扰动区土体渗透系数的变化对地基固结性状的影响,并将本文结果和已有的结果做了比较。结果表明:按应力和按变形定义的地基的总平均固结度相等;地基的固结随着地基顶面和底面处的附加应力之比的增大而加快,当附加应力呈倒三角分布时固结最快,正三角最慢;扰动区越大或者扰动区土体渗透系数沿径向减小的越快,固结越慢。     

三角形循环荷载下软粘土非线性解

通过假定土体中的初始有效应力沿深度均匀分布,以及固结过程中土体渗透性的降低与压缩性的减小成正比,得出了低频三角循环荷载下单层地基一维非线性固结的解析解。     

珠江三角洲软土工程特性的微观机理探索

通过对珠三角典型软土样固结过程的微观结构观测、压汞分析和矿物成分分析,定量研究不同固结荷载下软土的微孔隙形态、尺度分布、颗粒定向性等微观参数随荷载的变化规律。研究表明,固结压力将显著改变软土的孔隙尺度分布、颗粒的定向性,以致改变土体的压缩性和渗透性。固结前期孔隙尺度较大,颗粒排列较紊乱,压缩系数和渗透系数较大并随固结压...     

基于非Darcy渗流的饱和黏土一维非线性固结分析

在考虑土体变形非线性的基础上,引入描述非Darcy渗流的Hansbo方程,修正饱和黏土一维固结方程,并采用有限差分法对该方程进行求解。通过与Davis和Raymond一维非线性固结理论解析解的对比,证明本文数值方法的有效性。在此基础上,探讨土体非Darcy渗流参数、压缩指数以及地面荷载值对固结过程的影响。计算结果表明,非Darcy渗流延缓饱和黏土中孔隙水压的消散速率和地基沉降速率,且随着压缩指数与渗透指数之比c或非Darcy渗流参数m和i1的增大,孔压消散速率和地基沉降速率都变慢,即不考虑渗流非Darcy特性的固结分析将会高估孔压消散速率和地基沉降速率,而地面荷载对固结进程的影响则与固结时间和压缩指数与渗透指数的比值有关。     

考虑桩体径竖向渗流的碎石桩复合地基固结解析解

提出一种新的复合地基固结度求解方法及表达形式,推导得到了考虑桩体及土体的径竖向渗流,上部荷载分级逐渐施加,扰动区渗透系数呈线性变化等因素的一个较全面的散体材料桩复合地基固结解析解。通过退化、与已有解的比较等方法对解进行了分析验证。结果表明,现有的单级荷载及瞬时荷载下考虑桩体径竖向渗流的解、考虑桩体竖向渗流与变形协调的解、太沙基一维固结解等都是解的特例,这说明了解的正确合理性,发展和完善了现有复合地基固结理论。不考虑桩体径向渗流会高估地基固结速度;地基加载过程越缓,地基固结越慢。提出的求解方法,为复合地基固结度的求解提供了一种新的思路。     

路堤下等应变复合地基的固结分析

 路堤下等应变复合地基固结沉降时,桩间土承担的荷载向桩体转移,桩土总应力不断变化,超静孔压增减量不等于有效应力增减量。考虑桩土总应力的变化、竖向排水体的压缩和孔隙水压力、桩体的排水性能、桩与排水体的距离等对复合地基的固结产生的影响。推导考虑桩体排水性能、桩土荷载转移、排水体压缩性和井阻的路堤下复合地基孔压、固结度、桩土应力比的解析解。固结分析表明,不透水桩可以加速地基固结,透水桩可能减缓固结,复合地基固结的快慢受桩身固结系数影响很大,高固结系数桩复合地基固结度大于小固结系数桩复合地基。     

考虑土体三维强度特性的静压桩周超孔压解析及演变

 将饱和黏性土中静压沉桩过程近视看作柱孔不排水扩张问题,在充分考虑土体三维强度特性的条件下采用SMP准则改进的修正剑桥模型,推导得出柱孔扩张引起超孔压的基本解答。在此基础上,考虑桩周土竖向和径向固结,建立空间轴对称固结方程的定解条件,采用分离变量法求得桩周超静孔隙水压力消散的级数解答。分析桩周土体超静孔隙水压力随时间和空间的演变规律,揭示应力历史、径向和竖向固结系数以及剪切模量等因素对初始超孔压的产生和随后的固结速率的影响规律,并通过实例验证本文解答的合理性和适用性。通过与现场实测对比,本文解答较好地反映了静压桩周土体超静孔隙水压力的演变规律。此外,桩周土体的超静孔隙水压力随距桩侧径向距离增大呈对数衰减。剪切模量和竖向固结系数对桩周土体固结速率影响较小,而土体超固结比和径向固结系数对固结速率影响较为显著,表明超孔压消散主要发生在径向。研究成果对静压桩承载力的确定具有一定的指导意义。     

