软粘土地基粘弹塑性比奥固结的数值分析

软粘土的重要特性之一是其时效性 ,取决于土体的粘滞作用和固结作用。在充分考虑两者综合作用的基础上建立描述堆载预压软土地基变形和孔压消散的粘弹塑性Biot固结有限元模型 ,通过实例计算 。

有限层法求解三维比奥固结问题

提出了层状横向各向同性地基土比奥固结问题的有限层计算方法 ,并编制了相应的计算程序 ,计算结果同理论解一致 ,证实了方法的有效性。

横观各向同性土体三维比奥固结有限层解法

建立了三维横观各向同性土体固结的有限层求解方法 ,并编制了相应的计算程序 ;通过 2个算例的分析对比 ,验证了计算方法和程序的正确性 ;探讨了横观各向同性地基参数对三维地基固结的影响 ,给出了对工程有价值的相关计算图表和结论。

比奥固结理论有限元方程形式及其应用分析

本文简明地推导了平面问题的Biot固结理论有限元方程 ,介绍了其全量形式、增量形式和混合形式 ,并具体分析了各种形式的来源、特点和应用情况。此外 ,针对比奥固结理论应用中两个共性技术问题 。

比奥固结有限元模拟中相关参数的敏感性分析

为了系统全面地研究比奥固结有限元数值模型中相关土体相关参数对模型计算所得地面沉降的影响程度,以江苏泰州某大厦基坑土层为例,建立了比奥固结三维耦合数学模型,运用参数敏感性分析中的单参数敏感性分析法,计算并分析了模型中涉及的土体参数对模型计算所得地面沉降影响程度。结果表明:土体的弹性模量、黏聚力和重度对地面沉降的影响最大,在模拟计算中应重点考虑,土体的内摩擦角影响相对较小,泊松比、水平渗透系数及垂向渗透系数影响最小。

比奥固结理论在堆载预压加固工程场地中运用

运用平面应变比奥固结有限单元法,对南京某钢铁厂江边原料厂采用堆载预压结合塑料排水板处理的软土地基进行了计算,得到了较为理想的效果。计算中将塑料排水板合理地简化成等效砂墙,理论计算结果与实测结果吻合较好。验证了计算方法是合理可行的。

比奥固结全耦合模型参数灵敏度分析

为了准确研究比奥固结全耦合数值模型中水力学参数和土力学参数对地面沉降的影响程度,针对南通兴益大厦深基坑场地,以比奥固结理论为基础,引入黏性土流变理论,将模型中应力应变关系推广到黏弹塑性,同时考虑了土体相关参数随应力应变状态的动态变化,建立了地下水开采与土体变形的三维全耦合数值模型。在此基础上,选取相关水力学参数和土力学参数,进行局部灵敏度分析和Morris法全局灵敏度分析。结果表明:土体的弹性模量、黏聚力和重度对地面沉降的影响最大,此外,土体的内摩擦角和泊松比也分别对地面沉降有较大影响。

随机场对比奥固结沉降的影响

采用随机场的局部平均理论分析邓肯–张本构模型中对比奥固结沉降影响最显著的参数k,探讨岩土参数随机场对固结沉降的影响规律。用均值、标准差和自相关距离描述参数的随机特性,将随机计算结果进行统计分析并与传统的有限元解对比分析。发现参数的变异性和相关距离对固结沉降的均值影响不大,而对标准差的影响较大,随着变异性和自相关距离的增大,固结沉降的标准差增大,当自相关距离趋于无穷大即为随机变量时所引起的固结沉降标准差最大。

比奥固结有限元中参数正交敏感性分析

用邓肯-张模型求解比奥平面固结有限元涉及到的参数较多,本文通过正交试验研究参数共同随机变化对软土地基固结沉降的影响,发现其中的k、c、G、φ和F对整个固结沉降过程的影响是高度显著的;Pc在固结的初期影响是显著的;在其他参数变异较大时,Rf对固结沉降的影响相对较小,常渗透系数Kz在固结初期影响显著。本文结果对模型参数的取值、反演、随机分析以及固结沉降的估计具有参考价值。

考虑软土流变和损伤的比奥固结有限元分析

软土的变形受到流变性和结构性这两种基本特性的双重影响,计算分析中应予以同时考虑。本文基于已有的软土流变模型,提出了一种可以同时考虑这两种特性影响的软土粘弹塑性损伤本构模型,并能定量的描述原状土结构性逐步破损过程和反映施工预处理引起的初始损伤对于土体后期变形的影响。将该模型耦合Biot固结理论,导出了有限元求解方程并介绍了求解方法,编制了相应的有限元程序。结合工程实例,采用本文模型和不考虑软土流变及损伤影响的双屈服面模型分别对路基变形进行对比计算分析,验证了模型的合理性,揭示了软土地基考虑流变性及其结构性损伤在固结变形中的综合作用。

非线性弹粘性比奥固结侧向变形有限元解法

介绍有限单元法,推导非线性粘弹性模型和Biot固结理论的耦合计算路堤荷载下公路软基侧向变形的有限元计算式,分析对其求解的一般有限元非线性解法,并采用Fortran语言编制了路堤荷载下公路软基侧向变形有限元计算程序。

