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基于指数形式渗流的成层地基一维固结半解析解

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西南交通大学学报 2012年第1期47卷 84-89页

作者：李传勋谢康和胡安峰浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室浙江杭州310058 江苏大学土木工程与力学学院江苏镇江212013

为了计算基于指数形式渗流的成层地基一维固结变形,将指数形式的渗流模型引入传统的成层地基一维固结理论,建立了变荷载条件下的控制微分方程;采用解析法与数值离散相结合的半解析法对控制方程进行求解;在指数形式渗流退化为达西渗流的... 详细信息

为了计算基于指数形式渗流的成层地基一维固结变形,将指数形式的渗流模型引入传统的成层地基一维固结理论,建立了变荷载条件下的控制微分方程;采用解析法与数值离散相结合的半解析法对控制方程进行求解;在指数形式渗流退化为达西渗流的条件下,将半解析法的计算结果与解析解进行比较,验证了半解析法计算结果的可靠性.最后,结合某双层地基固结实例对不同参数时的固结性状进行了分析.结果表明:用半解析法计算基于指数形式渗流的成层地基一维固结简便、可靠;上层土比下层土的渗流指数对固结速率的影响显著;压缩性小、渗透性大的土层越厚,成层地基的固结速率越快;加载速率越快,固结速率越快.

关键词：一维固结指数形式渗流成层地基半解析法变荷载

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变荷载下基于指数形式渗流的一维固结分析

岩土力学 2011年第2期32卷 553-558,578页

作者：李传勋谢康和卢萌盟王坤江苏大学土木工程系江苏镇江212013 浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室杭州310027 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州221008 中国矿业大学建筑工程学院江苏徐州221008

建立了考虑指数形式渗流以及变荷载条件下的一维固结微分方程,采用相对稳定的Crank-Nicolson差分格式获得控制方程的差分解答并验证了计算程序的可靠性。结果表明,当指数大于1时,较小时间因子下固结速率比达西渗流快,较大时间因子下固... 详细信息

建立了考虑指数形式渗流以及变荷载条件下的一维固结微分方程,采用相对稳定的Crank-Nicolson差分格式获得控制方程的差分解答并验证了计算程序的可靠性。结果表明,当指数大于1时,较小时间因子下固结速率比达西渗流快,较大时间因子下固结速率比达西渗流慢;而当指数小于1时,较小时间因子下固结速率比达西渗流慢,较大的时间因子下固结速率比达西渗流快。在土层厚度相同的情况下,指数大于1时作用于土层的荷载越小,固结速率越慢;基于指数形式渗流,传统一维固结理论中室内土样固结与实际地基土层固结之间的相似关系不再成立;加荷速率越快,则土层的固结速率越快。

关键词：一维固结有限差分法指数形式渗流变荷载

基于指数形式渗流下的软土一维非线性固结分析

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中南大学学报（自然科学版） 2012年第7期43卷 2789-2795页

作者：李传勋谢康和胡安峰刘兴旺王玉林江苏大学土木工程与力学学院江苏镇江212013 浙江大学岩土工程研究所浙江杭州310058 浙江省建筑设计研究院浙江杭州310006

已有的室内试验资料表明软黏土中的渗流会遵循指数形式渗流定律,并且土体压缩性、渗透性在固结过程中会表现出明显的非线性特性。在土中自重应力沿深度均匀分布的假定下,推导建立基于指数形式渗流的软土一维非线性固结控制微分方程,并... 详细信息

已有的室内试验资料表明软黏土中的渗流会遵循指数形式渗流定律,并且土体压缩性、渗透性在固结过程中会表现出明显的非线性特性。在土中自重应力沿深度均匀分布的假定下,推导建立基于指数形式渗流的软土一维非线性固结控制微分方程,并利用有限差分法对其进行数值求解。将数值解与达西渗流下Davis解析解进行对比,验证数值计算结果的可靠性。最后,对基于指数形式渗流下的一维非线性固结性状进行分析。研究结果表明:土层的固结速率在固结初期随渗流指数的增大而加快;而当时间因子超过某一值后,在固结后期固结速率随渗流指数的增加而变慢;土的压缩指数与渗透指数的比值越大,则土层的固结速率越慢;此外,土层中最终有效应力与初始有效应力的比值以及外荷载的等效水头与土层厚度的比值均对固结速率有较大影响。

关键词：一维固结指数形式渗流非线性固结

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考虑非达西渗流的一维大应变固结模型

考虑非达西渗流的一维大应变固结模型

作者：赵旭东华中科技大学

学位级别：硕士

自从太沙基创立经典土力学以来,固结理论在解析理论、数值分析、实验验证等方面取得了许多突破性的进展,为大量的实际工程提供了理论指导。目前,绝大多数理论研究均假定孔隙水的渗流服从达西定律,即无论水力梯度的大小如何,渗流速度始... 详细信息

