循环荷载下软土一维流变固结解析理论

研究了在循环荷载作用下考虑土的流变特性时的饱和软土层的一维固结问题.通过Laplace变换得到了瞬时加载条件下的解析解,进而根据瞬时加载条件下的解,通过积分的方法,得到了循环荷载条件下的解析解.根据解析解的结果,通过编程计算作出了几个主要影响因素对固结过程的影响曲线图,经过分析得出了一些重要的结论.     

桥台后路堤多级加载下黏弹性饱和成层软土地基一维固结分析

将桥台后路堤荷载简化为横截面梯形分布的半无限条形荷载,基于Boussinesq弹性力学解答推导得到桥台后软土地基内竖向附加应力计算公式,由此考虑初始孔隙水压力非均匀分布特性.结合桥台后路堤多级加载的Laplace变换递推公式,运用Laplace变换及其逆变换方法求解Terzaghi固结与Kelvin黏弹性应力应变联合微分方程,获得桥台后路堤多级加载条件下黏弹性饱和成层软土地基固结变形解答.算例分析结果表明:该解答具有合理性和可靠性,计算结果可为桥台后软土地基沉降分析提供参考.     

路堤软土地基沉降有限元非线性分析

用Biot固结有限元法对路堤软基沉降作非线性有限元分析 ,计算中考虑了土体侧向变形、水平向渗流对沉降的影响 ;采用非线性本构模型 ,考虑了土体应力、应变关系的非线性特性 ;考虑了施工的逐级加载 .计算结果与实测吻合较好 .     

考虑应力时空效应及桩体固结变形的 复合地基固结解

运用新的求解方法及解的表达形式,推导了考虑桩体固结变形、加载过程、附加应力非均布、扰动区土体渗透系数连续线性变换、地基径竖向渗流等复杂因素的一个较全面的散体材料桩复合地基固结解析解,并对解进行了分析、比较、验证.结果表明:本文解可以退化为瞬时加载条件下的解、不考虑应力随深度变换条件下的解以及Terzaghi一维固结解等已有解析解;地基底部附加应力越小,固结越快;不考虑桩体固结变形时地基固结比考虑桩体变形时快,桩径比越小,差异越明显.     

软土的循环累积变形模型研究

基于上海地区饱和软土的动三轴试验成果,通过对累积变形影响因素及累积变形发展规律的分析,引入等效循环动应力水平的概念,建立能综合考虑列车荷载循环次数、静偏应力和和动偏应力的耦合作用、固结方式等影响因素的软粘土循环累积变形模型.结合试验成果对模型进行验证,确定不同试验条件下模型中的试验系数.研究结果表明:此模型能够很好地反映多种因素对软土循环累积变形规律的影响;此模型仅适用于软土正常固结且循环应力比小于临界循环应力比的情况;为提高模型计算和预测的精度,用室内试验确定模型中的试验系数时,应采用与现场实际相符的加载和固结条件.     

变荷载下考虑结构性的双层地基一维非线性固结分析

考虑变荷载下结构性软土双层地基在固结过程中压缩性和渗透性的非线性变化,基于e-lgσ′两折线压缩模型及e-lgkv渗透关系,利用半解析方法和成层地基一维固结解析解对结构性软土双层地基一维非线性固结问题进行求解。编制相应的计算程序,通过实例计算,分析变荷载下考虑结构性的双层地基一维非线性固结性状,分别讨论土体结构性、加载速率、结构屈服应力和渗透指数对地基固结性状的影响。研究结果表明:考虑土体结构性影响比未考虑土体结构性的固结速率增大,最终沉降量减小;当最终荷载不变时,随着加载历时的增大,地基固结过程变慢;结构性软土结构屈服应力增大,超静孔压消散加快,土体固结速率增大;双层地基各层渗透指数对超静孔压影响较为复杂,对上下层地基沉降速率影响不同。     

线性加载作用下软土地基固结变形分析

目前软土在加载下的固结变形研究主要为瞬时加载,为明确线性加载作用下软土固结变形规律,通过太沙基一维固结理论和有效应力原理的方法求解了软土地基在任意加载速率下一维固结方程的通解,并求解了线性加载下固结方程的解析解。结果表明：线性加载下软土地基产生的超静孔压可以分成增长期、快速消散期和缓慢消散期三个时期;加载速率影响超静孔压的增长路径、消散速率以及最大超静孔压值,最大超静孔压值与加载量近似成线性增长关系,加载速率对最大超静孔压值的影响存在临界值k1和k2;固结系数影响临界加载速率,排水距离影响超静孔压的消散时间;加载速率改变沉降路径而不影响沉降值、改变固结路径并且影响固结时间;最后结合工程实例进行对比分析,发现基于线性加载固结方程解析解得到的理论值及变化规律与实测值有较好的吻合性。     

