循环荷载作用下地基一维非线性固结解析解

将孔隙比e与有效应力σ关系（e-lgσ）引入循环荷载作用下单层地基的一维非线性固结问题的研究之中，通过假定土体中的初始有效应力沿深度均匀分布和固结过程中土体渗透性的降低与压缩性的减小成正比，建立了低频循环荷载作用下单层地基的一维非线性固结问题的固结方程。由ω-σ变换得出了低频梯形循环荷载作用下单层地基的一维非线性固结问题的解析解，采用Fortran语言编制了相应的计算程序，并通过将其特例情况下的解分别与目前已有的解析解和半解析解进行对比的方法对文中解作了验证。现有单层地基的一维非线性固结解析解均为文中解的特例。     

两种循环荷载共同作用下地基一维固结

一维固结理论是本文的一个特例。根据不同土层深度以及地下水位的变化对孔压变化的影响进行固结性状分析,得到有关的固结曲线,结果表明:两种循环荷载作用下,固结开始时固结速度反而慢,但是随着固结的深入,其固结速率加快,孔压值达到一定值后,与单种循环荷载作用趋于一致;两种循环荷载下孔压值随时间先增大后减小,与实验结果先一致;孔压呈振荡变化并且最终趋向于某一定值后基本保持不变。     

地表温度周期波动的饱和土一维热固结解析解

针对地表温度周期波动的饱和土一维热固结问题,建立相应的热固结模型。利用偏微分理论,得到土层内部超静孔隙水压、温度增量的解析解,并进而得到地基沉降的表达式,由此分析饱和土的一维热固结性状,并与Terzaghi解进行比较。结果表明:热固结性状与温度增量、热传导速率、温度波动周期等有关;受地表温度周期波动的影响,超静孔隙水压、沉降也会出现波动性。     

成层软粘土地基粘弹性一维固结半解析解

针对成层粘弹性地基模型 ,建立了求解一维固结问题的半解析方法 ,编制了相应的计算程序。通过在单层情况下与解析解的比较 ,说明半解析方法是非常有效的。此外 ,通过对单级等速加荷情况的计算 ,得到了有关的固结曲线 ,揭示了成层粘弹性地基的固结特性     

双层地基一维固结平均固结度敏感性分析

针对竖向固结系数可能服从Gamma分布、对数正态分布或Beta分布,利用两点概率估计理论进行双层地基一维固结平均固结度的敏感性分析,研究了竖向固结系数变异性和分布概型对平均固结度的影响,为进一步开展多层地基固结的可靠性分析打下了基础。     

非饱和粘弹性地基在加荷随时间指数变化作用下的一维固结半解析解

研究了非饱和粘弹性地基在加荷随时间指数变化作用下的一维固结特性。针对粘弹性地基土最基本的merchant模型,采用李氏比拟法,依据Fredlund固结理论及Cayley-Hamilton数学方法得到Laplace变换域内的超孔隙压力的解;再根据Crump方法编制程序进行Laplace逆变换得到了时间域内的超孔隙压力及土层沉降的半解析解。最后,本文给出了一个典型算例,揭示了在加荷随时间指数变化下非饱和粘弹性地基的固结特性,扩展了非饱和土固结理论在工程实际中的适用性。     

软土地基一维非线性固结沉降的研究

考虑软土地基一维非线性固结特性,探讨软土地基一维非线性固结沉降问题。在软土地基上修建构筑物,软土地基受到外荷载的作用,会引起较大的沉降变形。在一定的条件下,按太沙基线性解所得固结度比非线性解要高出51%,这是对工程十分不利的。     

