粘弹性物理模型在竖井地基中的应用分析

摘要

软土地基的渗流固结具有高度的复杂性和高度的非线性。在处理软土问题时需要根据具体问题的特点进行针对性的分析。本文结合粘弹性本构模型建立了粘弹性土体的三维渗流固结方程，以波数变换为主要方法进行了粘弹性土体的渗流固结分析。算例分析表明软粘土变形具有明显粘滞性的特点，其对软土地基的固结特性具有着很明显的影响。
　　在固结分析中分别引入不同的粘弹性本构模型并建立了相应的渗流固结方程。对方程求解并进行分析，将各粘弹性模型与弹性模型进行了对比，对粘弹性模型自身特点进行了分析。初步针对发生粘性变形需克服的初始粘滞应力具有时变性的特点，进行了在排水竖井作用下的渗流固结分析。拓展分析中也对土体的透水边界条件的多样性和分层特性进行了研究。引入了半透水边界条件并应用矩阵传递法对多层竖井地基进行了求解。采用Laplace变换、Durbin Laplace数值逆变换的方法对问题在频域内进行了求解并反演得到时域内的结果。
　　对竖井作用下粘弹性地基的固结性状进行了分析。计算表明粘弹性土层的厚度对竖井地基固结的影响很有限，竖井地基的固结速率随着土层厚度增加而趋于稳定。粘弹性地基中按照沉降和有效应力定义的固结度Us和Up是不同的，Up＞Us。对影响粘弹性土体固结的因素进行了正交分析，分析表明各参数水平区间不同对固结的影响都比较大，在进行分析并设计时要具体情况具体分析。当土体粘滞系数在一定的范围内时，分析表明土体的粘性对与竖井地基的固结影响很小。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究的背景、意义和目的

1．1．1 研究的背景

1．1．2 研究的意义

1．2 粘弹性软土地基固结理论的发展和研究现状

1．3 本文主要工作

第二章 复杂荷载下粘弹性土固结分析

2．1 前言

2．2 相关方法理论

2．2．1 Laplace变换与数值Laplace逆变换

2．2．2 粘弹性模型理论

2．3 荷载表达式和固结基本方程

2．3．1 常见荷载形式及Laplace变换式

2．3．2 基本固结方程

2．3．3 不同粘弹性本构下固结方程的推导

2．4 控制方程求解

2．5 对比验证及多种荷载下各模型算例分析

2．5．1 多种荷载下多种粘弹性模型分析

2．5．2 粘弹性模型特点比对分析

2．6 小结

第三章 复杂荷载下粘弹性土固结拓展分析

3．1 前言

3．2 半透水边界条件下粘弹性土固结分析

3．2．1 方程推导

3．2．2 算例分析

3．3 多层粘弹性土固结分析

3．3．1 方程推导

3．3．2 算例对比分析(与单层土对比)

3．4 考虑初始粘聚力条件下的固结分析

3．4．1 方程推导

3．4．2 算例分析

第4章 粘弹性地基竖井固结分析

4．1 前言

4．2 不同厚度单层粘弹性地基竖井固结作用分析

4．2．1 双面自由透水条件下竖井固结分析

4．2．2 底面不透水条件下竖井固结分析

4．3 单层粘弹性地基竖井固结作用正交分析

4．4 小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研工作

致谢