基于分数阶模型的饱和黏土一维流变固结分析
本文选题：土力学 + 饱和黏土 ； 参考：《郑州大学》2017年硕士论文
【摘要】：为了更加准确的预测饱和黏土地基的沉降发展,本文将分数阶模型引入到饱和黏土一维流变固结分析中,推导了分数阶流变固结方程,用Lαplαce变换及其数值逆变换求得数值解。在此基础上,考虑饱和黏土中存在的非Dαrcy渗流现象,将Hαnsbo渗流模型引入到分数阶流变固结方程中,用有限差分法求得数值解。为了实践应用,引入了能处理约束的信赖域方法,利用该方法对试验数据进行拟合,确定模型参数。利用Mαtlαb软件编制了相关程序。通过计算和分析,得到以下结论:(1)通过和整数阶模型对试验数据的拟合结果对比发现,分数阶流变固结模型无论是在描述土体沉降方面还是在解释孔压消散方面都比整数阶模型更具优势。而且分数阶模型的组合元件少,参数少。(2)总体来看,分数阶α是表征流变的参数。在流变固结的前期,分数导数阶α越大,地基沉降就越慢,但在流变固结的后期,情况则正好相反。整个流变固结过程中,粘滞系数越大,地基沉降就越慢。(3)当模量比比较小时,在加载开始相当长的一段时间内,分数阶流变固结模型按孔压定义的固结度要大于相同时刻的Terzαghi模型理论值。并且粘滞系数或分数导数阶α越大,地基中孔压的整体消散就越快;但在流变固结的中后期,α值对孔压消散的影响和前期正好相反。(4)在整个流变固结过程中,按变形定义的固结度总是小于按孔压定义的固结度,即黏土地基沉降变形要滞后于孔压的消散,并且分数导数阶α越小或粘滞系数越大,这种滞后现象越明显。(5)当考虑Hαnsbo渗流时,直线段起始水力梯度越大或曲线段幂指数越大,饱和黏土地基的孔隙水消散和沉降变形发展越慢。即Hαnsbo渗流会大大延缓了饱和黏土一维流变固结过程。
[Abstract]:In order to predict the settlement development of saturated clay foundation more accurately , the fractional order model is introduced into one - dimensional rheological consolidation analysis of saturated clay .
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TU43
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，本文编号：1879380
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