基于软黏土一维固结理论的水力梯度模型研究

发布时间：2021-02-03 10:03

　　目前关于软黏土固结理论的研究较多,针对一些复杂的工况也已取得对应的解,但是关于固结过程中水力梯度的变化规律研究较少。水力梯度与土体性质联系紧密,在固结过程中呈现规律性变化。在渗透系数变化不大的情况下,土体沉降速率与水力梯度正相关。建立相关水力梯度模型,研究其变化规律有助于进一步了解固结机理。本文首先基于已有固结理论的解析解,得到水力梯度解析解。依据Terzaghi一维固结理论和非线性固结理论水力梯度解析解得到其随时间变化的曲线,发现不同厚度土体任意深度的水力梯度先增大后减小,且在上升和下降过程中呈S型。依据算例获取大量固结过程中水力梯度数据并进行拟合,建立水力梯度Logistic模型,通过量纲分析方法,明确函数中各参数物理意义,既简化了计算水力梯度的公式,又能较好描述水力梯度变化过程。其次,在有限元软件ABAQUS中分别采用线弹性模型、Duncan-Chang模型和修正剑桥模型,模拟排水固结过程中的水力梯度,将其与Logistic模型水力梯度值对比,证明无论是线弹性、非线性弹性还是弹塑性土体,固结过程中水力梯度Logistic模型均适用。再次,水力梯度Logistic模型公式简单,极值... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 维固结理论的发展与研究现状
        1.2.1 一维线性固结理论的发展与研究现状
        1.2.2 一维非线性固结理论的发展与研究现状
        1.2.3 有限元在岩土工程中的应用
    1.3 水力梯度的发展与研究现状
    1.4 Logistic模型的发展与研究现状
    1.5 本文研究内容与研究意义
2 Terzaghi一维固结理论水力梯度Logistic模型
    2.1 问题的描述
        2.1.1 计算模型
        2.1.2 基本假定
    2.2 基本方程与解析解
    2.3 水力梯度的影响因素
        2.3.1 土体厚度对水力梯度的影响
        2.3.2 土层深度对水力梯度的影响
        2.3.3 固结压力对水力梯度的影响
        2.3.4 固结系数对水力梯度的影响
    2.4 水力梯度Logistic模型的建立
        2.4.1 Logistic函数
        2.4.2 上升段Logistic模型参数分析
        2.4.3 下降段Logistic模型参数分析
    2.5 水力梯度Logistic模型的四阶段说明
    2.6 基于水力梯度Logistic模型的Terzaghi一维固结性状分析
        2.6.1 孔隙水压力的消散
        2.6.2 沉降速率的发展
        2.6.3 土体固结度的发展
    2.7 本章小结
3 一维非线性固结理论水力梯度Logistic模型
    3.1 问题的描述
        3.1.1 计算模型
        3.1.2 基本假定
    3.2 基本方程与解析解
    3.3 水力梯度的影响因素
        3.3.1 土体厚度、土层深度、固结压力与固结系数对水力梯度的影响
        3.3.2 双曲线压缩参数b对水力梯度的影响
    3.4 水力梯度Logistic模型的建立
        3.4.1 上升段Logistic模型参数分析
        3.4.2 下降段Logistic模型参数分析
    3.5 四阶段分析
    3.6 基于水力梯度Logistic模型的Terzaghi一维固结性状分析
        3.6.1 孔隙水压力的消散
        3.6.2 沉降速率的发展
        3.6.3 土体固结度的发展
    3.7 本章小结
4. 水力梯度Logistic模型的应用
    4.1 弹性模型数值模拟
        4.1.1 瞬时加载计算结果及分析
        4.1.2 线性加载结果结果及分析
    4.2 Duncan-Chang模型数值模拟
        4.2.1 Duncan-Chang本构模型参数研究
        4.2.2 计算结果及分析
    4.3 修正剑桥模型数值模拟
        4.3.1 修正剑桥模型基本理论
        4.3.2 计算结果及分析
    4.4 本章小结
5 结论与展望
    5.1 主要工作与结论
    5.2 展望
参考文献
作者简历


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于GDS渗透仪的渗透试验及经验模型[J]. 邹圣锋,李金柱,王忠瑾,兰璐,王文军,谢新宇.  浙江大学学报(工学版). 2017(05)
[2]软基固结沉降的ABAQUS数值模拟研究[J]. 王灵宽.  西部探矿工程. 2013(03)
[3]渗流作用下黏性土水力梯度分析[J]. 宋新江,钱财富.  南水北调与水利科技. 2010(05)
[4]基于ABAQUS土体数值分析的本构模型[J]. 刘世涛,程培峰.  低温建筑技术. 2010(02)
[5]软土路基全过程沉降预测的Logistic模型应用研究[J]. 朱志铎,周礼红.  岩土工程学报. 2009(06)
[6]三维弹塑性模型在路堤软基固结分析中应用[J]. 孙德安,甄文战,黄文雄.  岩土力学. 2009(03)
[7]武汉黏土Duncan本构模型参数研究[J]. 周葆春,冯波,汪墨,王靖涛.  岩土力学. 2008(07)
[8]基于GDS的黏土非线性渗透特性试验研究[J]. 谢康和,齐添,胡安峰,夏建中.  岩土力学. 2008(02)
[9]管涌发生发展过程的细观试验研究[J]. 周健,姚志雄,张刚.  地下空间与工程学报. 2007(05)
[10]萧山黏土非达西渗流性状的试验研究[J]. 齐添,谢康和,胡安峰,张智卿.  浙江大学学报(工学版). 2007(06)

博士论文
[1]非线性大应变固结理论与试验研究[D]. 黄杰卿.浙江大学 2015
[2]饱和软土复杂非线性大变形固结特性及应用研究[D]. 吴健.浙江大学 2008

硕士论文
[1]广义变荷载下双曲线模型修正土体一维固结理论研究[D]. 张磊.河海大学 2007



本文编号：3016322