邓肯-张模型参数对比奥随机固结的影响

推导出比奥随机固结有限元方程,将对比奥固结影响显著的邓肯-张模型参数k、C、φ、G模拟为随机场,采用Mont-Carlo法实现随机固结有限元程序,在某一自关距离下研究4个参数的不同变异对比奥随机固结的影响。发现参数的变异对计算结果的均值影响不大;而对计算结果的变异性影响较大:对竖向位移影响显著的是k、φ的随机性,而对侧向位移影响显著的是k、φ、G,参数C的随机性影响较弱。参数G的随机性影响是后天引起的,可以通过提高试验精度,改进分析方法减小随机性。

软土蠕变-固结特性及计算模型研究

根据国内外研究动态和实际工程的迫切需求,对软土蠕变-固结特性、计算模型、模型的数值求解方法和工程应用等进行了系统的研究,探讨了土工应力-应变模型、流变模型和固结模型的耦合机理,建立了实用的非线性弹粘性固结模型。研究表明,软土在任一时刻的变形都可以分解为瞬时变形和蠕变变形,其中,瞬时变形也呈现比较明显的非线性特征;土体变形的时效性由固结特性和粘滞特性共同决定,应力水平低时以固结变形为主,反之,土体的变形主要来源于剪切蠕变;土体的蠕变变形与孔隙水压力的消散有关,在同样的条件下,土体渗透性越差,蠕变变形越大;对于有厚度的土层,土体的次固结是在主固结过程中同时发生;土的蠕变对应力和应变的影响程度取决于土体的排水条件,当地基排水不良时,应力水平将随时间增高,变形计算中若不考虑蠕变特性将可能忽略地基潜在的失稳趋势。所以,考虑蠕变特性不仅是对计算结果的修正,而且是对工程安全性的重新评价。通过对有代表性的实例的计算和分析,验证了计算模型的合理性和结论的正确性。

考虑次固结效应的流变固结理论研究

软土的固结与蠕变是土力学研究和工程建设中需要考虑的重点问题,但是传统的固结理论,例如太沙基固结理论没有考虑软土的流变特性,对软土的次固结沉降无法做出准确的解释。为了研究软土的固结与蠕变以及次固结沉降特性,掌握其应力和变形规律,本文对传统的固结理论进行了改进。在太沙基一维固结理论的基础上,利用次固结系数和修正的SinghMitchell经验蠕变模型,建立了考虑次固结效应的一维流变固结微分方程。在太沙基三维固结理论和比奥固结理论的基础上,利用修正的Singh-Mitchell经验蠕变模型,建立了考虑次固结效应的三维流变固结微分方程。新建立的流变固结微分方程能够更加准确地反映软土固结和蠕变性状的应力-应变-时间关系,为软土固结沉降研究提供新的理论依据。

排水固结法加固软基变形简化计算分析

插板和砂井堆载预压是处理软基有效方法之一,现有的沉降变形计算方法大部分采用轴对称理论的解析解和以太 沙基或比奥固结理论为基础的数值解,仍较为复杂。根据软基排水固结机理,采用固结度等效原理,对渗透系数进行调整,把 砂井(插板)地基简化为均质成层地基。运用有限元对某软土路基处理工程进行简化计算,并和监测结果进行对比分析,对简 化计算方法进行验证。发现具有较好的准确性,为实际软基处理工程的沉降变形分析提供了一种简单实用的方法。

地基固结沉降随机有限元计算和可靠度分析

基于比奥(Biot)固结理论,采用邓肯-张本构模型,考虑随机场的影响,首次给出了地基固结沉降随机有限元分析方法,并基于随机有限元对点固结沉降和差异固结沉降的可靠度进行了分析。

考虑固结的黏弹性地基的有限层法

在弹性介质地基的比奥固结有限层求解格式基础上,运用弹性黏弹性对应原理及拉普拉斯变换给出了黏弹性地基比奥固结有限层求解格式,并编制了程序,通过黏弹性地基沉降的算例分析验证了计算方法与程序的正确性,随着黏滞性系数的增加,该模型的黏滞性起到更大的作用,符合所选取黏弹性模型的蠕变变化规律。最后分析了固结效应和黏滞性作用的关系。

桩周土重固结在挤土桩上产生的负摩擦力及其时效性

基于比奥固结理论和ADINA有限元程序,分析了打桩完成后土中超孔隙水压力的消散和桩周土随时间固结沉降情况;然后结合荷载传递函数法,编制计算程序,对某一具体工程桩周土体重固结引起的在挤土桩上产生的负摩擦力及其时效性进行了研究。结果表明:沉桩引起的超孔隙水压力在3个月内基本上完全消散,桩周土重固结沉降在挤土桩上产生负摩擦力;在沉桩完成100 d后负摩擦力占桩基设计值的23.8%;所得结论为该工程桩基间歇期的确定提供了参考。

二维固结问题的解析解

本文基于比奥（Ｂｉｏｔ）团结理论，给出了二维问题的孔隙水压力、应力和位移各分量的解析解。获得解的情况包括：土层顶面透水、底面不透水的有限厚地基，顶面透水的半无限地基；地基表面受集中荷重、分布荷重及随时间而变的荷重。