变荷载下竖向排水井地基粘弹性固结沉降解析解

就实际工程中荷载逐渐施加情况下的竖向排水井地基粘弹性固结问题进行了研究,给出了相应的解析解,根据该解,通过编程计算,探讨了变载下竖井地基粘弹性固结的一般规律.并应用本文提出的理论对工程实例进行了分析.揭示了粘弹性参数和加载历时对固结过程的显著影响和在实际工程当中考虑这些因素的必要性.     

未打穿竖向排水井地基固结理论

研究了单面排水条件下未打穿竖向排水井地基的固结问题,通过在排水井底面以下土层中设置虚拟排水井,得到了能考虑该土层三维渗流的解析解,这也是迄今与实际情况最接近的未打穿排水井地基固结解。根据所得解编制了计算程序,分析了未打穿竖向排水井地基的固结性状。并基于此解,对现有相关近似计算方法和解作了较完整的比较和讨论。     

含竖向排水体地基固结变形问题研究综述

综述了现有的含竖向排水体地基固结变形计算方法,包括解析解法和数值解法,归纳了计算参数的研究现状,并对存在的不足之处做出总结,旨在更好地确定处理后的地基在满足规定时间内完成所需固结量的条件下,竖向排水体的数量和间距。     

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。     

等应变条件下的砂井地基固结解析理论

本文建立了等应变条件下较为完善的打穿软粘土层的砂井地基固结解析理论,该理论较同样条件下现有理论更接近自由应变条件下严密的但极其复杂的解析理论。文中对巴隆(R.A.Barron)理论和汉斯(S.Hansbo)理论作了详细的分析和讨论,阐述了考虑井阻作用时巴隆理论的不合理性和汉斯理论的近似性。最后根据本文理论编制了可用于IBM-PC微机的绘图软件,绘制了常用砂井的平均径向固结度-径向固结时间因子等曲线。利用这些曲线,能较方便地进行考虑井阻作用和涂抹作用的砂井地基设计。     

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。     

刚性基础下组合渗流碎石桩–不排水桩复合地基固结分析

基于等竖向应变假设,考虑桩碎石桩的径、竖向井阻和不同桩体周围的涂抹效应,推导出瞬时加载条件下碎石桩–不排水桩复合地基的固结控制方程,在单面排水条件下建立相应的固结解析解,包括复合地基整体平均固结度解答。将解析解计算出的复合地基固结速率与有限元数值解进行比较,验证解析解的合理性。利用建立的固结解析解进行参数分析,获得组合渗流碎石桩–不排水桩复合地基的固结特性。结果表明:在桩体置换率相等的条件下,碎石桩–不排水桩复合地基的固结速率远大于不排水桩复合地基,略小于碎石桩复合地基。碎石桩–不排水桩复合地基的固结速率随碎石桩和不排水桩置换率和压缩模量的增加而增大。碎石桩直径较大时复合地基固结速率随碎石桩径、竖向井阻的增加而减小,碎石桩直径较小时径向井阻的影响可以忽略不计。不排水桩桩侧土的扰动对复合地基固结速率的影响很小,实际工程设计中可以忽略不计。     

堆载预压径竖向固结等体积应变解答

现有的含竖向排水体地基固结问题的解析解答大都是在传统的等竖向应变假设基础上建立的,而且在考虑涂抹区土体的渗流和压缩作用方面,还没有真实地体现出涂抹区土体的竖向渗透系数和体积压缩系数,其对地基固结的影响也尚不明确。为此,针对含竖向排水体地基径竖向同时固结的轴对称问题,采用等体积应变假设,考虑井阻作用、涂抹作用、随时间线性堆载预压以及地基附加球应力任意分布,推导了完整的径竖向固结微分方程的解答,给出了超静孔隙水压力和固结度的显式表达式,分析了侧向变形即泊松比效应以及涂抹区土体的竖向渗透系数和三维体积压缩系数对地基整体平均固结度的影响。结果表明,泊松比效应较为明显,基于传统的等竖向应变假设的解答高估了地基的固结速率;不考虑涂抹区土体体积压缩的解答虽然也高估了地基的固结速率,但影响有限;而涂抹区土体的竖向渗透系数对于地基固结的影响则几乎可忽略不计。     

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。     

塑料插板排水井软基加固机理研究

塑料插板排水井能传递真空度 ,但其固结效果与等效直径的排水井相近。本文经过微观、宏观分析竖向排水井软基加固的机理 ,并通过算例得出结论 :塑料插板与砂井不一样 ,它的软基加固效果主要受涂抹层的影响 ,井阻影响微弱 ,可忽略不计。     

任意荷载下分数阶导数黏弹性饱和土体一维固结

将分数阶导数理论引入Kelvin–Voigt模型,来描述黏弹性饱和土体的力学行为。对饱和土体一维固结方程和分数阶导数Kelvin–Voigt本构方程实施Laplace变换,联立求解得到变换域内有效应力和沉降的解析解。采用Crump方法实现Laplace数值反演,获得了任意荷载情况下物理空间内一维固结问题的半解析解。并将指数荷载情况下分数阶导数模型退化到黏弹性情形,结果与已有文献解析解相同,验证了本研究提出任意荷载情况下分数阶导数黏弹性解的可靠性。最后,分析了相关参数对固结沉降的影响。研究表明,任意荷载情形下分数阶导数黏弹性饱和土体一维固结发展过程与黏滞系数和分数阶次有关,分数阶次越大,固结沉降发展越快;黏滞系数越大,固结沉降变化越慢;荷载变化趋势与由荷载参数变化引起的沉降变化规律是一致的,且最终沉降量一致。本研究有助于深入认识分数阶黏弹性饱和土体的固结行为。     

