考虑温度和初始孔压非均布的竖井地基固结解

针对目前竖井地基热固结理论的不足,建立了基于轴对称下竖井地基固结计算模型,采用解析解法推导了考虑温度和初始孔压非均布影响的竖井地基固结一般解;给出了初始孔压呈梯形分布、矩形分布、正三角形分布和倒三角形分布下的超静孔压和固结度的计算表达式。根据所得解析解,编制计算程序,通过参数敏感性分析对竖井地基的固结特性进行研究。结果表明:在温度不变时,初始孔压的分布形式对固结特性有较大影响;初始孔压呈矩形和正三角形分布时,温度越高,超静孔压的消散速率越快;竖井地基底部的孔压值在固结过程中总是最大的,当初始孔压呈倒三角和梯形分布时,随着温度的升高,地基底部孔压值呈现由小变大的特点。

基于初始孔压非均布条件的软黏土地基固结特性分析

将初始孔压非均布条件用统一表达式表示,采用Merchant模型推导了初始孔压非均布条件下的竖井地基黏弹性解。通过与初始孔压均匀分布条件下的黏弹性解对比,验证了本文解的正确性。并编制计算程序分别分析黏弹性参数、初始孔压参数对于竖井地基固结特性的影响。研究表明:k及η值的增大均使固结速率降低,使同等深度的平均孔压增大,且对竖井地基平均孔压的影响较其对平均固结度的影响明显;同样条件下,k值的变化对竖井地基固结特性的影响更大。

初始孔压非均布竖向排水井地基固结方程的解析解

推导了等应变条件下初始孔压任意分布的竖向排水井地基固结一般解,并具体给出了初始孔压为梯形、正三角形、倒三角形分布时的相应解。现有等应变条件下打穿竖向排水井地基固结理论解为本文解的特例。根据所得一般解编制了计算程序,以分析初始孔压非均布条件下的竖向排水井地基的固结性状,并结合工程实例进行计算分析,与实测数据作了比较。结果表明,初始孔压分布形式对竖向排水井地基固结性状有重要的影响,并且对地基中超静孔压的影响比对固结度的影响更为显著;在单面排水条件下,初始孔压为倒三角形时竖向排水井地基固结最快,初始孔压为正三角形分布时固结最慢;在双面排水条件下,竖向排水井地基固结速率不受初始孔压分布形式的影响;考虑初始孔压非均布的本文理论与实际接近。

初始孔压非均布考虑起始比降的一维固结解

研究了考虑起始比降的一维固结问题,获得了初始孔压非均布条件下考虑起始比降的一维固结解答,并与已有文献解答进行了对比,讨论了考虑起始比降后土体的一维固结特性。计算分析表明,当初始孔压降小于起始比降时,渗流并不会在整个土层中瞬间发生,而是逐渐向下发展的,起始比降越大,渗流边界移动速度越慢;固结结束时,土体中的孔隙水压力并不会完全消散,且起始比降越大,残余孔隙水压力越大。与不考虑起始比降不同,均质地基平均固结度按沉降定义和按孔压定义是不同的,随着起始比降的增大,按沉降定义的固结度随之增大,而按孔压定义的固结度则随之减小。

初始孔压非均布条件下散体材料桩复合地基固结理论研究

针对现有复合地基固结理论仍不能考虑实际工程中存在的初始孔压非均布情况的不足,采用解析方法对散体材料桩复合地基进行深入研究,给出了考虑初始孔压非均布的散体材料桩复合地基固结一般解。探讨了初始孔压非均布的3种特殊情况,导出了初始孔压矩形分布(均布)、正三角形分布和倒三角形分布等情况下的复合地基平均孔压和平均固结度表达式。研究表明:单面排水条件下,初始孔压分布对复合地基固结有显著影响;初始孔压均布和正三角形分布条件下,超静孔压随Tv值的增大而逐渐消散,固结期间地基底部孔压值最大;初始孔压倒三角形和梯形(pB/pT=0.5)分布条件下,Tv值越大,孔压等时线越平缓,且孔压最大值的位置由地基顶部向底部转移,固结过程中底部孔压变化呈现"从小变大、再变小"的特点。

初始孔压非均布下一维地基砂垫层优化研究

针对吹填土地基水平排水砂垫层铺设深度优化问题,建立了初始孔压非均布下含砂垫层地基的一维固结模型,利用有限Fourier正弦变换法得出了超静孔压和地基整体平均固结度的解答并通过退化验证了解答的正确性。采用二分法分析了砂垫层的最优铺设深度随时间的演化规律,给出了砂垫层最优铺设深度与时间的关系图。研究表明:在固结初期,砂垫层宜放置在土中初始超静孔压较大的位置;在固结后期,砂垫层的最优设置深度为土体厚度的2/3(单面排水)或者1/2(双面排水)的位置。以预压地基平均固结度达到90%所需时间最短为例,当初始孔压倒三角形、正三角形与梯形分布时,单面排水条件下,应分别在0.52、0.72、0.62倍地基土深度处设置砂垫层;双面排水条件下,应分别在0.42、0.58、0.46倍地基土深度处设置砂垫层。最后通过算例分析了当地基土中砂垫层采用最优铺设深度时,与在中间位置铺设砂垫层、不设砂垫层的情况分别进行对比,当时间因子取0.09时,地基土平均固结度分别提高6%和54%。

考虑初始孔压非均布及起始坡降的黏土流变固结解

外荷载引起的土中初始超静孔压往往沿深度非均匀分布。软黏土的流变特性以及黏性土中渗流存在起始坡降的现象也已被认识。但能同时考虑起始坡降及初始孔压非均布的软黏土流变固结解还鲜见报道。采用Merchant三元件模型描述黏土的流变特性,在初始孔压沿深度非均布条件下建立考虑起始坡降的软黏土一维流变固结控制方程及求解条件,采用拉普拉斯变换方法获得其解析解答。在验证解可靠性的基础上,开展大量的分析计算。结果表明:起始坡降(i0)越大,渗流移动边界移动速度越慢,土层平均固结度和最终沉降量越小。土层顶面处初始超静孔压(qT)和底面处初始超静孔压(qB)的比值(λ)越大,移动边界下移速度越慢,土层固结速率越快,平均固结度最终稳定值越小,土层最终沉降量越大。流变模型中Kelvin体弹簧的弹性模量(E1)和独立弹簧弹性模量(E0)的比值(a)在固结前期对固结性状影响很小;固结后期,a值越大,土层固结速率越快,最终沉降量也越大。固结前期,黏滞系数(η1)的变化对固结性状影响不大;固结后期,η1值越大,土层固结速率和沉降速率越快,但η1值的变化并不影响土层的最终沉降量。

真空预压条件下CCSG桩复合地基固结研究

针对真空预压条件下混凝土芯砂石桩(CCSG)复合地基固结问题,建立了可考虑环形砂石桩桩内竖向渗流、初始孔压沿深度变化的固结模型,推导出了CCSG桩复合地基固结解析解。基于此解析解,通过编程计算绘制出了混凝土芯砂石桩复合地基固结度在不同影响因素(c、H/dw和kw/kv)下的曲线图。研究表明:混凝土芯桩半径与整个混凝土芯桩半径之比c对固结度有影响,c值越大固结越慢;初始孔压沿深度呈倒三角形分布时固结速度最快,呈正三角形分布时固结最慢;kw/kv值越大,固结越快;长径比H/dw值越大,固结越慢。