基于GDS固结渗透试验参数的竖井地基固结非线性有限元分析

介绍在GDS固结渗透联合测试试验条件下获得的且被广泛认可的土体非线性本构模型,包括分段线性e-lgp模型、线性e-lgk模型和Hansbo非达西渗流模型。结合宁波软土试样的GDS固结渗透联合测试试验,给出上述模型的参数获取过程及参数取值。在经典Biot固结理论基础上,推导考虑上述非线性本构模型的有限元方程,编制相应的计算程序。通过算例分析,验证理论和程序的可靠性,并获得透水边界、非达西流、涂抹效应和荷载大小对竖井地基非线性固结的影响。透水边界对竖井地基固结影响显著,非达西渗流和涂抹效应的影响均不显著,荷载大小对竖井地基非线性固结性状影响复杂,可加快亦可减缓竖井地基固结速率。

泥炭质土非线性固结理论研究

在泥炭质土软基固结过程中,孔隙比和渗透系数会随固结时间增加逐渐变小,导致按Terzaghi一维固结理论计算的软基固结值与实测值存在较大误差,故以滇池湖相沉积泥炭质土为研究对象,进行固结-渗透联合试验,研究泥炭质土e-σ′,k-σ′之间规律,从而得到e-lgσ′,lgk-lgσ′模型,然后引入这两个模型推导出适用于泥炭质土的一维非线性固结理论,并求解出渗压指数C_(k)=1,C_(k)=2两种不同条件下的解析解。根据所取泥炭质土的C_(k)不同,当C_(k)=1时,一维非线性固结微分方程的解析解与Terzaghi一维固结方程解析解比较,仅竖向固结系数存在差异;当C_(k)=2时,一维非线性固结微分方程难以直接得到解析解,可引入激活函数得到非线性固结微分方程的一个特解。研究发现,C_(k)=1时,泥炭质土固结过程中Terzaghi一维固结理论预测沉降速率比实测快,固结完成所需时间短;推导的一维非线性固结理论预测的各时间段固结沉降值和实测值接近,预测固结完成所需的时间误差小,且上覆荷载越大St-t关系曲线与实测值越接近,推导的一维非线性固结理论预测结果越精确。研究结果可为泥炭质土类软基提供一种更为精确的固结计算方法。

单向渗透力引起的渗透固结机理试验研究

通过渗透破坏试验,对单向渗透力引起的渗透固结机理进行了分析,得到了临界水力坡降随固结度、干重度变化的关系式,指出:在相同固结度下,随着干重度的增大,临界水力坡降增大的幅度越来越大;在同一干重度下,临界水力坡降与固结度成线性关系。

基于超软土固结试验砂井大变形固结参数变化特性

基于砂井轴对称大变形固结方程,定义了5类固结参数的表达式,考虑超软土渗透系数及有效应力与孔隙比之间的半对数和幂函数2类非线性关系,结合深圳湾海相淤泥及吹填淤泥的GDS固结仪固结渗透试验,分析砂井轴对称大变形固结方程固结参数的变化特征。结果表明:(1)吹填淤泥、海相淤泥的径向与竖向大变形固结系数随固结过程中孔隙比的减小变化规律复杂,单个试样变化幅度最大分别为十几倍与十倍;(2)吹填淤泥、海相淤泥的其他3类固结参数随固结过程中孔隙比的减小变化1~2个数量级,单个试样变化幅度最大达到几十倍。5类固结参数随固结过程中孔隙比的变化发生较大变化,大变形固结方程简化求解时不能看作常量处理。

渠道边坡粘性土渗透系数的变化规律

就单向渗透固结过程中渗透系数的变化规律进行了探讨,通过对试验所测得的指标进行统计分析,得出了渗透系数k随孔隙比e变化的关系式,并对其精度进行分析。该关系式为水工建筑设计与施工提供了可参考的依据。

考虑软土流变特性和应力历史的一维固结与渗透试验

利用GDS先进固结试验系统对萧山软土进行了常规分级加载固结与渗透试验、分级加载流变固结与渗透试验、压缩—回弹—再压缩流变固结与渗透试验,绘制了沉降曲线、孔压消散曲线以及孔隙比和渗透系数的变化曲线,通过回归分析得到了萧山软土的压缩指数、回弹指数、渗透指数、次固结系数。试验结果表明:萧山软土具有明显的流变特性,对于正常固结萧山软土,土样底部超静孔压消散大约在加载后5h左右完成,而超固结土孔压消散速度比正常固结土快,应力历史和超固结比对次固结系数有显著的影响。