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圆球土样Biot固结的级数解与mandel—cryer效应

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工程力学 2002年第4期19卷 24-28页

作者：纪多辙安阳师范学院河南安阳455002

圆球土样固结是发现mandel-cryer效应的一个著名例子。本文采用将圆球土样的Biot固结解分解为弹性静力学解和渗流拟动态解叠加的方法,利用球Bessel函数的正交性质,给出了定量分析这一著名例子的封闭级数解,并具体分析了mandel-cryer效... 详细信息

圆球土样固结是发现mandel-cryer效应的一个著名例子。本文采用将圆球土样的Biot固结解分解为弹性静力学解和渗流拟动态解叠加的方法,利用球Bessel函数的正交性质,给出了定量分析这一著名例子的封闭级数解,并具体分析了mandel-cryer效应产生的原因和影响mandel-cryer效应的因素。

关键词：圆球土样 Biot固结级数解 mandel-cryer效应弹性静力学解全场渗流固结

饱和软土固结的mandel-cryer效应及影响因素研究

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华东交通大学学报 2013年第5期30卷 52-56页

作者：汪江同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海201804

采用Biot固结理论分析饱和软土的渗流固结问题时，在固结“初期”，会出现隙水压力升高，且大于初始孔压的现象，即mandel-cryer效应。基于Biot固结理论，采用有限元计算方法，分析了深度、模量、泊松比和渗透系数对mandel-cryer的影响... 详细信息

采用Biot固结理论分析饱和软土的渗流固结问题时，在固结“初期”，会出现隙水压力升高，且大于初始孔压的现象，即mandel-cryer效应。基于Biot固结理论，采用有限元计算方法，分析了深度、模量、泊松比和渗透系数对mandel-cryer的影响。研究结果显示：随着深度的增加，归一化孔压值增大3~17 m，归一化值为1.01~1.07，曼德尔效应开始时间与深度呈指数关系；模量越大，曼德尔效应的时间越提前，模量对归一化孔压值影响较小，最大归一化孔压值为1.06~1.07；泊松比对曼德尔效应的影响最大，泊松比越小，曼德尔效应越明显，孔压归一化值越大，时间越推迟；渗透系数对mandel-cryer效应的影响主要体现在对发生的时间方面，渗透系数越小，mandel-cryer越推迟。

关键词：饱和软土 Biot理论 mandel-cryer效应有限元

考虑Hansbo渗流的二维Biot固结有限元分析

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岩土力学 2018年第12期39卷 4617-4626,4650页

作者：刘忠玉张家超郑占垒关聪郑州大学土木工程学院

为进一步深入研究弹性饱和黏性土地基的二维固结机制,引入Hansbo渗流方程描述固结过程中的非达西渗流,修正Biot二维固结方程。基于加权残数法,给出相应的有限元数值求解格式。通过和饱和黏性土一维非达西渗流固结理论有限体积法数值结... 详细信息

为进一步深入研究弹性饱和黏性土地基的二维固结机制,引入Hansbo渗流方程描述固结过程中的非达西渗流,修正Biot二维固结方程。基于加权残数法,给出相应的有限元数值求解格式。通过和饱和黏性土一维非达西渗流固结理论有限体积法数值结果的对比,证明数值计算方法的有效性。在此基础上,探讨Hansbo渗流参数对二维地基固结进程的影响。计算结果表明,在固结初期,Hansbo渗流将增强mandel-cryer效应,增大孔压的峰值,并延长孔隙水压力达到峰值的时间;在固结中后期,整个土层存在孔隙水压力滞后现象。同时,Hansbo渗流将阻碍地基沉降的发展。而且,上述影响会随着Hansbo渗流参数的增大而更加明显。

关键词： Biot固结理论非达西渗流有限元法 mandel-cryer效应孔隙水压力

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一种考虑液相惯性的一维准静力固结模型

力学学报 2018年第4期50卷 908-928页

作者：丁洲祥北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

经典Terzaghi一维固结理论不考虑孔隙流体惯性影响,且该理论在不同时期模型推导和表述结果差别较大,导致当前仍存在诸多困惑甚至认识混乱的现象.在笔者前期研究大变形动力固结理论框架内,忽略固相惯性而重点考虑液相惯性影响,经过合理... 详细信息

经典Terzaghi一维固结理论不考虑孔隙流体惯性影响,且该理论在不同时期模型推导和表述结果差别较大,导致当前仍存在诸多困惑甚至认识混乱的现象.在笔者前期研究大变形动力固结理论框架内,忽略固相惯性而重点考虑液相惯性影响,经过合理简化建立反映孔隙流体惯性的一维小变形固结波动模型.该固结波模型具有频散和耗散特性.采用分离变量法,可得到单面排水和瞬时加载条件下无量纲形式固结波解析解答.算例分析结果表明:固结波发展规律受无量纲数D_c变化影响而呈现不同性态;D_c数值较大时固结波响应会出现阶跃和正负波动现象;当D_c值较小时,可能出现mandel-cryer效应等特殊现象.通过对早期和后期Terzaghi固结模型的分析和对比,初步探明Terzaghi固结理论模型内部的矛盾性,在普通土体坐标和固相体积坐标两种不同解读条件下,早期Terzaghi(1923,1925)模型可以分别诠释为具有小变形和大变形属性的不同固结模型.在经典一维固结理论模型的不同诠释背景下,固结波模型也可以据此作出相应拓展和表述.固结波理论揭示缩尺固结试验中土体物理力学参数与固结波响应两种因素之间存在一种不确定性矛盾,据此建议微观土力学研究重视尺度效应.固结波模型的意义还在于,可为Terzaghi经典固结模型理论精度分析提供新的依据.

