考虑渗透性变化时的吹填土围堰固结特性研究

摘要

根据大量实际吹填土工程资料分析可知，吹填土的固结沉降比较大，固结速率也很快，吹填土体固结过程中渗透系数、孔隙比等固结参数均在变化，因此对吹填土固结计算用经典的太沙基固结理论或用不变固结参数的Biot固结理论求解吹填土的固结问题，将得到明显不合理的结果。所以，对吹填土的固结计算不仅要选择合理的模型，还要考虑固结过程中土体参数的变化，这样才能更真实的反映出吹填土体从施工期到运营期的固结过程。 本文对拟建围堰选用四种吹填土分别进行了室内渗透特性、固结特性和强度特性的实验研究并得出其物理力学特性的变化规律：渗透系数随孔隙比的增加而增大，并且孔隙比和渗透系数的对数之间存在线性关系；在相同的孔隙比时，渗透系数随掺砂比例的增加而增大；掺砂有一定的效果，但和纯砂相比较，掺砂后土体的渗透系数仍然比较低：土体的孔隙比和有效应力之间有一一对应关系，在试验应力范围内，土体的孔隙比和有效应力的对数值之间并不成一个线性关系，只有当有效应力超过一定值后才满足e～lgo线性关系。根据上述固结特性，本文利用Biot固结理论，选择非线性弹性D-C本构模型，分别按照固结过程中随孔隙比变化的渗透性和不随孔隙比变化而变化两种情况对某水力吹填围堰固结过程进行了分析对比，并选择合适的吹填土对拟建围堰进行吹填。计算结果表明：考虑渗透性变化时其固结速率远快于不考虑渗透性变化时的固结速率，并且吹填土体固结速率随着孔隙比的减小而逐渐减缓。因此在吹填土体变形固结计算中考虑其渗透性变化是非常必要的。

目录

文摘

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声明

第一章绪论

1.1引言

1.2以往固结计算工作的回顾

1.2.1小变形应变理论的提出

1.2.2有限应变理论的发展

1.3问题的提出及本文的工作

1.3.1引言

1.3.2工程地质概况

1.3.3本文选题的依据

1.3.4本文的工作

第二章吹填土的主要室内试验特性研究

2.1引言

2.1.1试验用土的颗粒级配

2.1.2土样制备和饱和

2.2吹填土的试验特性

2.2.1吹填土的固结特性试验

2.2.2吹填土的强度特性试验

2.3结论

第三章非线性有限元原理及吹填土的固结理论

3.1概述

3.1.1有限元法的求解基本思路

3.1.2非线性有限元的基本原理

3.2吹填土堤Biot固结有限元理论

3.2.1 Biot平面固结理论基本原理与方法

3.2.2吹填土荷载在有限元计算中的处理方法

3.2.3 Biot固结方程的非线性解法和时间△t的选取

3.3影响吹填土围堰固结因素分析

3.3.1吹填土渗透系数与孔隙比关系分析

3.3.2吹填土有效应力与孔隙比关系分析

3.3.3吹填土固结过程中固结参数非线性因素的处理

3.4吹填土体的本构关系

3.4.1引言

3.4.2土体模型的选择

3.4.3非线性弹性本构模型—D-C模型

3.5结论

第四章考虑渗透系数随孔隙比变化时吹填土围堰固结研究

4.1引言

4.1.1工程概述

4.1.2计算模型

4.1.3网格划分

4.2计算模型参数的选取

4.3围堰固结计算结果分析

4.3.1围堰固结沉降分析

4.3.2围堰超静孔隙水压力随时间消散分析

4.4结论

第五章结论和展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