复杂排水边界条件下软土地基一维固结分析

发布时间：2019-12-01 04:37

【摘要】：1924年太沙基创立了固结理论,固结理论一直以来都是岩土工程领域中重要的课题之一。为了使固结理论与实际工程工况更接近,国内外众多学者研究方向主要集中在对太沙基固结理论中基本假设的修正,为该理论在实际工程中的进一步推广应用做了大量的工作。然而从工程建设发展和已有的研究成果来看,还存在一些局限性,以及以往的研究大多数把待固结软土层的边界看作完全透水或者完全不透水进行的,故已有的地基固结理论需要作进一步的研究和修正。基于已有的研究,针对复杂排水边界条件下的一些复杂工况的软土固结问题,本文主要在理论方面做了进一步的研究。主要工作有:(1)求得了变荷载下变孔压排水边界修正土体一维固结理论解,借助数学计算软件MATHEMATICA,编制了相应的程序,通过算例对边界不同透水性下的超孔隙水压力及边界排水速度分别进行了对比分析,并与已有的非线性固结理论解的结果进行了对比分析。(2)敏感性分析是岩土工程中处理多参量辨识问题的一个主要的方法。基于上一章的解答,对单面排水条件下的超孔隙水压力公式和边界排水速度公式作进一步的研究,分析公式表达式中相关参量的敏感性。(3)获得了变荷载下考虑渗透力作用的一维固结问题理论解析解,给出了向上及向下渗流时固结度的表达式,借助数学计算软件MATHEMATICA,编制了相应的程序,通过算例分析研究了不同透水性下土层固结过程中渗流力的变化规律。(4)Merchant流变模型是岩土工程中应用广泛的模型,在Merchant流变模型下,引入连续排水边界条件,采用分离变量法,推导得到了变荷载下粘弹性地基一维固结理论解,借助数学计算软件MATHEMATICA,编制了相应的程序并结合算例,对软土固结的相关特性进行了分析。本文中,所推导得到的理论解析解,能更好体现实际工程中不同排水程度下土体固结特性,为合理预测固结沉降提供了一定的理论依据。
【图文】：

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第一章绪论1.1 研究背景、目的及意义参考 JGJ83-1991《软土地区工程地质勘察规范软土》，软土一般指外观以灰色为主天然孔隙 e 1天然，且天然含水量Lw w天然的细粒土[1]，如图 1-1 所示。其工程性质差，主要体现在天然含水量高、孔隙比大、渗透性差、压缩性大、抗剪强度低、固结时间长灵敏度高、扰动性大，且流变性显著等方面[2]。无论国内外，软土的分布均十分广泛。国外美国北部的波士顿和芝加哥、加拿大、北欧诸国（其中丹麦除外）、新加坡、英国伦敦、泰国曼谷、墨西哥城、世界主要河流（例如：尼罗河、密西西比河、荷兰鹿特丹附近的莱茵河、德国汉堡的易北河、加尔各答的恒河、伊拉克的底格里斯河与幼发拉底河、前苏联列宁格勒的涅瓦河）的三角洲都沉积有深厚的软土[3]。在我国，东南沿海地区如长三角、珠三角、环渤海湾等地区广泛分布着深厚饱和软粘土。所以研究软土的沉降变形等相关工程特性是国内外学者研究的重要内容之一。

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第一章绪论的逐渐增加，土体的抗剪强度得到显著提高。基于热传导方程 Terzaghi 最早建立了土一维固结理论[6]。太沙基一维固结理论主要基于 6 大基本假设，得到土体一维固程，，并推导得到了相应的解析解。基于假设条件，固结控制方程适用范围为：小变饱和土体。然而，实际工程工况并不完全符合这 6 大假设条件，这也在一定程度上了该理论的应用范围。比如：假设中的外荷载连续均布且一次瞬时施加，与实际工尽吻合，多数情况下，荷载是变化的且加载方式是逐级的[7]；假设中的土体变形是性变形，实际工况中，软粘土具有显著的流变特性，需要考虑土体的粘弹性[8]；假并未考虑渗透力对土体固结的影响，实际工况中，当土中发生渗流时，土颗粒会受透力的作用，渗流力将会在土层中产生附加有效应力，其方向与渗透力的方向相同[后国内外众多学者研究方向主要集中在对太沙基理论中的 6 个基本假设的修正，为论在实际工程中的进一步推广应用做了大量的工作。但是从越来越复杂的工程建设和已有的研究成果来看，已有的地基固结理论需要作进一步的研究和修正。
【学位授予单位】：华东交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TU447

【参考文献】