线性堆载下软黏土一维电渗固结理论与试验分析

 考虑线性堆载下水流和电流的相互作用以及孔隙水压力的消散情况,通过将单向渗流固结过程的普遍方程推广到电渗领域,建立线性堆载下软黏土一维电渗固结方程,并给出阴极排水、阳极不排水和阴阳极都排水2种情况下孔隙水压力和平均固结度的解析解。通过参数和试验分析,研究最大堆载和加载速率对孔隙水压力消散的影响,以及电压对理论固结度和试验固结度的影响,绘制不同最大堆载和加载速率时,单面排水和双面排水下孔隙水压力消散曲线、不同电压下理论固结度和试验固结度变化曲线。结果表明：最大堆载和加载速率越大,孔隙水压力消散得越快,同时最大堆载和加载速率对双面排水的影响要比对单面排水的更大;电源电压越大,理论固结度和试验固结度的增长速度都越快,在相同时间段内试验固结度的变化幅度小于理论固结度的变化幅度。     

双层地基─维固结理论与应用

本文研究了双层地基一维固结问题，给出了荷载随时间任意变化及起始孔压沿深度任意分布情况下双层地基一维固结解答，讨论了双层地基一维固结特性，并为双层地基平均固结度的实际计算提供了图表。与均质地基不同，双层地基平均固结度按沉降定义和按平均孔压定义是有区别的。土的固结系数并不是决定双层地基固结速率的唯一指标。土的压缩性对双层地基固结有重要影响，土越硬，固结越快。     

双层地基─维固结理论与应用

本文研究了双层地基一维固结问题，给出了荷载随时间任意变化及起始孔压沿深度任意分布情况下双层地基一维固结解答，讨论了双层地基一维固结特性，并为双层地基平均固结度的实际计算提供了图表。与均质地基不同，双层地基平均固结度按沉降定义和按平均孔压定义是有区别的。土的固结系数并不是决定双层地基固结速率的唯一指标。土的压缩性对双层地基固结有重要影响，土越硬，固结越快。     

强夯技术在饱和黄土地基上的应用

以霍永高速公路K112＋750～K113＋220段施工为例,介绍了强夯技术在饱和黄土地基中的应用,结合路基沉降与稳定性计算,着重阐述了采用强夯法处理路基．的施工工艺,指出该技术处理效果良好,能够节约工期,降低造价。     

碎石桩复合地基固结简化分析

碎石桩复合地基在工程上的应用非常广泛,其应力应变性状的研究已很深入,固结问题也得到了不同程度的研究,但是已有的解析式大多较复杂,工程中难以应用。本文将桩间土径向整体作为一个研究对象,从而避开单独考虑因施工造成的涂抹作用的影响;根据排水量与体变等效原理,用平均超孔隙水压力的概念推导出一种简化的固结计算式。该方法可直接得到不同深度碎石桩和桩间土的平均超孔隙水压力和平均固结度,也可计算复合地基整体固结度。本文推得的解析式简洁且实用性强。     

横观各向同性饱和地基轴对称Biot固结问题的解析解

基于Biot理论研究了横观各向同性饱和地基半空间的轴对称固结问题。通过引入状态变量 ,构造出一组描述土体固结的等价状态变量微分方程。利用Hankel-Laplace联合变换对其进行求解 ,获得饱和土骨架位移、应力、孔隙水压力及渗流量的一般积分形式解 ,由此分析横观各向同性半空间饱和地基受荷载作用的固结性状。文末给出了数值算例。     

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。     

描述饱和土热固结过程的一个非线性模型及数值分析

基于多孔介质热–水–力耦合过程理论模型,给出饱和土的热固结控制方程及状态方程。考虑温度和孔隙水压力对排水模量的影响,建立了弹性模量的非线性表达式。且与已有热固结试验结果进行了对比,计算结果与试验结论基本相符。分析表明:饱和土试样中孔隙水渗透率的变化,对水压力消散及体应变的演化过程有非常明显的影响;等温排水固结过程中固体基质被压缩且体应变的变化较大,而升温不排水过程中固体基质有发生膨胀的趋势;重力影响下,饱和土试样上部体应变较下部体应变大;温度荷载加载等级的增加,使得饱和土试样中不断产生较大的孔隙水压力,且随孔隙水的排出整体平均体应变逐渐增大。     

