考虑温度和井阻影响的竖井地基固结

为分析温度和井阻对竖井地基固结的影响,建立竖井地基固结计算模型,并运用解析解法求出考虑温度和井阻的竖井地基固结一般解。通过退化研究并与已有解进行对比分析,验证此解的正确性与合理性。通过算例计算,绘制出考虑温度和井阻等因素影响的竖井地基固结曲线。研究结果表明:温度效应和井阻变化均对竖井地基固结影响较大;温度越高,固结速率越快,但温度变化对固结的影响逐渐减弱;当井径比和温度不变时,井阻达到一定值,固结速率趋于0,固结度会趋于某一数值;随着井阻的增大,超静孔压消散的速率明显减慢;温度越高,超静孔压消散速率越快。

变荷载下考虑井阻随时空变化的竖井地基固结解

竖井排水固结法中井阻随时空演变(即由淤堵和弯折所引起的竖井排水能力下降)的现象已引起广泛关注,且变井阻对竖井地基固结速率的影响不容忽略。但目前能同时考虑变荷载及井阻随时间和空间变化的固结解析解还鲜有报道。考虑井阻随时空演变过程,引入实际中广泛采用的单级或多级加载模式,建立了竖井地基固结模型,并应用分离变量法获得固结模型的解析解答。通过与已有的解析解、有限差分解及工程实测值进行对比分析,充分验证了该模型的正确性。通过大量的计算,分析变井阻参数对竖井地基固结性状的影响。结果表明:竖井地基固结速率随竖井最终排水能力的增大而加快,随深度井阻参数及时间井阻参数的增大而减缓,且时间井阻参数的影响更为显著。

井阻随深度和时间变化的竖井地基固结解析解

基于Deng等关于井阻随深度线性增大和随时间指数增大的假设,推导了这一假设条件下满足等应变径向固结基本方程及一切求解条件的竖井地基固结解析解。通过与现有常井阻固结解析解对比,验证了本文解的正确性。利用本文解析解,计算对比了不同井阻变化率(即参数A2和A3值)的平均孔压和平均固结度,分析了不同时间因子、深度条件下,井阻随深度和时间的变化对竖井地基固结特性的影响。结果表明:井阻随深度和时间增大将使竖井地基固结速率减小,甚至使竖井加速地基固结的能力逐渐消失。

考虑变井阻和涂抹效应的真空预压三维有限元分析

真空预压工程中塑料排水板等竖井通水量随地基深度和固结时间而变化,即变井阻效应已经证明是实际存在的。另一方面,在真空预压工程三维有限元分析中,由于竖井和涂抹区在有限元模型中的划分使得三维有限元模拟较为困难。为真实模拟真空预压工程实际情况,在有限元分析中引入变井阻数学模型,并给出变井阻无量纲参数A_1、α_2。另外,为降低三维有限元建模难度,选用合适的网格单元简化竖井区,并用等效方法简化涂抹区,实现了考虑涂抹、变井阻效应的三维有限元分析。以天津港某围海造陆工程为例,建立三维有限元模型进行分析计算,对比分析计算值与实测数据,验证了程序的合理性,为以后软基加固工程三维有限元模拟提供了一种有效方法。

井阻和涂抹作用在排水板地基设计中的应用

井阻和涂抹作用是排水板地基中普遍存在的现象，但在目前的排水板地基设计和分析中，却很少考虑。本文具体分析了井阻和涂抹作用对地基固结的影响，提出了考虑井阻和涂抹作用的分析和设计曲线，并建议井阻因子Ｇ＝ ０．１５ 和涂抹因子Ｊ＝ ０．１ 可作为考虑井阻和涂抹作用与否的标准，从而为非理想井的分析和设计提供了一条简捷、合理的方法。

