考虑孔隙演变的软土一维非线性固结有限差分分析

基于一种新的土体非线性压缩模型,建立了考虑瞬时荷载和变荷载的一维非线性固结方程。采用有限差分法获得了该固结方程的解,并通过与半解析解对比验证了差分法解的可靠性。基于该解,详细讨论了外荷载、土体初始压缩系数及压缩指数与渗透指数比值C_c/C_k对土体固结和沉降特性的影响。结果表明:C_c/C_k通过影响固结系数进而影响到土体固结速率,固结系数随C_c/C_k取值的减小而增大,因此土体固结速率随C_c/C_k取值的减小而增大;当土体初始压缩系数很小时,土体压缩性很小而接近弹性,此时可以忽略土体的非线性而直接采用Terzaghi固结解答计算;与李冰河所得固结解答相比,本文采用的非线性模型不需要考虑土体初始有效应力的影响,工程运用时相对更方便。     

双层超固结软黏土地基一维非线性固结分析

本文通过引入固结土层孔隙比与固结压力和渗透系数之间的非线性经验模型，建立双层超固结饱和软黏土地基非线性固结控制方程，并基于半解析法，编制了相应的计算程序。利用该程序，针对不同排水条件、变荷载、自重应力沿深度实际分布等条件分析双层超固结饱和软黏土地基一维非线性固结性状。计算结果表明，双层超固结软黏土地基比正常固结软黏土地基沉降小、固结发展快。荷载的大小、上下土层先期固结压力、土体压缩性和渗透性的变化等对双层地基的固结性状均有明显影响。     

海堤地基沉降预测方法研究

本文基于太沙基一维固结理论,在海堤多级荷载施工的实际情况下,建立了对先期荷载下的地基土体变形考虑非线性特性和固结性质,对后期荷载下的地基土体变形考虑线性特性的预测沉降模型;通过实例计算分析,该模型可以预测未来多级荷载下的海堤地基沉降量,是一种适合海堤施工中实时预测沉降的好方法。     

双层地基一维非线性固结的DQM解

基于Davis和Raymond一维非线性固结理论，利用DQM (Differential Quadrature Method) 推导了初始有效应力沿深度变化、任意边界条件、任意荷载作用下双层地基一维非线性固结的表达式，求得了孔压、有效应力和平均固结度的解答。解的收敛性分析表明，当每层土采用7～9个插值点时，DQM解就可以达到足够精度。而对于无法得到解析解的复杂情况，DQM解具有统一的矩阵形式，有利于计算机程序的实现和求解，符合工程应用的要求。最后在算例分析中，对考虑初始有效应力沿深度变化、矩形波循环荷载下双层地基一维非线性固结进行了探讨。     

基于ABAQUS的红黏土地基排水固结沉降分析

针对红黏土地区地基排水固结过程的复杂性,对红黏土地基排水固结沉降进行数值分析。采用大型通用有限元分析软件ABAQUS/Standard中的固结计算模块Soils和自带的修正剑桥模型,以某铝厂的改造工程项目为算例,对红黏土地基中的沉降随时间的变化规律、孔隙水压力消散规律、孔隙比随深度的非线性分布以及土体的有效应力增长进行了研究。研究表明:计算结果与土力学规律吻合,能准确反映红黏土地基固结沉降的实际情况,可为红黏土地基上的建(构)物改造工程地基处理和工程设计提供参考。     

吹填土地基在真空预压插板期间的沉降计算

吹填土地基是滨海新区围海造陆的主要地基形式，由于在吹填土层的增加，改变了原来地基的应力状态，使原天然地基在吹填土有效重力作用下产生附加荷载，而吹填土为欠固结土，所以吹填土地基在真空预压插板过程中会产生固结沉降。故本文提出吹填土地基真空预压产生的沉降是由插板期间发生的固结沉降和真空预压期间发生的固结沉降两部分组成。现场监测表明吹填土地基在真空预压插板期的沉降占总沉降的30％－50％，但在目前的设计计算中未能考虑。本文通过分析吹填土地基各土层的受力状态，提出插板期间各土层的沉降量计算方法，计算结果与现场试验结果比较吻合，从而完善了真空预压软基加固沉降计算方法。本文同时深入研究了真空预压各施工时段固结度的计算方法     

用最小二乘法确定竖井地基平均固结度

基于成层竖井地基固结理论,分析了竖井地基沉降随时间变化的一般表达式,提出了利用最小二乘优化方法根据实测数据拟合沉降曲线,进而确定竖井地基平均固结度的方法.通过应用于一真空预压作用下竖井地基的工程实例,对该方法的适用性作了分析,结果表明实例沉降数据与理论曲线吻合较好.     

