考虑井阻与涂抹的非饱和土竖井地基固结分析

基于等应变假设与 Fredlund 非饱和土固结理论, 得到了考虑井阻与涂抹的非饱和土竖井地基固结半解析解. 首先, 引入两个新的变量, 通过 Laplace 变换将控制方程组转化为易于求解的常微分方程组; 然后, 考虑井阻与涂抹条件, 并将 Laplace 变换下的解用 Crump 方法编程实现 Laplace 逆变换, 得到地基内任一深度的平均超孔隙气压力、平均超孔隙水压力和整个深度范围内的平均固结度在时间域内的解;最后, 将所求解退化为饱和土中考虑井阻与涂抹的等应变固结解进行验证, 并与非饱和土中自由应变假设下理想井固结解进行对比, 验证了半解析解的可靠性. 通过分析发现:井阻因子、涂抹系数和涂抹区半径比任何一个值增大, 固结都将变慢;考虑井阻与涂抹能更加准确地预测非饱和土竖井地基的固结度.     

考虑土的粘弹性及成层土的砂井地基设计综述

本文采用广义Voigt模型,导出普遍适用于各种粘弹性土的竖向固结和轴对称固结基本方程及其解析解。它概括了太沙基、巴隆的弹性解和钱家欢60年代发表的粘弹性解等。对于砂井地基真空或堆载预压固结分析,提出一种孔隙压力按解析解近似计算,位移数值求解的半解析方法,全面考虑了土的粘弹性、砂井地基固结三向性、井阻、涂抹、砂井群和成层地基的共同影响。理论计算与工地实测较吻合。     

半透水边界下土体大变形非线性固结模型

基于一维大变形固结(CS2)模型,引入半透水边界条件,建立了半透水边界下土体大变形非线性固结(IBC)模型.将其计算结果与现有的可以考虑半透水边界条件的小应变线性解析解和小应变非线性数值解进行了对比,验证了本模型的正确性.在此基础上对影响半透水边界土体固结的主要影响因素(应变大小、半透水参数和土体自重)进行了参数分析.结果表明:应力越大,半透水条件下土体固结越快;半透水参数为0.01是完全不透水边界与半透水边界的临界值,而半透水参数为100是半透水边界与完全透水边界的临界值;土体自重对于半透水边界条件下土体固结速率具有重要影响.     

长期循环荷载作用下海洋饱和粉砂的弱化特性

为了研究海洋饱和粉砂在长期循环荷载作用下的弱化特性,对原状饱和粉砂进行了一系列不同固结条件下不排水单调和循环加载三轴试验,并在循环加载过程中通过弯曲元测试土体剪切波速.主要分析固结方式、动应力比以及循环次数对饱和砂土循环弱化特性的影响.试验结果表明,在相同的固结条件下,随循环次数的增加和动应力比的提高,土体的强度和刚度衰减显著,在相同的动应力比作用下,偏压固结相对于等压固结减缓了土体的循环弱化.利用动偏应力水平对海洋饱和粉砂循环荷载作用下强度和刚度的弱化特性进行了描述.     

附加应力沿深度变化的砂井地基固结分析

基于等应变固结的假设,考虑附加应力沿地基深度的变化以及涂抹效应和井阻的影响,导出砂井地基固结偏微分方程,求得孔隙水压力和平均固结度的解析解.在随时间变化的预压荷载作用下,对把初始孔隙水压力和附加应力简化为沿深度梯形分布的固结性状进行比较.结果表明,对于深厚砂井地基,附加应力和初始孔隙水压力分布对固结过程具有明显影响,若按均匀分布计算,所得的平均固结度偏小.     

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.     

塑料排水板结合真空预压法的径向固结解析解

塑料排水板结合真空预压的软土地基加固方法是一种经济高效并被逐渐广泛应用的地基加固方法,该方法不仅可以减少堆载预压坝体的高度,还能减少土体的侧向位移.推导的塑料排水板与真空预压结合的非线性径向固结解析解可以较好地用于该种地基加固的预测和分析.求解过程认为软土在一维固结条件下孔隙比与平均有效应力、水平渗透系数成对数线性关系,而非以前认为的一维线性关系,因排水板周围土体被扰动,所以涂抹区中水平渗透系数采用抛物线分布形式,同时还考虑真空预压对固结的作用.退化提出的解析解与前人解析解进行对比验证、完成解析解与试验结果验证,证明了该解析解的正确性.最后,分析了参数κ和C_k/C_c对固结的影响,结果表明C_k/C_c值越大,固结时间越短,κ值增大,固结时间增长.     