自从太沙基创立经典土力学以来,固结理论在解析理论、数值分析、实验验证等方面取得了许多突破性的进展,为大量的实际工程提供了理论指导。目前,绝大多数理论研究均假定孔隙水的渗流服从达西定律,即无论水力梯度的大小如何,渗流速度始终与水力梯度成线性关系。然而,近年来许多实验与现场观测均表明,孔隙水的渗流在细颗粒土中会偏离传统的达西定律,这种现象被称为非达西渗流。本文在广泛认可的CS2固结模型的基础上,提出了考虑3种不同非达西渗流的分段线性化模型:CNDF1模型、CNDF2模型、CNDF3模型。新模型继承了CS2模型的所有特点,综合考虑土体自重、变荷载、固相液相的相对运动、质量守恒定律、线性以及非线性压缩、渗透关系,卸载-再加载效应,可计算土体孔隙比、应力、沉降以及固结度等。验证表明,无论对于小应变固结还是大应变固结,本文提出的新模型均具有较高的计算准确性。与传统的数值方法相比,新模型由于无需借助简化假设与求导计算,其计算更加简便,效率更高。本文介绍了新模型的计算原理,并利用新模型分析不同非达西渗流对固结性状的影响,研究结果表明:(1)对于考虑指数形式渗流定律的小应变固结,在固结开始阶段,非达西渗流指数越大,固结速率越快。然而在固结后期,固结速率会随着指数的增加而减慢。但是,在大应变固结中,固结速率随着指数增加而减慢的现象只发生在平均固结度接近100%时。(2)对于考虑Hansbo渗流的固结,固结速率以及超静孔隙水压力的消散速率会随着渗流参数m和i的增大而减小。无论对于Hansbo渗流还是达西渗流,土体自重均是重要的影响因素。在小变形固结理论中,忽略土体自重会导致计算得到的理论沉降值偏大,但土体自重对固结速率很小。(3)对于考虑起始水力梯度的固结,起始水力梯度i的大小对土层最终沉降量的影响较大,i越大,残余超静孔隙水压力越大,土层的最终沉降量则越小。底部排水边界有助于超静孔隙水压力的消散。固结稳定时,随着深度增加,单面排水条件下残余超静孔隙水压力的值也增加。双面排水条件下,残余超静孔隙水压力呈对称分布,在土层中心位置处达到最大值。此外,考虑起始水力梯度时,单面排水条件下的稳定孔隙比仍呈线性分布,同达西定律的条件下的性状相似;双面排水条件下的稳定孔隙比不再呈线性分布,与达西定律下的稳定孔隙比有明显差异。(4)无论是达西渗流还是非达西渗流,双面排水条件下的固结速率均明显快于单面排水条件下的固结速率。(5)非达西渗流对卸载-再加载过程的影响与达西渗流对卸载-再加载过程的影响相似。

关键词：指数形式渗流 Hansbo渗流起始水力梯度分段线性化模型大应变固结

连续排水边界下基于指数渗流的双层地基一维固结分析

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工业建筑 2024年

作者：张驿王佳吴文兵宗梦繁梅国雄江苏海洋大学土木与港海工程学院江苏省海洋工程基础设施智能建造工程研究中心中国地质大学(武汉)工程学院岩土钻掘与防护教育部工程研究中心浙江大学海洋学院

为研究考虑边界排水的时效性和非达西渗流条件下双层地基的固结特性，引入连续排水边界条件，对基于指数渗流模型下的双层地基一维固结问题进行研究。首先，采用有限差分法对连续排水边界下考虑指数渗流的双层地基固结进行求解并获得相... 详细信息

为研究考虑边界排水的时效性和非达西渗流条件下双层地基的固结特性，引入连续排水边界条件，对基于指数渗流模型下的双层地基一维固结问题进行研究。首先，采用有限差分法对连续排水边界下考虑指数渗流的双层地基固结进行求解并获得相应解答，并将所得解与已有研究进行对比验证。然后，基于推导结果分析界面参数、上下土层厚度比值、土层渗透比值以及压缩系数比值等对地基固结度的影响。结果表明：界面参数越大，固结越快，但随着渗流指数的增大，界面参数对双层地基固结速率的影响减小；对于上软下硬型地基，下层较硬土层越厚，双层地基固结越快，而对于上硬下软地基型则相反，上层较硬土层越厚，固结速度越慢；与下层土的渗流指数相比，上层土的渗流指数对地基固结的影响更大，因此，为加快土体固结速度，应针对不同性质的土层进行合理布置。

关键词：一维固结双层地基连续排水边界指数形式渗流有限差分法