饱和单层土体一维热固结精确解

岩土体在非等温场下的固结响应一直是研究热点。基于考虑渗流的饱和土热固结控制方程,给出了一种三类任意边界条件下,饱和单层土体一维热固结精确解的求解方法。首先,利用函数φ将对温度和超静孔压的求解转换为对函数φ的求解,采用分离变量法,结合边界条件得到微分方程的特征函数。然后,将非齐次边界条件齐次化,利用微分方程的特征函数,采用系数变易法,给出非齐次边界条件下的精确级数解。最后,通过算例揭示土体边界的透水条件及温度变化对土体热固结响应影响显著。     

刚性桩复合地基渗流固结性能分析

基于饱和砂井渗流固结理论,推导了综合考虑褥垫层、桩、土模量的刚性桩复合地基渗流固结解析解。在ABAQUS中使用Modified Cam-clay模型和孔压单元模拟桩间土体,建立单桩复合地基有限元分析模型。计算结果与某高层结构刚性桩复合地基静载试验吻合较好,验证分析模型的有效性。使用该分析模型,研究褥垫层厚度、模量,桩长对刚性桩复合地基受力及固结变形的影响。结果表明：刚性桩复合地基固结速度远大于天然地基,固结速度随褥垫层模量增大而增大,随井径比减小而增大;结构施工过程中,地基固结沉降已基本完成;褥垫层模量的增大可减小刚性桩复合地基固结沉降,但褥垫层厚度及排水土层厚度的增加都会加大固结沉降。     

组合型复合地基固结分析

水泥搅拌桩和塑料排水板联合使用的组合型复合地基具有利用搅拌桩增强软土地基的强度,利用塑料排水板加快地基的固结进程的特点,因此对于处理深厚饱和软土地基具有很强的推广价值.由于其平面布置多为梅花形,整体上呈非对称性,其固结特性理论分析的难度较大.为了从理论上进行该组合型复合地基固结特性分析,本文首先针对其排水系统进行了合理...     

Non-axisymmetric Biot consolidation analysis of multi-layered saturated poroelastic materials with anisotropic permeability

To start with, an analytical layer-element (i.e., a symmetric stiffness matrix), which describes the relationship between the generalized displacements and the stress levels of a layer subjected to non-axisymmetric loading, is exactly derived in the transformed domain by the application of a Laplace–Hankel transform with respect to variables t and r, a Fourier expansion with respect to variable θ, and a Laplace transform and its inversion with respect to variable z, based on the governing equations of Biot’s consolidation of multi-layered saturated poroelastic materials with anisotropic permeability. The analytical layer-element experiences considerable improvement in computation efficiency and stability, since it only contains negative exponential functions in its elements. In addition, a global stiffness matrix for multi-layered saturated poroelastic media is obtained by assembling the interrelated layer-elements based on the continuity conditions between adjacent layers. By introducing the boundary conditions and solving the global stiffness matrix, the solutions in the Laplace–Hankel transformed domain are obtained, and the final solutions can be recovered by a numerical inversion of the Laplace–Hankel transform. Finally, numerical examples are presented to verify the theory and to study the effect of the property of anisotropic permeability on vertical displacements and excess pore pressure. The calculation results show that the property of anisotropic permeability has a great influence on the process of consolidation.     

考虑低速非Darcy渗流的饱和黏性土一维固结分析

介绍并分析了非Darcy渗流模型,修正了Terzaghi一维固结模型并进行了数值计算,分析了固结过程以及超静孔压消散的规律,认为超静孔压的缓慢消散是导致次固结现象的原因之一。讨论了起始水力梯度、临界水力梯度、瞬时荷载以及土层厚度对固结过程的影响,提出了确定非Darcy渗流适用范围的公式。