附加应力沿深度变化的砂井地基固结分析

基于等应变固结的假设,考虑附加应力沿地基深度的变化以及涂抹效应和井阻的影响,导出砂井地基固结偏微分方程,求得孔隙水压力和平均固结度的解析解.在随时间变化的预压荷载作用下,对把初始孔隙水压力和附加应力简化为沿深度梯形分布的固结性状进行比较.结果表明,对于深厚砂井地基,附加应力和初始孔隙水压力分布对固结过程具有明显影响,若按均匀分布计算,所得的平均固结度偏小.     

基于桩周土体固结的静压桩承载力时效性研究

基于静止土压力系数K_0固结饱和原状土体超静孔隙水压力消散的解析解,根据沉入低渗透性饱和土体中静压桩承载力与超静孔隙水压力消散程度的相关性,得到其在沉桩后不同休止时期极限承载力的理论解,实现静压桩在任意休止时间承载力的预测。与其他解不同,该理论解采用更符合天然土体实际工作性状的K_0固结土体弹塑性模型,能够考虑不等向固结和应力等多种因素影响,并同时考虑桩侧和桩端土体固结对静压桩承载力时效性的贡献。工程实例分析结果表明:沉桩施工所产生的超静孔隙水压力、不同时间的消散值以及不同休止时间承载力的实测值与理论值较吻合,证明解的合理性。     

负压条件下高含水率疏浚泥轴对称大应变固结模型

基于Gibson一维大应变固结理论和Hansbo径向固结理论,摒弃小应变假定,引入负压边界条件,建立了等应变条件下以孔隙比为变量的负压轴对称大应变固结(NALSC)模型.NALSC模型同时考虑了高含水率疏浚泥的材料和几何非线性、径竖向渗流、负压沿深度衰减等因素,其他学者建立的固结方程是NALSC模型的特例.基于线性化的材料参数,对固结度变化时程进行了数值模拟,结果表明,在不同的渗流条件和真空度衰减方式下,NALSC模型与现有模型的固结度计算值基本吻合;土层厚度与砂井有效加固直径比值不小于10时,土体主要发生径向固结,竖向固结可以忽略;NALSC模型的计算精度较高,适用于高含水率疏浚泥的大应变固结性状分析.     

多级加载作用下竖井地基固结分析

利用Laplace变换的方法,给出了在任意多级加载作用下,并综合考虑了竖井地基的井阻和涂抹作用下频域内固结解。通过Laplace逆变换,结合具体算例对影响竖井地基固结的主要影响因素进行了详细分析,并与已有结果进行了比较。结果表明,利用本文方法对任意多级加载的情况可以方便求解,而且计算过程简单,计算速度快,精度高。     

柔性基础下不排水桩复合地基固结分析

考虑柔性基础下不排水桩复合地基中桩–土非等应变特性，推导出变荷载下不排水桩复合地基桩间土平均超静孔隙水压力的控制微分方程和求解条件。通过函数变换，基于变荷载下天然地基一维固结理论建立了相应的固结解析解，包括复合地基和桩间土中的平均超静孔隙水压力解答和复合地基整体平均固结度解答。利用有限元模拟方法验证了固结解析解的合理性，并与现有的固结度解析解进行了比较。结果表明，固结度解析解与数值模拟的结果较为吻合，计算精度高于现有的固结计算模型。采用基于等应变假设的固结计算模型分析路堤下不排水桩复合地基的固结速率，计算结果偏大。     

