考虑非达西渗流和应力历史影响的土体非线性固结分析

发布时间：2017-05-31 18:20

  本文关键词：考虑非达西渗流和应力历史影响的土体非线性固结分析，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：软粘土中渗流在低水力坡降下会出现偏离达西定律的现象及应力历史对土体变形的影响均已为人们所认识,但能够同时考虑土中非达西渗流及应力历史影响的土体固结理论还很鲜见。本文在传统太沙基一维固结理论的基础上,引入Hansbo渗流模型,并考虑应力状态对土体变形特性的影响,建立变荷载下土体的一维非线性固结模型。由于所建立的数学模型很难获得其解析解,故利用有限差分法对模型进行数值求解。在保证数值解可靠性的基础上,对考虑土中非达西渗流的不同应力状态饱和软土一维非线性固结性状作了较为详细的研究。主要研究内容包括以下几个方面:(1)针对软粘土中存在的非达西渗流,建立了正常固结土在非达西渗流下的一维非线性固结控制方程,并采用有限差分法对其进行求解,通过将差分法的计算结果分别与解析解和半解析解进行对比以验证差分解的可靠性,在此基础上着重分析了非达西渗流、外荷载、压缩指数、渗透指数、土体自重应力的类型和加荷速率对正常固结饱和软土地基一维非线性固结性状的影响。(2)实际中存在很多处于超固结应力状态的地基土层,故有必要进一步完善更加符合实际情况的固结理论以更好地指导工程实践。首先建立了超固结土在非达西渗流下的一维非线性固结控制方程,采用有限差分法对其进行求解,通过在ce=cc条件下所得差分解与正常固结土的差分解进行对比以验证差分解的可靠性,最后着重分析了非达西渗流、前期固结压力、回弹再压缩指数、压缩指数、渗透指数和加荷速率对超固结饱和软土地基一维非线性固结性状的影响。(3)土体的固结状态除了正常固结应力状态和超固结应力状态,还有欠固结应力状态。同样的,处于欠固结应力状态的土体对固结性状也具有重要影响。首先建立了欠固结土在非达西渗流下的一维非线性固结控制方程,采用有限差分法对其进行求解,最后着重分析了非达西渗流、压缩指数、渗透指数、土层自重应力与前期固结压力的差值、加荷速率对欠固结饱和软土地基一维非线性固结性状的影响。(4)分析非达西渗流下不同应力状态土体的一维非线性固结性状,并比较其异同点。
【关键词】：应力历史 非达西渗流 非线性固结 有限差分法 超固结土 欠固结土
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU43
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 主要符号表11-13
• 第一章 绪论13-22
• 1.1 前言13-14
• 1.2 正常固结饱和软土一维固结理论国内外研究现状14-18
• 1.2.1 一维线性固结理论研究现状14-15
• 1.2.2 一维非线性固结理论研究现状15-18
• 1.3 超固结饱和软土一维固结理论国内外研究现状18-19
• 1.4 欠固结饱和软土一维固结理论国内外研究现状19-20
• 1.5 考虑应力历史的饱和软土一维固结理论存在的问题20
• 1.6 本文的主要工作20-22
• 第二章 考虑土中非达西渗流的正常固结土一维非线性固结分析22-41
• 2.1 基于非达西渗流定律的正常固结土一维非线性固结计算模型23-28
• 2.1.1 问题的描述及基本假定23-26
• 2.1.2 固结控制微分方程的建立及求解条件26-28
• 2.2 基于非达西渗流定律的正常固结土一维非线性固结有限差分解28-30
• 2.2.1 控制方程的无量纲化28
• 2.2.2 超静孔隙水压力的有限差分解28-30
• 2.3 验证数值解的可靠性30-32
• 2.3.1 有限差分解与解析解计算结果的对比分析30-32
• 2.3.2 有限差分解与半解析解计算结果的对比分析32
• 2.4 考虑土中非达西渗流的正常固结土一维非线性固结性状分析32-39
• 2.4.1 非达西渗流对正常固结土固结性状的影响33-35
• 2.4.2 非达西渗流下外荷载q_u对正常固结土固结性状的影响35-36
• 2.4.3 非达西渗流下压缩指数c_c和渗透指数c_k对正常固结土固结性状的影响36-38
• 2.4.4 非达西渗流下不同类型土体自重应力对正常固结土固结性状的影响38
• 2.4.5 非达西渗流下加荷速率对正常固结土固结性状的影响38-39
• 2.5 本章小结39-41
• 第三章 考虑土中非达西渗流的超固结土一维非线性固结分析41-60
• 3.1 基于非达西渗流定律的超固结土一维非线性固结计算模型41-46
• 3.1.1 问题的描述及基本假定41-43
• 3.1.2 固结控制微分方程的建立及求解条件43-46
• 3.2 基于非达西渗流定律的超固结土一维非线性固结有限差分解46-48
• 3.2.1 控制方程的无量纲化46
• 3.2.2 超静孔隙水压力的有限差分解46-48
• 3.3 计算程序的验证48-49
• 3.4 考虑土中非达西渗流的超固结土一维非线性固结性状分析49-58
• 3.4.1 非达西渗流对超固结土固结性状的影响49-52
• 3.4.2 非达西渗流下前期固结压力与土层自重应力的差值q_c对超固结土固结性状的影响52-53
• 3.4.3 非达西渗流下回弹再压缩指数c_e对超固结土固结性状的影响53-55
• 3.4.4 非达西渗流下压缩指数c_c和渗透指数c_k对超固结土固结性状的影响55-57
• 3.4.5 非达西渗流下加荷速率对超固结土固结性状的影响57-58
• 3.5 本章小结58-60
• 第四章 考虑土中非达西渗流的欠固结土一维非线性固结分析60-77
• 4.1 基于非达西渗流定律的欠固结土一维非线性固结计算模型60-64
• 4.1.1 问题的描述及基本假定60-62
• 4.1.2 固结控制微分方程的建立及求解条件62-64
• 4.2 基于非达西渗流定律的欠固结土一维非线性固结有限差分解64-66
• 4.2.1 控制方程的无量纲化64-65
• 4.2.2 超静孔隙水压力的有限差分解65-66
• 4.3 考虑土中非达西渗流的欠固结土一维非线性固结性状分析66-74
• 4.3.1 非达西渗流对欠固结土固结性状的影响66-69
• 4.3.2 非达西渗流下压缩指数c_c和渗透指数c_k对欠固结土固结性状的影响69-71
• 4.3.3 非达西渗流下土层自重应力与前期固结压力的差值q_p对欠固结土固结性状的影响71-72
• 4.3.4 非达西渗流下加荷速率对欠固结土固结性状的影响72-74
• 4.4 不同应力状态下固结性状分析74-75
• 4.5 本章小结75-77
• 第五章 结论与展望77-80
• 5.1 本文的主要结论77-78
• 5.2 研究展望78-80
• 参考文献80-86
• 致谢86-87
• 作者攻读硕士学位期间(待)发表的论文目录87