考虑固结流变的软土地基单桩下拉荷载计算

为研究大面积堆载作用下软土地基中单桩下拉荷载计算方法,基于非达西流动定律引入软土流变模型,建立了拉格朗日坐标系中考虑固结和流变共同作用下软土地基大变形长期沉降非线性计算模型.模型中考虑了固结流变过程中孔隙比与渗透系数随孔隙水的排出而发生变化.进而以荷载传递法为基础,重点研究了固结流变土体中桩土相互作用时界面抗剪强度的时间效应,提出了软土地基在大面积堆载作用下考虑非达西流动固结与流变耦合效应时单桩下拉荷载理论计算方法,通过假定桩顶变形进行迭代求解,获得了桩身下拉荷载分布与中性点长期变化规律.最后与传统固结计算方法进行比较,并分析了平均固结度、非达西流固结参数、流变参数以及堆载大小对下拉荷载变化的影响.研究结果表明,基于传统土体固结理论的计算结果偏于保守,考虑固结流变共同作用对单桩受力的不利影响极为必要.     

变荷载条件下考虑土体非线性的碎石桩复合地基固结研究

在合理假设的基础上,推导出变荷载条件下考虑土体非线性的碎石桩复合地基固结度解析解.此解析解可退化至经典的一维太沙基固结解,证明推导出的固结度解析解是正确.以此解析解为基础,研究了碎石桩半径、碎石桩渗透系数、桩土模量比、软土渗透指数、软土压缩指数、加载时间对复合地基固结速率的影响.研究结果可用于碎石桩复合地基的设计和施工.     

湖相软土单轴蠕变特性及其模型研究

通过长期单轴蠕变试验,获得了湖相软土在不同应力水平下的应力-应变-时间的关系曲线,据此研究该软土的蠕变变形特性;在此基础上,利用非线性牛顿黏壶代替广义西原模型中的线性牛顿黏壶,将其从一维泛化到三维应力空间,建立了改进广义西原模型;利用曲线拟合法确定蠕变模型参数,并对该模型进行数值模拟验证。结果表明：软土在加载的瞬时均有一定的瞬时变形,然后随时间的延长,变形也明显增加;当应力水平低于50 kPa时,土体蠕变变形以衰减蠕变为主,处于黏弹性阶段;当应力水平高于50 kPa时,土体出现了衰减蠕变和稳定蠕变,呈塑性,并进入黏塑性阶段;由于环刀的侧限作用,软土土样未出现加速蠕变;改进广义西原模型具有非线性,由其计算所得的理论曲线能较好地与实测的蠕变试验曲线相吻合。     

采用Green函数法求解二维固结微分方程

以Terzaghi一维固结理论为基础,采用Green函数法对二维固结微分方程进行求解,得到了不同边界条件及地基应力条件下的二维固结微分方程的解析解,给出了计算表,进一步推导了线性加载下的解答。以一均质地基为例,将计算结果与一维解答、前人所得数值结果进行对比,验证了该方法的准确性与可靠性。研究结果表明：进行工程实际研究时应重点关注荷载中心点下的平均固结度,荷载宽度与地基宽度越接近,荷载中心点下的平均固结度与一维结果越接近;而当地基宽度远大于荷载宽度和软土厚度时,使用一维固结理论计算误差较小,工程设计中是可靠的。该方法解答考虑更多工程情况,更快捷方便,便于工程人员使用,可应用于工程计算。     

基于固结理论和蠕变模型的软土固结蠕变理论

通过分级加荷的方式对天津滨海新区经过真空预压处理后的软土进行一维压缩蠕变试验.根据试验所得到的成果,在Terzaghi一维固结理论的基础上,用修正的Singh-Mitchell经验蠕变模型建立了一个新的一维固结微分方程.该方程以一维压缩蠕变试验中所获得的土体力学指标作为计算参数,考虑了软土在主固结阶段结束后所产生的蠕变变形.利用该方程对不同深度和不同应力水平下的试样进行固结和蠕变计算,计算结果与试验结果很接近,表明该方程能够充分反映软土的应力、应变和时间的关系,适用于天津滨海新区的吹填软土地基.     