关键词：固结波孔隙流体惯性固结 Terzaghi一维固结理论 mandel-cryer效应阶跃现象

变荷载作用下轴对称饱和半空间均质地基Biot固结分析

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岩土力学 2009年第8期30卷 2264-2270页

作者：耿雪玉蔡袁强青岛理工大学土木工程学院 266033 浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室 310027

基于Biot固结理论,对随时间变化的变荷载作用下轴对称饱和半空间均质地基固结问题进行了分析。引入状态变量,利用Laplace-Haknel联合变换法,求解了状态方程,得到变荷载作用下饱和土骨架位移、应力、孔隙水压力及渗流量的一般积分形式解... 详细信息

基于Biot固结理论,对随时间变化的变荷载作用下轴对称饱和半空间均质地基固结问题进行了分析。引入状态变量,利用Laplace-Haknel联合变换法,求解了状态方程,得到变荷载作用下饱和土骨架位移、应力、孔隙水压力及渗流量的一般积分形式解,通过算例详细分析了变荷载作用下二维地基固结问题。结果表明,对缓加荷载作用下地基,只有加载较快时,在地基较深处才有明显的mandel-cryer效应出现。在循环荷载作用下,多维固结情况下会出现负孔压现象。

关键词：变荷载半空间固结 mandel-cryer效应

横观各向同性圆柱土样轴对称Biot固结的解析解

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岩土力学 2002年第6期23卷 765-769页

作者：纪多辙石祥锋安阳师范学院河南安阳455002 中国科学院武汉岩土力学研究所湖北武汉430071

给出了横观各向同性圆柱土样轴对称Biot固结的封闭级数解,该解由满足非齐次边界条件的弹性力学解与满足齐次边界条件的渗流拟动态解的叠加构成。通过算例分析,探讨了横观各向土体的Biot固结规律和mandel-cryer效应。

关键词：横观各向同性圆柱土样 Biot固结解析解 mandel-cryer效应

基于Hansbo渗流的圆柱土样Biot固结分析

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力学与实践 2018年第2期40卷 155-160页

作者：刘忠玉朱新牧夏洋洋郑占垒张家超郑州大学土木工程学院郑州450001

诸多黏性土渗流试验表明,在低水力梯度下渗流会出现明显偏离Darcy定律的现象.为了分析渗流的非Darcy特性对固结过程的影响,引入Hansbo渗流方程描述圆柱土样内的渗流,重新推导轴对称条件下的Biot固结方程,并给出方程的Crank--Nicolson有... 详细信息

诸多黏性土渗流试验表明,在低水力梯度下渗流会出现明显偏离Darcy定律的现象.为了分析渗流的非Darcy特性对固结过程的影响,引入Hansbo渗流方程描述圆柱土样内的渗流,重新推导轴对称条件下的Biot固结方程,并给出方程的Crank--Nicolson有限差分格式.通过与Darcy渗流条件下轴对称Biot固结方程解析解的对比,验证计算方法的有效性.然后分析Hansbo模型参数对圆柱土样固结过程的影响.计算结果表明:与Darcy渗流相比,Hansbo渗流会延缓圆柱土样的固结过程.随着Hansbo渗流参数m或I1的增大,在固结前期,mandel--cryer效应会更加显著,即孔隙水压力峰值将提高,且达到该峰值的时间会延迟;在固结中后期,孔压消散滞后的现象也更加明显.不过,Hansbo渗流对位移的影响很小.

关键词： Biot固结 Hansbo渗流有限差分 mandel-cryer效应固结度

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圆球土样Biot固结的级数解

力学与实践 2003年第2期25卷 43-45页

作者：纪多辙安阳师范学院安阳455002

给出了圆球土样Biot固结的封闭级数解,该解由满足非齐次边界条件的弹性力学解与满足齐次边界条件的渗流拟动态解的叠加构成.通过算例,探讨了圆球土样的Biot固结规律和影响mandel-cryer效应的因素.

关键词：圆球土样 Biot固结级数解 mandel-cryer效应非齐次边界条件弹性静力学解

圆球土样Biot固结模型的Green函数及其土体体积应变规律

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湘潭大学自然科学学报 2014年第1期36卷 66-70页

作者：原新生吕金城肖建清安阳师范学院河南安阳455002

通过建立圆球土样Biot固结问题的Green函数,得到了圆球土样径向位移表达式和固结过程中孔隙水压力及土体体积应变的精确解析解.该方法不仅避免了将问题的解分解为弹性静力学解和渗流拟动态解的叠加,而且便于数值计算和分析圆球土样的全... 详细信息

通过建立圆球土样Biot固结问题的Green函数,得到了圆球土样径向位移表达式和固结过程中孔隙水压力及土体体积应变的精确解析解.该方法不仅避免了将问题的解分解为弹性静力学解和渗流拟动态解的叠加,而且便于数值计算和分析圆球土样的全场渗流固结规律.最后以此结果具体分析了圆球土样Biot固结过程中土体体积应变规律和mandel-cryer效应在圆球土样不同位置的强弱程度和土的泊松比对mandel-cryer效应的影响.

关键词：圆球土样 Biot固结 Green函数 mandel-cryer效应