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 程时清,张盛宗,黄延章,朱维耀;低速非达西渗流动边界问题的积分解[J];力学与实践;2002年03期

2 秦峰;王媛;;非达西渗流研究进展[J];三峡大学学报(自然科学版);2009年03期

3 秦峰;王媛;顾智刚;;光滑平行板高速非达西渗流实验研究[J];三峡大学学报(自然科学版);2010年03期

4 许凯;雷学文;孟庆山;周熙波;;非达西渗流惯性系数研究[J];岩石力学与工程学报;2012年01期

5 李传勋;谢康和;;基于非达西渗流的软土一维非线性固结半解析解[J];岩土力学;2013年08期

6 陈永敏,周娟,刘文香,刘学伟;低速非达西渗流现象的实验论证[J];重庆大学学报(自然科学版);2000年S1期

7 吴义章;;流变对饱和黏土一维非达西渗流固结的影响[J];郑州大学学报(工学版);2013年02期

8 李宗翔;孟宪臣;纪传仁;;冒落非均质平面流场非达西渗流新迭代算法[J];力学与实践;2007年02期

9 王媛;顾智刚;倪小东;李冬田;宗国庆;;光滑裂隙高流速非达西渗流运动规律的试验研究[J];岩石力学与工程学报;2010年07期

10 程林松;任胜利;廉培庆;;动边界双重介质油藏低速非达西渗流试井模型[J];计算力学学报;2011年06期

中国重要会议论文全文数据库 前8条

1 任晓娟;齐银;张宁生;张国辉;;低渗孔隙介质中低速非达西渗流特征研究进展[A];第九届全国渗流力学学术讨论会论文集（二）[C];2007年

2 吴金随;尹尚先;;破碎岩体中非达西渗流的分形分析[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年

3 王媛;秦峰;倪小东;;深埋隧洞涌水预测非达西渗流模型及数值模拟[A];第十二次全国岩石力学与工程学术大会会议论文摘要集[C];2012年

4 傅礼兵;姚约东;;基于指数式非达西渗流模型的解析解[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年

5 肖鲁川;曹维政;张江;曾吉平;;低渗透储层油水两相非达西渗流特征研究[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集（下）[C];2005年

6 许凯;雷学文;;Forchheimer型三维非达西渗流有限元法[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年

7 付春权;尹洪军;万贵春;杨知盛;;低速非达西渗流不稳定压力动态特征[A];第五届全国水动力学学术会议暨第十五届全国水动力学研讨会文集[C];2001年

8 张琪;苏玉亮;张敏;;页岩储层压裂水平井非达西渗流模型及产能分析[A];第十三届全国水动力学学术会议暨第二十六届全国水动力学研讨会论文集——E工业流体力学[C];2014年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 潘为英　李康;非达西渗流理论让油区“返老还童”[N];中国石化报;2010年

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 石京平;低渗透油田油水两相低速非达西渗流规律研究[D];成都理工大学;2006年

2 杨晶;CO_2驱油非达西渗流理论模型研究及应用[D];东北石油大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前9条

1 徐超;考虑非达西渗流和应力历史影响的土体非线性固结分析[D];江苏大学;2016年

2 李军;二维非达西渗流有限元分析方法研究[D];天津大学;2004年

3 毛宗原;低渗透介质非达西渗流数值模拟方法及应用[D];清华大学;2004年

4 王一飞;低渗透非达西渗流理论及应用[D];中国地质大学（北京）;2006年

5 刘凯;非完整井附近非达西渗流规律研究[D];中国地质大学;2014年

6 孟玉娟;低渗透油藏非达西流条件下产能动态规律研究[D];大庆石油学院;2008年

7 蒋维军;低速非达西渗流油藏DST段塞流试井研究[D];西南石油学院;2003年

8 龙腾;低渗油藏非达西渗流数值模拟系统研制[D];清华大学;2005年

9 朱长军;非达西渗流实验研究及数学描述[D];中国科学院研究生院（渗流流体力学研究所）;2002年

  本文关键词：考虑非达西渗流和应力历史影响的土体非线性固结分析，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：410296