非瞬时加载下土工袋装砂石桩复合地基固结解析解

 针对土工袋装砂石桩复合地基,推导非瞬时加载情况下土工袋装砂石桩复合地基固结度的解析解。该解析解不仅同时考虑了桩体和土体的径向和竖向变形,而且考虑了桩体和土体的径向和竖向渗流。在通解的基础上,给出了附加应力线性施加并沿深度梯形分布情况下的固结度计算公式,并通过将土工袋装砂石桩复合地基退化为普通砂石桩复合地基与已有固结理论的计算结果做比较。结果表明,由于采用了桩土体积应变的完整解答,本文计算的固结速度要比已有固结理论的计算结果小。     

海积软土渗透性变化及固结分析

如何提高软土地基固结沉降计算的准确性是当前急需解决的难题之一。海积软土性状特殊,具有固结变形量大,固结过程中压缩性、渗透性发生较大变化的特性。针对海积软土,研究其固结过程中渗透固结性质的变化规律是提高其地基固结沉降计算准确性的关键。本文以深圳前海湾海积软土为例,通过试验和分析,对目前常用的软土渗透性计算公式是否适用于海积软土进行了检验,提出了适合海积软土渗透系数计算的经验公式,在此基础上进行了考虑固结系数变化时的一维固结计算,用试验数据对计算得到的固结曲线的合理性进行了验证,并将计算结果与工程中基于Terzaghi固结理论的分析结果进行了比较。试验结果和计算结果表明,所提出的渗透系数计算公式对海积软土合理,方法实用;海积软土固结过程中固结系数变化较大,应发展考虑固结系数变化时的固结分析方法;工程中进行海积软土固结分析时应根据实用固结压力情况及不同的试验方法合理地取用固结系数。     

多层渗透各向异性地基非轴对称固结分析

从渗透各向异性非轴对称固结基本方程出发,通过引入Fourier级数展开,对时间t、坐标r的Laplace-Hankel变换,再对坐标z的Laplace变换,得到四元一次方程组,解此方程组,并进行Laplace逆变换,得到了单层渗透各向异性地基非轴对称固结问题的传递矩阵,然后利用传递矩阵法,结合层间连续性条件和边界条件,得到了多层渗透各向异性地基非轴对称固结问题在积分变换域内的解。最后应用Laplace-Hankel逆变换技术得到非轴对称固结问题在物理域内的理论解;并编制出相应的计算程序,进行数值计算和分析,以讨论渗透各向异性对地基固结的影响。     

基于GDS固结仪的吹填淤泥非线性渗透性及参数测定

 吹填淤泥具有高含水量、高压缩性、低渗透性等特性,因形成条件与应力历史等不同,表现出与一般软黏土不同的渗透特性,很难利用常规渗透试验仪测定渗透系数。GDS固结仪可克服现有渗透试验仪的缺陷,在吹填淤泥非线性渗透特性研究及参数测定方面具有很大的优势。采用GDS固结仪对深圳前湾吹填淤泥进行固结渗透试验,对软黏土常见的4种渗透系数与孔隙比之间的非线性关系进行回归拟合,获得相应的拟合参数。结果表明：(1) 在6～400 kPa的固结压力下,吹填淤泥的渗透系数随固结压力的增加呈非线性变化,降低1～2个数量级;(2) 4种渗透系数与孔隙比之间的非线性渗透关系对于深圳前湾吹填淤泥都是适合的,其中渗透系数与孔隙比之间的幂函数关系,拟合程度最好,形式简单,成为吹填淤泥等超软土大变形与非线性固结性状数值分析首选的非线性渗透关系。     

吹填淤泥自重固结性质试验研究

大变形自重固结理论可广泛应用于堆场设计和堆场吹填淤泥处理等方面,但对于沉积柱试验中淤泥的自重固结性质,尤其是非线性压缩关系和非线性渗透关系,并没有进行详细深入地研究。利用研制的沉积固结试验方法研究了太湖和白马湖吹填淤泥的自重固结性质。该方法由沉积柱、孔隙水压力测试装置和分层真空取样装置组成,利用该方法可得到淤泥自重固结过程中泥水界面、超静孔隙水压力、密度、有效应力、颗粒分布、压缩关系和渗透关系等参数的变化规律。压缩关系试验结果表明:两种淤泥压缩关系是非线性的。在较低的有效应力时随有效应力的增大孔隙比迅速减小,在较高的有效应力时随有效应力的增大孔隙比减小趋势趋缓。存在一个有效应力的分界点,低于此点不同时间时有效应力与孔隙比的关系较为分散,此时淤泥的压缩性很大,高于此点不同时间时有效应力与孔隙比的关系可认为是唯一的。两种淤泥渗透关系是非线性的。淤泥的非线性压缩关系和渗透关系可采用幂函数关系。