考虑井阻及涂抹作用的非饱和土竖井地基固结解析解

以往的非饱和土竖井地基研究中未同时考虑竖井的井阻和涂抹作用,大部分按理想竖井进行研究,然而井阻和涂抹作用是影响非饱和土竖井地基固结的重要因素。针对这种情况,本文基于Fredlund非饱和土一维固结理论及等应变假设,引入变量将超孔隙压力耦合控制方程组转化为等价的线性偏微分方程组,考虑涂抹和井阻条件,并采用分离变量法和待定系数法,推导出了瞬时荷载下同时考虑井阻和涂抹作用的非饱和土竖井地基等应变固结解析解。将所得解析解进行退化,与既有的饱和土竖井地基等应变固结解析解对比,验证了本文解析解的正确性,并应用典型算例分析了井阻和涂抹作用对竖井地基固结的影响。结果表明,井阻因子G、井径比N、涂抹系数α及涂抹半径与竖井半径比S这四者任何一个值减小,非饱和土竖井地基的固结速度都将变快;井阻因子G小于0.1时,建议实际工程中不考虑井阻作用的影响;当涂抹半径与竖井半径比S大于5时,涂抹作用对竖井地基固结的影响与S=5时无明显差异。实际工程中建议提高非饱和土竖井地基的透水能力并减少施工扰动,以降低井阻和涂抹作用对非饱和土竖井地基固结影响。

变井阻条件下碎石桩复合地基固结解析解

针对实际工程中碎石桩复合地基固结的井阻问题,深入分析了碎石桩的井阻成因以及变井阻条件下的时间效应与空间效应.采用解析方法,建立了考虑井阻时间效应的复合地基固结方程.通过分析碎石桩渗透系数的变化规律构建了两种桩体渗透系数随时间变化的函数,并导出了特定变化模式下的碎石桩复合地基固结解析解.分析结果表明:井阻变化对于碎石桩复合地基固结速度影响显著,且该结果较现有的复合地基固结理论更接近工程实际;井阻因子初值越大,井阻时间效应的影响越严重;在相同条件下,增加桩体渗透性比提高桩体模量更有利于加速碎石桩复合地基固结.

考虑井阻变化的真空预压竖井地基固结解研究

针对竖井地基固结问题,考虑井阻随时间变化、土体径向渗流和真空预压等因素的影响,建立数学计算模型。采用解析解法推导出考虑井阻随时间变化的真空预压竖井地基固结问题的解析解,并将其与董志良真空预压竖井固结解对比,验证了该解析解的正确性和合理性。基于此解编制计算程序,绘制了考虑各因素影响的竖井地基固结曲线。研究表明:井阻变化对平均孔压和平均固结度会产生较大影响;井径比对固结度有一定影响但不明显;未扰动区与扰动区的土体径向渗透系数之比对固结度的影响比较明显;真空度越大,土体孔压随土体深度增大而消散的速率越小。

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.

考虑井阻作用的砂井地基设计方法

本文讨论了考虑井阻作用的打穿砂井的设计问题,并为此提供实用的设计方法。

排水固结法中的涂抹与井阻作用效应分析

结合竖向排水体的排水固结法是处理深厚软土地基行之有效的方法,而井阻和涂抹作用对于软土地基的固结影响是非常显著和不可忽略的。本文结合具体工程实例通过计算定量分析其对于土体固结的影响,同样的固结时间下分别对未考虑涂抹和井阻作用情况下,软土地基固结度和考虑井阻和涂抹作用情况下的地基固结度,做了详细的探讨与分析,为排水固结法处理地基的设计与施工提供了工程指导。

考虑漏气及井阻非线性的真空预压地基固结解析解

基于径向固结理论和等应变假设,考虑真空预压过程中真空泵故障、漏气等不利影响以及排水体井阻时空非线性影响,推导了以排水体中超静孔隙水压uw为函数的3阶拟线性偏微分方程,并将膜下真空度随时间的变化曲线作为边界条件,考虑吹填土的自重固结影响,分别给出了真空预压地基考虑漏气影响且排水体渗透系数随深度线性衰减及时间指数衰减时的固结解析解。最后通过与现有多个固结解的对比分析,认为它们一般为新解的特例,并通过算例计算比较分析,认为井阻随时间影响参数A_2对固结度的影响比随深度影响参数A_1更敏感。当参数A_2足够大时,则认为排水体很快就淤堵以至于不具备排水能力,参数A1则可等效反映真空度随深度的衰减影响,且真空预压过程中漏气对地基固结度具有直接影响,漏气越严重则固结排水越慢,需延长真空预压时间,以保证真空预压效果。

