软粘土地基大应变非线性流变固结理论研究

摘要

固结理论历经八十年的发展己较为完善.然而,虽然非线性、流变、成层性是实际软粘土的最基本特性,现有的各种固结理论仍不能将之同时考虑,而仅能考虑其一或其二.因此系统深入地开展更贴近实际的成层软粘土地基大、小应变非线性流变固结理论研究具有重要理论和实际意义.该文首次将软粘土的非线性、流变和成层性等特性全面纳入大应变固结理论研究中.首先,基于现有研究和简化假定得到了变荷载下单层软土地基一维大应变非线性固结解析解.然后根据离散和解析相结合的原则,利用已有的成层地基一维线弹性固结解析解,建立了能求解复杂一维固结问题的半解析方法,编制了相应的能综合考虑土的非线性、流变、成层性、自重以及变荷载等复杂因素的软粘土一维大应变固结计算程序,并通过与已有各种解析解的比较对半解析法及其程序的正确性和有效性进行了验证.进而通过大量的计算、对比和固结曲线的绘制,全面分析了土的非线性、流变、成层性等因素对固结的影响以及大、小应变固结理论的差别,揭示了软粘土的大应变非线性流变固结性状.研究表明:大、小应变固结理论的差异随土压缩性或荷载的增大而越趋明显;土体自重是影响固结的一个重要因素,考虑自重要比不考虑自重固结快、最终沉降大;土的流变性增大将最终迟滞软土地基的固结;土的压缩性和渗透性的非线性变化、土的流变性、成层性、自重及变荷载等因素对固结的影响相互交织,错综复杂,在固结分析中对之综合加以考虑,才能真实反映软土的固结性状.该文在简化假定下给出的考虑变荷载的软粘土一维大应变非线性固结解析解为大应变固结问题各种数值解法的验证提供了直接有效的工具;建立的半解析法和编制的相应程序为实际软粘土地基的固结分析提供了更为先进合理的理论支撑.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1引言

1.2一维大应变固结理论的研究现状

1.3软土的流变固结问题

1.3.1软土流变机制

1.3.2土体流变研究的分类

1.3.3软土流变固结理论研究现状

1.4半解析法及其特点

1.5本文的主要工作

第二章变荷载下饱和软粘土一维非线性大应变固结解析理论

2.1引言

2.2一维大应变固结基本理论

2.2.1坐标系

2.2.2流动坐标系中的基本方程

2.2.3拉格朗日坐标系中的基本方程

2.2.4一些基本关系的推导

2.3简化假定下的一维大应变固结方程及求解

2.3.1以孔隙比为控制变量的一维大应变固结方程

2.3.2以超静孔压为控制变量的一维大应变固结方程

2.3.3问题的求解

2.4几种特殊情况下的解析解

2.4.1常荷载下的解析解

2.4.2单级等速加荷条件下的解析解

2.4.3忽略土体自重时的解析解

2.5计算与分析

2.5.1一维大应变固结性状分析

2.5.2大、小应变固结理论的比较

2.6本章小结

第三章半解析法在一维固结问题中的应用与验证

3.1引言

3.2关于成层地基一维线性固结问题的解析解

3.2.1问题的描述

3.2.2问题的求解

3.3求解复杂固结问题的半解析法

3.3.1半解析法的原理和基本解题过程

3.3.2半解析法程序的基本特点

3.4对半解析解的检验

3.4.1半解析解与一维非线性小应变固结解析解的比较

3.4.2半解析解与变荷载下饱和软土一维大应变固结解析解的比较

3.5本章小结

第四章饱和软粘土一维大应变线性流变固结分析

4.1引言

4.2一维大应变线性流变固结问题的描述

4.3求解过程

4.4与解析解的比较

4.5一维大应变线性流变固结性状分析

4.6一维大、小应变固结分析结果的比较

4.7本章小结

第五章饱和软土一维大应变非线性流变固结分析

5.1引言

5.2一维大应变非线性流变固结问题的描述

5.3问题的求解

5.4与解析解的比较

5.5一维大应变非线性流变固结性状分析

5.6本章小结

第六章成层饱和软土地基一维大应变流变固结分析

6.1引言

6.2问题的描述与求解

6.3双层饱和软土地基大应变流变固结性状分析

6.3.1非线性流变固结分析

6.3.2线性流变固结分析

6.4多层饱和软土地基大应变流变固结性状分析

6.5本章小结

第七章结论与展望

7.1主要工作和结论

7.2进一步研究工作的展望

参考文献

致谢

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