成层地基中单桩沉降的时间效应研究

为研究成层地基中静荷载作用下单桩沉降的时间效应,采用Voigt模型来考虑桩侧土对桩的作用,根据桩侧土的成层性,将桩土系统从下至上划分为若干层,对每层桩土系统建立控制方程。运用阻抗函数递推方法求得了频域内桩顶位移响应的解析解,进而利用Fourier逆变换和卷积定理求得了静荷载作用下考虑时间效应的单桩桩顶沉降半解析解。运用该解析解讨论了两层和三层桩侧土工况时桩土参数对单桩沉降性状的影响,并将计算结果与工程桩的实测数据进行了对比,验证了本文解的合理性。     

采用修正割线模量法分析地基的非线性沉降

提出了一种考虑时间因素的地基非线性沉降计算新方法,即修正割线模量法．该方法的计算原理是利用反馈修正技术依据地基载荷试验曲线反求各级荷载下地基土不同附加应力水平区段的修正割线模量,附加应力计算采用Boussinesq弹性理论解,采用分层总和法计算地基沉降．采用修正割线模量法对Briaud和Gibbens（1993）所做的一系列砂土地基中的基础加载试验成果进行分析．通过对不同基础加载试验曲线进行归一化处理,获得不同尺寸基础的荷载与相对沉降的归一化曲线,该曲线与计算曲线相吻合;采用修正割线模量法计算得到的不同尺寸基础对应于沉降25mm及150mm的荷载Q25及Q150与实测结果的误差在10％以内,根据南侧及北侧3m基础30min加载试验确定的蠕变指数m分别为0．036和0．030,计算得到2014年（20年后）2个3m基础所发生的总沉降分别为39．6mm和36．7mm．     

饱和软土地基沉降实用分析法

通过对饱和软土固结特性的理论分析与试验，提出了可以同时考虑加荷、沉降与时间关系的饱和软土地基沉降计算模型。将仿真计算及实测结果与原位观测沉降过程相比较，结果表明，该方法更加可靠，且简单可行。     

逐级加荷条件下考虑瞬时变形的固结模型

在现场软土地基沉降观测资料的基础上,建立了软土地基逐级加荷,条件下考虑瞬时变形的修正双曲线固结计算模型。该模型既适用于一次加荷,也适用于逐级加荷。模拟结果表明,其数学处理方法简单,回归精度高,物理意义明确。     

混凝土芯水泥土搅拌桩群桩复合地基承载特性分析

为了探讨混凝土芯水泥土搅拌桩群桩基础在软土地基中的受力特征,以及褥垫层的移动趋势,进行混凝土芯水泥土搅拌桩群桩复合地基加固软土地基的室内模型试验。通过监测分级荷载作用下复合地基的沉降和桩顶、桩底以及桩间土不同位置的应力分布的变化来探讨复合地基承载特性。对桩顶平面处A桩周围土层表面埋设标志物,分析了褥垫层材料的移动态势和桩间土体的沉降量的规律。试验结果表明:复合地基在上部荷载作用下,加载初期是由桩来承担大部分上部荷载;由于褥垫层的调节作用,桩顶面处的桩土应力比逐渐增大,达到峰值后比值有所减小直到趋于稳定。混凝土芯水泥土搅拌桩群桩复合地基在上部荷载作用下的沉降曲线(P-S曲线)为缓变型;褥垫层向群桩所围成几何图形的中心移动,桩周土的水平位移和竖向沉降都以桩为中心呈现由近及远不断减少的趋势。研究结果为工程实践提供了有益的参考。     

飞机荷载作用下温州机场超固结软粘土地基变形研究

根据温州机场扩建工程中堆载预压地基处理道面标高的控制数据,计算分析得出温州机场新跑道投入使用后软粘土地基的超固结比;基于飞机荷载的动力特性,计算得到温州机场新跑道软粘土地基在A380机型作用下附加应力的分布情况;选取1／4余弦波模拟飞机循环降落荷载,通过循环三轴试验对温州机场新跑道软粘土的变形特性进行了研究．结果表明：在新跑道投入使用后,运营初期飞机降落造成的地基工后沉降非常显著,应予以重点监测;此外,扩建工程中堆载预压地基处理能够显著减少飞机降落荷载所引起的工后沉降．同时,应用指数模型对试验得到的应变数据进行拟合分析,得到与OCR和循环次数相关的应变预测模型．经推演检验,此模型对温州机场新跑道土基沉降的长期预测有一定的指导作用．