半无限饱和土内部作用集中力的初值解

应用ＭｃＮａｍｅｅ和Ｓｃｈｉｆｆｍａｎ位移函数把轴对移和非轴对称的Ｂｉｏｔ固结方程解耦为一组偏微分方程。利用半无限饱和土受集中力作用，体积应变为零的起始条件，得出了起始时刻的控方程。对该方程进行Ｈａｎｋｅｌ变换，并利用半无限饱和土表面的边界条件以集中力作用面外的连续性条件，可得变换域内的位移，应力和孔隙度压力的解。     

半空间饱和土在内部简谐垂直力作用下的Green函数

本文利用积分变换方法求解了半空间饱和土内部作用简谐垂直力时的Green函数。首先根据Hankel积分变换方法直接对频域内的Biot波动方程进行求解，得出了Biot波动方程的通解。利用上述通解以及边界条件和连续性条件可得上述边值问题的变换域内的解，进行相应的逆变换可得频域内的Green函数。     

饱和弹性半空间在低频谐和集中力下的积分形式解

本文采用解耦联合方程组，算子法解回代方程，推导饱和土低频Ｌａｍｅｂ积分形式解，并退化为一般弹性半空间的积分形式解，为饱和土动孔隙水压力和动力响应的计算提供了方法。算例证实本文推导的可靠性，其结论对工程有指导意义。     

饱和土的变渗透系数固结理论及其合理性验证

饱和土体的固结过程伴随着土骨架的压缩和孔隙水的排出,其孔隙比及渗透系数随固结过程不断减小,但当前的Biot和Terzaghi固结理论均没有考虑固结过程中孔隙比及渗透系数的变化。这种处理方法对于压实土地基的固结过程来说,计算结果与实际相差甚微,但对于孔隙比很大的欠固结软黏土层、尾矿堆积层以及淤地坝库区的固结沉降来说,计算结果与实际过程的差异则会很大。首先建立土体固结过程中孔隙比与体应变的关系式,再利用渗透系数与孔隙比的关系式建立了渗透系数与体应变的关系式,最后利用弹性力学的几何方程得到渗透系数与单元位移的关系式。将这一关系式代入Biot固结理论,即得到变渗透系数固结理论,并在COMSOL中实现了求解计算。理论分析和数值计算表明：变渗透系数固结理论能够反应固结过程中因孔隙比减小造成的孔压消散缓慢、沉降速率降低的客观现象;土体初始孔隙比越大,体应变越大时,修正的渗透系数对固结过程的影响越大;渗透系数的减小只影响固结过程,不影响固结计算的最终结果。     

横观各向同性饱和无限土体三维粘弹性动力时域解

根据横观各向同性饱和土体的三维动力方程,运用Fourier展开、Laplace 和 Hankel变换方法,求解了横观各向同性饱和土体的粘弹性动力反应问题。给出了土骨架位移分量、孔隙流体相对于土骨架的位移分量和孔隙流体压力的积分形式一般解。并对横观各向同性饱和土体动力响应边值问题的求解过程作了系统说明。为了求得时域内的数值解,利用Laplace-Hanke数值逆变换编制了计算程序,研究了对垂直向和水平向圆形动力荷载作用下半空间边值问题,并进行了弹性与粘弹性解的对比以及粘性系数的改变对计算结果的影响分析。     

饱和地基在轴对称动力荷载下的振动分析

基于Biot动力固结方程,考虑了土体和水体的惯性力以及水土耦合作用的影响,采用Hankel积分变换求解耦联合方程组,得到动荷载下饱和土Lamb问题的解答,并分析研究了渗透系数和激振频率对竖向位移的影响。根据下边界为不透水基岩的边界条件,获得了轴对称周期荷载作用于地基表面时其上任一点应力、位移的一般积分形式解,并根据算例分别给出了不同频率下和不同渗透系数的土的竖向位移曲线。     