考虑复杂荷载及井阻非线性时竖井地基固结解析解研究

根据浙江沿海地区滩涂围垦中的淤泥基础海堤工程设计经验,认为软土工程中竖井地基固结计算需考虑井阻随时间的影响,基于竖井渗透系数随时间指数衰减关系假定,利用竖井地基径向固结理论和等应变假设,并考虑多级线性加载及循环荷载等复杂荷载作用,重新推导了考虑井阻非线性影响下竖井地基固结解析解,通过与TANG X W等(2000)、Zhu G等(2004)恒定井阻地基固结理论的对比,验证了本文理论的正确性。根据本文理论,通过对比分析,认为线性加载时间越长,竖井地基前期固结速率越慢,与骤加恒载工况差异越显著。在循环荷载作用下,地基固结速率一般介于荷载最大值和荷载最小值的恒载情况之间;且固结度随外荷载的波动而相应地滞后性震荡,竖井渗透系数衰减越快,其震荡越明显,最终趋向于稳定震荡。

考虑井阻时效的非线性单井地基径向固结解答

对塑料排水板通水量展开了有土模型试验,提出了与实际较契合的通水量双曲线衰减模型,并考虑土体的非线性固结特性、影响区内土体水平向渗透系数沿径向分别呈线性分布和抛物线分布,建立了瞬时加载条件下的单井地基固结方程且给出了更趋于实际的固结解答。总结了井阻时效对非线性单井地基固结过程的影响规律。结果表明:塑料排水板通水量在固结前期衰减明显,后期衰减趋缓,改进解较实际地反映了不同时间、不同深度下径向平均固结度U_r和径向平均超静孔压u_r,以往解其固结效率被高估。

考虑井阻随时间变化及径-竖向渗流下砂井地基固结的解析解及其分析

基于Deng等提出的砂井渗透系数随时间呈指数函数形式降低的假定,考虑了土体中的径-竖向渗流,推导建立了砂井地基的固结控制方程,并通过采用分离变量法求得了该方程的解析解。通过将该文退化解与已有的解析解及该文解析解与有限差分解分别进行对比,验证了该文解答的正确性。根据该文解答,分析了砂井地基的固结性状。分析表明,无论是否考虑竖向渗流,砂井地基的固结速率均随井阻因子α的增大而减小,且井阻的变化主要对砂井地基后期的固结性状有着重要影响;在考虑径-竖向渗流的情况下,不同α下砂井地基的最终平均固结度均可达100%;竖向渗流加快了砂井地基的固结速率,且随着竖向渗透系数kv的增大,砂井地基的固结速率增大;当地基厚度H较小时,竖向渗透系数k_(v)对砂井地基初期的固结性状影响较大;当地基厚度H较大时,竖向渗透系数kv对砂井地基后期的固结性状影响较大。

考虑井阻时空变化的竖井地基非线性固结解析解

软土固结过程中展现出明显的非线性压缩和渗透特性,同时竖井的淤堵效应常导致井阻在固结过程中随深度和时间不断演化,但目前能考虑井阻随时空演化的竖井地基非线性固结解析解还很鲜见。通过引入孔隙比与有效应力及孔隙比与渗透系数间的半对数模型描述了土体的非线性固结特性,建立了能同时考虑井阻随时空变化和涂抹影响的竖井地基非线性固结模型,并采用分离变量法获得了固结模型的解析解。将特定参数下固结解的计算结果与实测数据、已有的竖井地基固结解答进行了对比分析以验证其可靠性。最后,对竖井地基的非线性固结性状开展了大量计算分析。结果表明:竖井渗透系数随深度线性衰减越明显则地基固结速率越慢;外荷载一定时,随着软土压缩指数c_(c)与渗透率指数c_(k)之比的增大,竖井地基固结速度减慢;在c_(c)/c_(k)值不变的情况下,外荷载增加,地基固结速率加快。在涂抹区的3种径向渗透系数变化模式中,抛物线变化模式下的地基固结速度最快,线性变化模式下的地基固结速度次之,恒定模式下的地基固结速度最慢,且这种性状并不因为考虑井阻变化或土体非线性固结特性而发生改变。