基于分层沉降理论的海堤预测沉降计算方法

文本介绍了采用基于一维固结沉降理论下的分层总和法,计算软粘土地基的主固结沉降量,利用实测沉降数据推算最终沉降量,并反算沉降修正系数;再对未来荷载下的地基利用分层总和法计算主固结沉降量,利用当前荷载下推算的沉降修正系数,即可计算得出未来荷载下的地基总沉降量。本方法在预测未来荷载下地基的最终沉降量具有一定的精确性,是一种预测海堤地基沉降的新方法。     

混凝土芯砂石桩复合地基固结计算

混凝土芯砂石桩复合地基具备了刚性桩复合地基承载力高及砂井地基排水固结快这两方面优点。复合地基固结计算中需要考虑其独特的刚性桩-砂桩-土荷载传递及环形排水边界。采用桩土荷载分担考虑芯桩的应力集中,建立能考虑混凝土芯砂石桩复合地基环形排水通道的加固区固结计算模型,并采用改进谢康和法计算下卧层的固结。基于现场实测的桩土荷载,借助本文方法计算分析了试验段工程的超静孔压消散规律、固结度增长规律以及沉降发展规律,计算结果与现场实测结果较为吻合,验证了该方法的合理性。     

基于非达西流动的软土非线性固结计算

为了研究软土在非达西渗流作用下的非线性固结特性,基于孔隙水质量守恒原理,引入非达西渗流速度方程,建立了以超静孔压为变量同时考虑渗透系数变化的软土地基一维非线性固结方程,采用差分格式离散偏微分方程,获得了超孔隙水压力的数值解答,采用Python进行编程,计算考虑沉积作用的土体非线性固结沉降,并与已有文献结果做了对比,同时分析了非达西渗流参数n和启动压力梯度以及排水条件变化对地基土固结性状的影响。研究结果表明:非达西渗流参数n和启动压力梯度i_c越大,非线性固结完成所需时间就越长,但对固结最终沉降大小没有影响,两个参数对超孔隙水压力消散均有阻塞效应,固结过程对参数n的变化更为敏感。双向排水条件下土体平均固结度最终可达到100%,单向排水条件下土层平均固结度仅达到有限值,固结稳定后其地表沉降小于双向排水计算结果。     

真空预压加固地基固结简化计算方法

将均质软黏土地基有限元方法与常规计算方法进行对比分析,研究真空预压与堆载预压之间计算荷载值及加载速率的等效关系.研究表明,等量瞬时荷载下,堆载引起的地基沉降要比抽真空所引起的地基竖向沉降大,等效线性加载条件下,较为符合抽真空条件下的地基固结沉降过程,由此提出了一种真空预压地基固结计算的简化方法.应用简化计算方法对某真空预压处理软基试验工程进行固结沉降计算,结果表明,简化计算方法计算结果与实测结果基本吻合.     

高速公路软土路基沉降及处治数值分析

基于土体固结理论,采用ABAQUS有限元软件对某跨越软土地区的新建高速公路路基沉降量及差异沉降进行分析,并对该工程中采用粉喷桩加固软土地基的处治效果进行了验算。数值模拟计算表明:未经处治的软土地基,随着路堤与路面结构逐渐修筑完成,路基的沉降量随着填土的增加逐渐增加,且初始沉降速率大于后期沉降速率,该路面竣工15 a后,路面表面的差异沉降达到2.2 cm,需对软土地基进行处治以满足道路后期使用性能;在软土地基中采用竖向粉喷桩进行地基加固后,路表面各点的沉降量显著降低,各点处的差异沉降量极小,几乎可忽略不计,表明增设粉喷桩群后,软土地基的强度与刚度得到了显著的提高,有效控制了路基的差异沉降。     