半无限体地基一维非线性大变形固结解析分析方法研究

基于有效应力与孔隙比以及渗透参数与孔隙比之间的关系的一些假定,采用李群变换求解考虑材料非线性和几何非线性的半无限均质土体大变形固结非线性偏微分方程,得到了一个不考虑自重固结的完全解析解。将其计算结果与传统固结理论作分析比较,发现两者的差别与土性非线性指标有关。计算结果还表明,可以通过修正传统固结理论的一些相关参数使其计算结果接近于考虑非线性大变形的相应结果。     

半无限体静压沉桩挤土位移弹性解答

以现有半无限土体中球孔扩张挤土位移的解答为基础,运用球体体积和圆柱体体积相等的原则,通过线弹性叠加法,模拟了静压沉桩贯入土体的动态过程,得到静压沉桩挤土位移的简化计算公式,并对土体弹性模量和泊松比等因素对挤土位移的影响进行了分析。结果表明:随着弹性模量的增加,挤土位移显著减小,且在较硬土体中压桩会对周围建筑和管线产生较为严重的危害;泊松比对挤土位移的影响较小,但总体来说,随着泊松比的不断变大,产生的挤土位移也越大。文中解答半无限体条件下的静压沉桩以及相关扩孔问题的设计和施工具有一定的指导意义和实用价值。     

考虑应变软化的单桩桩周土固结解

基于一维固结理论,假定桩壁为不透水边界,引入了考虑应变软化和桩径大小影响的超静孔隙水压力的解析解作为初始条件,并考虑了弹性区超静孔隙水压力对桩周土固结的影响,采用数学物理方法推导出桩周土的固结解.理论计算值和现场孔压监测成果吻合较好,表明该解析解对预测沉桩后桩周土中孔压消散过程具有一定实用价值.     

移动荷载作用下饱和土—桩系统动力响应的积分方程法(英文)

采用Muki虚拟桩法,在频域内建立了移动荷载作用下饱和土体—桩系统相互作用的第二类Fred-holm积分方程,通过离散积分方程与傅里叶逆变换,得到了时间、空间域内桩—土的动力响应,并通过数值计算,分析结果表明:当荷载速度较高时,桩侧有明显的负摩阻力,同时桩顶上部有较大的负孔压.     

Influences of soil hydraulic and mechanical parameters on land subsidence and ground fissures caused bygroundwater exploitation简

In order to study the influences of hydraulic and mechanical parameters on land subsidence and ground fissure caused by groundwater exploitation,based on the Biot’s consolidation theory and combined with the nonlinear rheological theory of soil,the constitutive relation in Biot’s consolidation theory is extended to include the viscoelastic plasticity,and the dynamic relationship among the porosity,the hydraulic conductivity,the parameters of soil deformation and effective stress is also considered,a threedimensional full coupling mathematical model is established and applied to the study of land subsidence and ground fissures of Cangzhou in Hebei Province,through the analysis of parameter sensitivity,the influences of soil hydraulic and mechanical parameters on land subsidence and ground fissure are revealed.It is shown that the elastic modulus E,the Poisson ratio v,the specific yield u and the soil cohesion c have a great influence on the land subsidence and the ground fissures.In addition,the vertical hydraulic conductivity z k and the horizontal hydraulic conductivity s k also have a great influence on the land subsidence and the ground fissures.     

