复杂条件下双层软土地基一维非线性固结理论研究

摘要

地面沉降会造成多种社会和环境危害，具有影响范围广泛、初始阶段不易觉察以及后果严重等特点。目前，国内外学者对地面沉降计算模型和软土地基一维固结理论已进行深入研究，形成了较为完善的软土地基一维固结理论体系，但现有研究在结构性土和降水引发的软土地基一维非线性固结方面还很少，且大多数研究局限于单层软土的一维固结，考虑结构性土和降水引发成层地基的一维非线性固结还需要进一步研究和完善。双层地基是最简单的成层地基固结问题，本文将在现有研究基础上，对诸如考虑结构性、降水等复杂条件下的双层软土地基一维非线性固结问题展开较深入的研究，主要工作如下:
　　(1)考虑变荷载下结构性双层软土地基在固结过程中压缩性和渗透性的非线性变化，基于e-lgσ'两折线压缩模型及e-lgkv渗透关系，利用半解析方法和成层地基一维固结解析解对结构性双层软土地基一维非线性固结问题进行求解。编制相应计算程序，将该半解析解计算结果与双层地基一维非线性固结半解析解进行对比，验证该半解析解和计算程序的可靠性。最后分析土体结构性、加载速率、结构屈服应力和渗透指数对双层地基固结性状的影响。
　　(2)假定双层地基土体参数线性变化，根据Duhamel原理，分别推导了潜水层和承压层水位下降引发的双层地基一维线性固结解析解。编制相应计算程序，通过与降水引发的单层软土一维固结解析解结果对比，验证了该解析解和程序的正确性。结合算例，分析抽水速率、水位下降深度、压缩系数和渗透系数对固结性状的影响。
　　(3)考虑在固结过程中土体渗透系数和压缩系数随孔隙比非线性变化，利用e-lgσ'及e-lgkv关系和Duhamel原理对固结控制方程进行变换，分别推导了潜水层和承压层水位下降引发的双层地基一维非线性固结解析解。通过与降水引发的单层软土一维非线性固结解结果对比进行验证，最后结合算例分析土体非线性、水位下降深度、初始压缩系数和初始渗透系数对固结性状的影响。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．2 国内外地面沉降研究现状

1．3 结构性软土一维固结理论研究现状

1．3．2 结构性软土的工程特性

1．3．3 结构性软土一维固结理论研究现状

1．4 降水引发的软土地基一维固结理论研究现状

1．4．2 降水引发的地面沉降计算模型研究

1．4．3 降水引发的软土地基一维固结理论研究现状

1．5 本文研究意义和主要工作

2 考虑结构性的双层软土地基一维非线性固结分析

2．2．1 问题的描述

2．2．2 问题求解与验证

2．3 考虑结构性的双层软土地基一维非线性固结性状分析

2．3．1 土体结构性的影响

2．3．2 加载速率的影响

2．3．3 结构屈服应力的影响

2．3．4 渗透指数的影响

2．4 本章小结

3 水位下降引发的双层软土地基一维固结解析解

3．2．2 固结控制方程及求解

3．2．3 固结性状分析

3．3 承压层水位下降引发的双层软土地基一维固结解析解

3．3．2 固结控制方程及求解

3．3．3 固结性状分析

3．4 本章小结

4 水位下降引发的双层软土地基一维非线性固结解析解

4．2 基本假定及控制方程

4．3 潜水层水位下降引发的双层软土地基一维非线性固结解析解

4．3．2 固结控制方程及求解

4．3．3 固结性状分析

4．4 承压层水位下降引发的双层软土地基一维非线性固结解析解

4．4．2 固结控制方程及求解

4．4．3 固结性状分析

4．5 本章小结

5 结论与展望

5．1 本文主要工作和结论

5．2 对进一步工作的展望

参考文献

个人简历