任意荷载下连续排水边界分数阶黏弹性地基一维固结模型

以基于Caputo分数阶导数的弹壶元件修正Kelvin模型来描述饱和土体一维固结的力学行为,并引入连续排水边界条件,通过Laplace变换,联立求解得到任意荷载下连续排水边界分数阶黏弹性地基有效应力及固结沉降的解析解。采用Laplace逆变换,获得了其时域内的理论解,并分析了梯形循环荷载及施工荷载作用下相关参数对固结沉降的影响。研究结果表明：循环荷载作用下,黏土地基的沉降变化呈振荡增长,且振荡幅值随着边界透水性的增大而增大;分数阶次α增大,使固结前期沉降速率减慢,而在固结后期,α值对沉降的影响正好相反;循环荷载下沉降变化曲线的振荡幅值随着分数阶次α的增大而减小。此外,一维固结沉降的发展还与土体力学参数及荷载参数相关,弹性模量E越大,最终沉降量越小;黏弹性体的延迟时间F越大,固结沉降变化越慢。     

任意荷载下连续排水边界分数阶黏弹性地基一维固结模型

以基于Caputo分数阶导数的弹壶元件修正Kelvin模型来描述饱和土体一维固结的力学行为,并引入连续排水边界条件,通过Laplace变换,联立求解得到任意荷载下连续排水边界分数阶黏弹性地基有效应力及固结沉降的解析解。采用Laplace逆变换,获得了其时域内的理论解,并分析了梯形循环荷载及施工荷载作用下相关参数对固结沉降的影响。研究结果表明:循环荷载作用下,黏土地基的沉降变化呈振荡增长,且振荡幅值随着边界透水性的增大而增大;分数阶次α增大,使固结前期沉降速率减慢,而在固结后期,α值对沉降的影响正好相反;循环荷载下沉降变化曲线的振荡幅值随着分数阶次α的增大而减小。此外,一维固结沉降的发展还与土体力学参数及荷载参数相关,弹性模量E越大,最终沉降量越小;黏弹性体的延迟时间F越大,固结沉降变化越慢。     

基于非局部Biot理论的循环荷载下饱和土地基动力特性研究

为探究循环动荷载下,孔隙尺寸对饱和土地基动力特性的影响,利用虚位移原理及Newmark积分法对非局部Biot模型进行了空间及时间离散,并采用有限单元法编制了循环荷载下饱和土地基动力响应的计算程序。将该程序计算得到的饱和土一维固结结果和二维单相弹性地基的动力响应结果与已有文献对比,验证了该程序的正确性。研究了循环荷载下孔隙尺寸效应对一维饱和地基,二维饱和地基及饱和路基动力特性的影响。结果表明：荷载频率较高时,随着非局部参数的增加,饱和土地基的动力响应明显滞后,孔隙尺寸效应对饱和土地基动力响应的影响明显,即荷载频率较高时,孔隙尺寸效应不可忽略。     

和土体中线弹性连续屏障的隔振分析

基于Biot波动理论,推导了饱和土中S波入射线弹性固体连续屏障时反射P1波、P2波、S波的反射系数与透射S波、P波的透射系数的解析解。进行算例分析,得出各反射透射系数与线弹性固体连续屏障密度、泊松比及弹性模量的关系。结果表明：线弹性固体隔振结构密度对P1波和P2波反射系数基本无影响;而随着线弹性固体隔振结构密度的增大,S波的反射和透射系数及P波的透射系数均逐渐减小,且渐趋稳定;线弹性固体连续屏障泊松比和弹性模量的变化对P1波P2波反射系数及P波透射系数基本无影响,而对S波的反射系数和透射系数影响较大,S波的反射系数随着线弹性固体连续屏障的泊松比和弹性模量的增大而增高,S波的透射系数随着泊松比的增大而减小,随着弹性模量的增大而增大。     

基于非局部Biot理论下饱和土中深埋圆柱形衬砌对平面弹性波的散射

基于Biot饱和多孔介质理论和非局部弹性理论,构建了非局部Biot运动方程及本构方程。利用波函数展开法及饱和土与衬砌边界连续条件和衬砌内边界自由边界条件,求解了饱和土体中圆柱形衬砌对平面波散射问题的解析解。并通过将该解退化为单相介质中及经典Biot理论下衬砌对平面P波散射稳态解,验证了计算结果的正确性。研究结果表明,衬砌内边界及外边界动应力集中因子均随非局部因子的增大而减小;隧道内边界动应力集中因子分布曲线随非局部因子的减小而扩大;当入射波频率大于0.045 MHz时,饱和土中空隙尺寸及空隙动力的影响将不可忽略;非局部因子一定时,衬砌外径与内径比越大则衬砌内边界动应力集中因子越大,且当衬砌较薄时,衬砌内边界动应力集中因子可能产生负值。     

弧形地连墙侧位移计算的新方法

地下连续墙具有施工振动小、墙体刚度大、整体性好及施工速度快等优点,因而被广泛应用于深基坑开挖围护结构工程中。弧形地连墙属于空间板架结构,从经典薄壳理论着手,推导出静力平衡微分方程,提出了弧形地连墙侧位移计算的新方法。以南昌市红谷隧道东岸深基坑弧形地连墙为例,利用此新方法计算其侧位移,并与监测数据对比,探讨该方法的可行性和计算精度问题。结果表明:使用该方法来计算弧形地连墙的结果与监测结果在趋势上是一致的,且数值上相差不大,说明用这种方法来计算是可行的,并且计算跨中位置的侧位移比端部位置的更吻合实测值。