长水泥土桩-短碎石桩复合地基固结解析解

基于轴对称固结模型并采用等竖向应变假设,给出瞬时荷载下长水泥土桩–短碎石桩复合地基的固结方程,推导出单面排水条件下复合地基的固结解析解,包括桩间土和碎石桩的平均超静孔隙水压力解和复合地基的整体平均固结度解。将固结度解析解与有限元数值解进行对比,证明了解析解的合理性。最后,利用固结度解对影响复合地基固结速率的主要因素进行了分析,研究了这种复合地基的固结特性。结果表明:碎石桩的贯入比是影响复合地基固结速率的最重要因素,贯入比的数值越大,复合地基固结越快。复合地基的固结速率随碎石桩渗透系数和置换率以及水泥土桩置换率和压缩模量的增加而逐渐增大,只有当碎石桩的贯入比较大时,其井组和置换率的变化才会对复合地基固结速率产生较大影响。碎石桩压缩模量的变化对复合地基固结速率的影响很小。     

Rigorous Axially Symmetric Consolidation Solution of Vacuum Combined Linear Loading Surcharge Preloading

Vacuum combined surcharge preloading is an effective method which has been used in ground treatment. This study presents the analytical solution of vertical drains with vacuum combined surcharge preloading. The surcharge was considered to be time-dependent preloading due to its reflection of the real situation.Moreover,the free strain,instead of equal strain hypothesis of the surface,was adopted for the mathematical rigor. Both vertical and horizontal drainages,along with the well resistance were considered.Besides,the time-dependent surcharge preloading was resolved with the impulse theorem which has been presented in the study,and the solutions for pore water pressure and degree of consolidation were derived by applying the approach of separation of variables.Furthermore,the solution is compared with previous solutions and numerical solutions,and the results verify the correctness of the proposed model.     

真空预压加固地基等效固结理论计算分析

摘 要：目前PVD地基固结解析解求解过程复杂且参数繁多。利用平均固结度等效概念，并考虑井阻和涂抹效应，将PVD地基等效为天然地基，针对真空预压特点，考虑了地表孔压随抽真空过程的变化，求出其一维固结解析解。根据所给出解，编制了程序，绘制了涂抹作用和PVD排水量对固结影响曲线图，并与有限单元法及现场实测数据进行对比。研究表明，所给出解与现有解、有限单元法和实测数据比较接近，且表达形式较为简单，适合于工程应用。     

排水循环剪切条件下砂土体变特性试验研究

利用土工静力-动力液压三轴-扭转多功能剪切仪,针对饱和福建标准砂,在各向均等与三向非均等固结条件下,进行了排水循环扭剪试验.通过试验讨论了初始主应力方向、相对密度和剪应变幅度对排水条件下饱和砂土体积变化特性的影响.研究表明:循环剪应变幅度和相对密度显著地影响饱和砂土体积变化规律,循环剪应变幅度越高,相对密度越大,越易于发生剪胀.在三向非均等固结情况下,饱和砂土在排水循环剪切条件下的体变特性密切地依赖于砂土的初始主应力方向.不同初始主应力方向时应力-应变关系表现出不同的变化模式,体积变化累积规律的具体模式取决于正应力水平与垂直平面上所存在的初始剪应力.     

饱和土中变截面大直径桩纵向振动理论解和数值解对比分析

基于饱和多孔介质理论,对饱和土中变截面大直径桩的纵向振动特性进行研究。首先根据饱和土动力控制方程,得出大直径桩侧土体复刚度,桩底采用黏弹性支承,再将桩身按变截面分段,采用能考虑横向惯性效应的Rayleigh-Love杆模型建立大直径桩的动力方程。结合初始条件、边界条件和连续条件,利用阻抗递推法求解变截面大直径桩-土动力方程耦合方程得出桩顶频域解析解,通过卷积定理和逆傅里叶变换得出桩顶速度时域半解析解。然后利用ANSYS/LS-DYNA建立有限元模型,将数值解和理论解在桩身存在软硬夹层、变截面以及变截面段桩的长度和位置变化等情况进行了对比分析,利用数值计算解验证了理论计算模型的正确性。     

群桩垂向粘弹性动力分析的拉普拉斯数值反演法

应用担普拉斯数值反演方法分析了群桩垂向粘弹性动力反应。利用弹性和粘弹性间比拟关系及Novak平面应变假设,在拉普拉斯空间获得了单桩和两桩体系垂向粘弹性振动的正确解。根据两桩间两两相互作用关系提出了群桩垂向粘弹性动力分析的方法。最后应用拉普斯数值反演技术就可获得时间域的解。本文的计算结果对群桩分析中所作的假设进行了验证并对弹性解和粘弹性解进行了比较。