基于MATLAB-GUI的刚性桩复合地基沉降计算

随着刚性桩复合地基技术的广泛应用,沉降计算在其设计中越来越重要。目前刚性桩复合地基沉降计算主要采用复合模量法,但在处理软土地基时,该方法夸大了桩的作用,尚不能精确反应地基土的沉降。针对这一问题,从沉降产生机理出发,考虑刚性桩复合地基的沉降主要由土拱效应下土顶承担的荷载和桩的侧壁摩阻力两部分引起,根据土力学基本原理,结合已有的土拱效应和桩身荷载传递的研究成果,提出一种正方形布桩下的刚性桩复合地基沉降计算方法并利用MATLAB-GUI编译成可视化程序。通过实例验证,程序计算结果与工程实测值吻合较好,说明该程序计算方法具有一定可行性,并将程序计算结果与传统方法比较,结果表明该计算方法精确性较高,计算过程简便,易于普及。     

点插值法非线性模拟软基固结沉降问题

采用Biot固结理论，对某软基堆载引起的固结和沉降问题进行了点插值无单元法计算。构造出的位移和孔隙水压力的形函数具有δ函数特性，所以本质边界条件很易处理。计算中节点采用随机分布方式，并考虑了土的非线性特性，点插值法中引入邓肯一张模型。最后把计算值与有限元法进行了对比，结果表明点插值法精度较高。     

海积软土次固结性状的试验研究

通过海积软土的室内多级加荷一维固结蠕变试验,研究不同应力水平下的软土随时间的变形发展规律、次固结系数的变化规律和次固结变形与加载历史的关系,相关试验成果为正确地预测软土地基沉降随时间的变化规律和减少工后蠕变沉降计算的合理化模式提供试验依据。     

强夯荷载作用下地基竖向位移数值分析

为反映强夯荷载作用下地基竖向位移变化特点,基于功能原理推导出强夯荷载作用下等效接触拟静力峰值计算公式;借助ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立强夯数值模型,将强夯荷载简化为三角形冲击荷载对强夯过程进行数值模拟,并以南通某强夯法处理冲填软土地基工程为实例对这一强夯后地基竖向位移计算方法进行了验证。实例计算结果表明:该方法计算得到的地基竖向体积变化占地基总体积变化的比例与实测相近;用体积变化比例代表能量分配系数计算得到的竖向位移值与实测值相近;该方法用于冲填软土地基是适用的。     

考虑渗气渗水函数的非饱和土固结性状研究

大坝蓄水所引起的水环境变化会诱发其周边建筑物地基产生显著的沉降变形,要合理预测其沉降过程,则需研究非饱和土地基的固结性状。为此,基于混合物理论,在非饱和土的水、气两相渗流-变形耦合方程组中,采用离散线性化的方法引入了渗气渗水函数和持水曲线方程,给出了考虑渗气渗水系数比值变化的一维固结微分方程组,进而采用积分变换方法求得非饱和土层孔隙水、气压力消散及其沉降变形的解析解。最后,选取水、气相互连通的非饱和土层典型算例,通过与已有文献所述未考虑渗气渗水系数比值变化的解析解、有限差分解的计算结果对比发现:本文解析解因考虑了水、气渗流相互作用对非饱和土固结过程的影响,故其计算的孔隙水、气压力消散曲线与沉降变形曲线较已有文献解析解更接近于有限差分解的计算曲线。     

海滨深厚软基上围垦造地工程固结沉降分析方法研究

滨海地区围垦造地工程多涉及深厚软基的处理,其排水固结过程比较复杂,影响因素包括软土的物理力学性质、土层条件、荷载条件、处理方法及工期等。本文依据有限元数值分析理论与方法,以温州市龙湾区海滨围垦造地工程为例,对海滨围垦造地工程施工期的固结沉降进行了计算分析,并预测了工程运行过程中的沉降量,结果表明有限元数值分析方法很好地应用于海滨围垦造地工程固结沉降问题中,为同类型工程固结沉降分析和处理措施提供技术参考。     

冲击荷载作用后软粘土的再固结

围绕“动静结合排水固结法”课题，对冲击荷载作用下软粘土性状进行了试验研究，重点分析了排水条件对土体固结和再固结的影响。指出孔压上升与再固结体应变的唯一性关系，这为饱和软粘土地基在冲击荷载作用下附加沉降量的计算提供了一个简单的思路。并指出经多遍冲击再固结土体的强度可大大提高。