软黏土一维非线性大应变固结解析理论

给出了软黏土一维大应变固结中土体总应力、有效应力、孔隙水压力、孔隙比和沉降等一般相互关系,通过对土体压缩性和渗透性的假定得到了拉格朗日坐标下以超静孔压为变量的一维非线性大应变固结方程及其解析解。利用此解分析了土体一维非线性大应变固结性状,并与传统的小应变固结理论作了比较。此解也可用于对大应变固结问题的各种数值解法的验证。     

变荷载作用下砂井地基的固结分析

研究了工程中荷载逐渐施加情况下砂井地基的固结问题,得到了变荷载作用下砂井地基的固结解析解,同时将该理论解与现有的解进行了对比分析,讨论了加载历时对砂井地基固结度的影响,分析表明加载历时对地基固结有一定的影响。     

初始有效应力沿深度变化的非线性一维固结半解析解

既考虑材料非线性又考虑初始有效应力沿深度变化的一维固结问题,由于其求解的复杂性,解析解 很难求得,一般的解答都是采用数值方法获得。作者建立了求解初始有效应力沿深度变化的软粘土非线性一维固 结问题的半解析方法,编制了计算程序,并通过详细的计算,得到了有关孔压和沉降曲线,然后通过分析比较, 对软粘土地基非线性一维固结性状进行了探讨。     

土体平面应变条件下的主应力关系

平面应变条件下土体中主应力之间的关系，其实质是特定应变路径条件下土的应力-应变关系，为土的一个重要力学特性。在平面应变条件下将土体的变形和强度特性简化为二维问题处理时，其关键就在于如何简单、合理地确定平面应变方向上的主应力大小。基于弹塑性理论及土的试验规律，在平面应变的简单加载条件下，假定主应力之间的关系为双线性函数，并利用一维固结和破坏时的主应力状态，确定双线性函数的系数，得到平面应变方向上主应力计算公式的一个较合理形式，为应力状态和材料性质的函数。建议的主应力关系体现土体在平面应变条件下的变形机制，在b-R坐标内通过3个关键点：初始点（1，1）、一维固结应力状态点（bc，R）、破坏应力状态点（bps, Rps）。通过与试验数据的比较证明所提双线性主应力函数的合理性，它可合理地描述平面应变方向上主应力的变化趋势，并且形式简单，易于工程应用。     

An analytical model for 3D consolidation and creep process of layered fractional viscoelastic soils considering temperature effect

The behavior of long-term deformation of saturated soil under external loads has been one of the research focuses in geological engineering and geotechnical engineering. The temperature change, especially in the fields of geological radioactive waste disposal and geothermal system, usually significantly influence the consolidation and creep process of soils. This paper presents an analytical three-dimensional (3D) model for investigating the consolidation and creep behavior of layered soils considering temperature effect. Based on the analytical layer element elastic solution, fractional calculus theory and elastic-viscoelastic correspondence principle, an analytical 3D model is built by introducing the coefficients of thermal expansion and viscosity varying with temperature into the fractional Merchant model (FMM). Verifications against published analytical and numerical results are provided, followed by extensive parametric studies to investigate the effects of type of viscoelastic model, temperature change, fractional order and viscosity of FMM, layered characteristic of soils on consolidation and creep process. It’s evident that the present model predicts long-term behavior of layered viscoelastic soils well and can be used to evaluate the effect of temperature change on consolidation and creep process in geological engineering and geotechnical engineering.     

双层砂井地基大变形固结方程差分解

基于砂井地基轴对称大变形固结控制方程,综合考虑双层砂井地基软土的压缩性与渗透性非线性幂函数变化、分级加荷、径向与竖向同时渗流排水、初始超静孔压几种分布模式等实际条件,采用交替方向隐式（ADI）差分法编程求解了建立的双层砂井地基大变形固结控制方程,通过算例分析验证了建立的方程与差分解法及编制程序的合理性。将本文方法应用于围海造陆工程吹填淤泥与海相沉积淤泥组成的双层砂井地基固结计算,预测的固结沉降过程较经典固结理论更接近于实测值,对双层砂井地基固结沉降过程预测进行了有益的探讨。     

分段线性差分一维大变形电渗固结模型

经典固结理论假设土体的物理、力学和电学特性均匀稳定,给出的解答往往忽略实际电渗固结中土体属性的动态变化。本文采用欧拉坐标系,建立一种分段线性一维大变形电渗固结模型ECS1。该模型考虑土体孔隙比、渗透、电势随固结进程的非线性变化,可分析电渗过程中土体超静孔隙水压力、沉降与固结、电势以及电阻的动态变化。通过算例验证及阐述该模型的特点,结合算例,给出了非线性大变形情况下的电渗固结数值解,求解或分析的对象包括渗流量、沉降量与固结度、孔压与电势分布,以及不同电势梯度对固结的影响。