竖井开挖中环梁支撑结构的内力分析

通过对某深大竖井的开挖进行三维数值仿真分析,探讨了竖井开挖过程中周边土体及竖井开挖面的变形情况,以及竖井支护结构的受力和变形规律。结果表明:竖井开挖过程中,一定范围内周边土体沉降呈"勺子"状分布,开挖面会出现"抛物线"状隆起,环梁支撑结构对地下连续墙径向位移有良好的抑制作用,非对称开挖对环梁内力有很大的影响,结构计算时应充分考虑。     

盾构隧道施工引起地层位移的复变函数修正解

为了获得盾构隧道施工引起的地层位移变化,利用复变函数求解了基于位移控制边界条件下盾构隧道开挖后的解析解。在计算分析过程中,引入位移释放系数,充分考虑了衬砌滞后于开挖面的位移过程,并通过设置位移约束点对理论计算解进行了修正,获得了更为准确的地表相对位移。选取4例实际盾构隧道工程实例,分别考虑4种典型洞室位移边界条件,将该理论计算得到的地表位移初始解和修正解与现场实测数据进行对比,结果表明：在各种洞室位移边界条件下,修正后得到的地表位移值与实测值的吻合度均比初始解显著提高,其中以采用第4种位移边界条件计算得到的地表位移修正解吻合度最高。最后以第4种洞室变形为位移边界条件,分析了不同位移释放系数、隧道埋深以及隧道半径对地表位移的影响。结果表明：地表沉降与影响范围随着位移释放系数的增大而减小;地表沉降随着埋深的增加而减小,沉降槽宽度却随之增加;隧道半径越大,则地表沉降越大且影响范围越宽。     

初始孔压非均布竖向排水井地基固结方程的解析解

推导了等应变条件下初始孔压任意分布的竖向排水井地基固结一般解,并具体给出了初始孔压为梯形、正三角形、倒三角形分布时的相应解.现有等应变条件下打穿竖向排水井地基固结理论解为本文解的特例.根据所得一般解编制了计算程序,以分析初始孔压非均布条件下的竖向排水井地基的固结性状,并结合工程实例进行计算分析,与实测数据作了比较.结果表明,初始孔压分布形式对竖向排水井地基固结性状有重要的影响,并且对地基中超静孔压的影响比对固结度的影响更为显著;在单面排水条件下,初始孔压为倒三角形时竖向排水井地基固结最快,初始孔压为正三角形分布时固结最慢;在双面排水条件下,竖向排水井地基固结速率不受初始孔压分布形式的影响;考虑初始孔压非均布的本文理论与实际接近.     

用覆盖层土的浮重与渗透力计算基坑下承压水降深

通过对渗透力基本概念的分析,指出用覆盖层土的浮重与覆盖层内渗透力计算基坑下承压水降深比用覆盖层湿土重与层底水压力计算合理.通过两种方法比较说明,在基坑渗透稳定安全系数等于1,后一种方法中覆盖层用饱和土重计算时两者是一致的;但是,在基坑渗透稳定安全系数大于1时,通常前者计算的基坑下承压水降深小于后者;当基坑下承压水降深一定时,前者求得的基坑渗透稳定安全系数大于后者.用覆盖层土的浮重与覆盖层内渗透力计算基坑下承压水降深比较合理,宜于采用,但是相应的基坑渗透稳定安全系数可以适当提高.     

斜坡下浅埋偏压隧道地层响应的解析解答

针对斜坡下浅埋偏压隧道的开挖问题,考虑重力梯度作用,根据有限元模拟结果对现有解析偏压初始应力场进行修正,通过理论推导给出隧道开挖引发的地层响应解析解。求解采用复变函数法和Laurent级数解法,采用两种荷载释放方式建立隧道开挖边界的应力边界条件。结合地表边界条件求解得到完整的复位势表达,进而得到全域开挖增量应力和位移的理论解答。考虑到实际工程中隧道边界不存在不平衡力影响,采用洞心释放的理论解答分析了斜坡角度对隧道开挖后的地表位移和洞周应力、位移的影响。结果表明:随斜坡角度增大,偏压影响更加显著,地表位移整体向浅埋侧移动,浅埋侧隆起现象越加明显,地表最大沉降量减小,沉降槽整体向深埋侧移动。环向全应力在90°和270°区域出现拉应力极值,并随偏压角度增加向顺时针方向移动。研究成果对浅埋偏压隧道的初步设计具有参考价值。