考虑井阻效应及径向渗透系数变化下砂井地基的大变形固结

基于Barron砂井地基等应变固结理论及Gibson一维大变形固结理论,同时考虑了砂井的井阻效应、径向渗透系数的变化及竖向渗流等因素,推导建立了更具普遍性的砂井地基大变形固结方程,并采用有限差分法对该方程进行了求解。通过将所求的差分解答与已有的固结模型及小变形解析解进行比较,对差分解答的正确性进行了验证。基于差分解答,对砂井地基的大变形固结性状展开分析。分析表明:砂井的井阻效应会降低砂井地基的固结速率,但当砂井的渗透系数增大到一定程度时,砂井的井阻效应可忽略;径向渗透系数的变化模式会对砂井地基的固结速率产生较大影响,相比于线性变化模式,抛物线变化模式下的固结速率较快;竖向渗流加快了砂井地基的固结速率,当井径比较小时,应考虑竖向渗流对砂井地基固结速率的影响;压缩指数与渗透指数的比值越大,砂井地基的固结速率越慢。

碎石桩排水能力和井阻效应对复合地基孔压计算的影响

国内外许多学者基于假定桩体材料排水能力为无限大基础上,研究了碎石桩复合地基排水减压作用在饱和粉土地基抗震液化方面的特性。在实际工程中,碎石桩的排水能力与地基土体相比是在一个可比的数量级上,并不是无限大的。利用巴隆固结理论,优化相应的边界条件和初始条件,综合考虑在地震作用时间极短的状况下,引起的超孔压消散速度是有限的,以及散体材料本身会对进入桩体中的水的垂直渗流有一定的阻力作用等条件下,研究了碎石桩在地震作用期间的排水减压作用,并提出了由地震引起的碎石桩复合地基中超孔压发展规律的拟合公式。经过工程实例的对比分析,对碎石桩排水减压作用在抗震液化能力提高方面进行评价,为饱和粉土地基抗震液化设计提供一定的参考。

井阻对砂井地基固结作用的影响

针对不同渗透系数、不同深度及不同半径砂井的地基,分别进行了砂井地基有限元固结计算,将考虑井阻作用的砂井地基固结有限元模拟结果与巴隆理想井固结解进行对比,分析井阻作用对砂井地基固结的影响程度,论证了砂井或排水板地基设计时适当考虑井阻或排水能力的必要性。研究表明:(1)砂井的渗透系数越小,相同时间条件下砂井地基所达到的平均固结度越小;同样,相同固结度条件下所需的固结时间越长,即井阻作用越明显;砂井处理的土层深度越大,井阻作用的影响也更为显著;(2)井阻作用对地基固结度及固结时间的影响不可忽视,在有限元模拟参数条件下,对应相同固结时间,当理想井固结度达到80%时,考虑井阻情况的固结度为13%~67%,相对于理想井固结度的相对误差16%~83%;对应相同固结度,当固结度达到80%时,考虑井阻情况相对于理想井的固结时间相对误差均大于50%。

考虑起始比降和井阻作用的竖井地基固结近似解

在传统竖井地基固结理论的基础上,考虑起始比降对土体内渗流的影响,建立新的固结计算模型,并推导既可考虑起始比降也能考虑井阻作用的竖井地基中渗流移动边界与时间的关系表达式及孔压和固结度的近似解析表达式。通过对比计算,分析起始比降对竖井地基固结性状的影响及竖井地基的孔压分布情况。研究结果表明:在存在起始比降的竖井地基中,渗流是沿径向和竖向发展,深度越大,孔压消散越慢,而在一定深度以下的土体将不会发生渗流和固结。因为起始比降的影响,土体中孔压不会完全消散,存在残余孔压;按孔压定义的固结度一直小于100%。最终固结度除与荷载有关,还与起始比降有关。