连续排水边界条件下土体一维流变固结解析解

基于四元件流变模型,通过引入连续排水边界条件研究了单级加载下的土体一维流变固结问题。利用分离变量法和Laplace变换技术得到瞬时荷载下的解析解,进而通过积分的方法得到单级加载下的解析解。随后对排水边界和流变模型进行了退化,得到Terzaghi边界下及三元件流变模型下的一维流变固结解答,通过与现有解答对比初步验证了该文解答的正确性。最后,对不同界面参数、流变参数以及加载速率对土体固结特性的影响进行了分析。结果表明:基于连续排水边界得到的固结解答与基于Terzaghi双面排水得到的固结解答的差异主要在固结前期,且两者的差异随界面参数α、β取值变大而减小。流变固结与线弹性固结差异主要在固结后期,流变固结需要更长时间土体才能完全固结。此外,土体固结速率随加载速率增大而增大。     

连续排水边界条件下线性加载地基一维固结解析解

基于瞬时加载下的连续排水边界条件,推导出任意荷载连续排水边界条件,建立了任意荷载连续排水边界条件下线性加载一维固结方程。利用有限正弦傅里叶变换,求解出其解析解,通过公式退化和有限元成果对比分析,对该文解答的正确性进行了验证。在不同加载速率和界面参数的条件下,分析了加载速率和界面排水参数对孔压和平均固结度的影响。结果表明:加载速率对固结影响较为显著,加载速率越大,孔压消散越为迅速;当加载速率趋于无穷大时,线性加载退化为瞬时加载;随着界面参数的增大,孔压消散明显,地基固结增快;当界面参数趋于无穷大时,排水边界退化为完全排水边界。工程中,在界面参数或堆载时间确定时,对选择合适的堆载时间或界面参数保证地基稳定性和提高工程效益具有一定参考意义。     

连续排水边界下考虑起始坡降的软黏土固结解

Terzaghi一维固结理论中边界条件和初始条件相矛盾的逻辑问题以及软黏土中水的渗流在低水力坡降下可忽略均已逐渐被认识。但在连续排水边界条件下能考虑起始水力坡降的黏性土一维固结理论,尤其是固结模型的解析解还鲜见报道。基于此,该文引入了连续排水边界,并同时考虑黏性土中渗流存在的起始水力坡降,建立了均质地基的单面排水一维固结模型。采用有限傅里叶变换方法求解了所建立固结模型的孔压、固结度以及沉降解析解答,分析了土层在恒载下同时考虑连续排水边界和起始水力坡降的一维固结性状。结果表明:考虑起始水力坡降后,连续排水界面参数b对固结性状的影响与达西定律下相同,即b值越大,排水面透水情况越好,孔压消散速率越快,固结完成时间越短;相反b值越小,排水面透水情况越差,孔压消散越慢,固结完成时间越长。连续排水条件下无量纲R(起始水力坡降、水的重度与土层厚度的乘积除以外荷载)对固结性状影响与完全透水边界下相比无明显改变。R值越大,渗流前锋到达土层底部的时间越长,固结完成时土中超静孔压残留值越大,土层按孔压定义的平均固结度越小,最终沉降量也越小。     

考虑边界排水时间效应的软土一维非线性固结近似解答

为了考虑实际工程中,土层边界的排水性状是一个随时间连续变化的过程,基于经典的非线性压缩和非线性渗透关系,研究考虑排水边界时间效应时固结系数随时间变化的土体一维非线性固结问题。通过分离变量法和Laplace变换技术,获得该固结问题的近似解答;再将该文解退化并与既有差分解答进行对比,从而验证近似解答正确性。基于所得解,探讨了压缩指数与渗透指数比值Cc/Ck、最终有效应力与初始有效应力比值Nq及界面参数α、β对土体固结特性的影响。结果表明：在连续排水条件下,土体内的不排水对称面的位置与界面参数有关,并且随时间会发生变化;当Cc/Ck>1时,在固结前期,土体的沉降速率随着Nq值的增大而增大,而在固结后期则相反。排水边界的界面参数取值对反映边界排水速率影响很大,因此工程中计算地基固结速率时有必要确定界面参数取值。     

双面半透水边界饱和土层在循环荷载作用下的一维粘弹性固结解析解

研究了在循环荷载作用下考虑土的流变特性时具有双面半透水边界的饱和粘土层的一维固结问题,根据瞬时加载条件下的解,通过积分的方法,得到了循环荷载条件下的解析解。并且根据解析解的结果,通过电算程序作出了几个主要影响因素对固结过程的影响曲线图,经过分析得出了一些重要的结论。     

双面半透水边界饱和土层在循环荷载作用下一维粘弹性固结解析解

研究了在循环荷载作用下考虑土的流变特性时具有双面半透水边界的饱和粘土层的一维固结问题,根据瞬时加载条件下的解,通过积分的方法,得到了循环荷载条件下的解析解.并且根据解析解的结果,通过电算程序作出了几个主要影响因素对固结过程的影响曲线图,经过分析得出了一些重要的结论.     

连续排水边界条件下考虑自重的地基一维固结分析

基于连续排水边界条件,建立考虑自重的地基一维固结方程,利用有限正弦Fourier变换方法,给出了解析解,然后通过数值方法获得不排水对称面,分析了界面参数和自重系数对不排水对称面的影响。针对实际工程中水平排水砂垫层铺设位置的优化问题,通过建立考虑土体自重下的固结数学模型,运用半数值半解析方法获得了土体在不同时间因数下设置排水砂垫层的最优位置。分析了水平排水砂垫层设置位置对地基固结度的影响,并进一步给出不同土体界面参数下砂垫层最优铺设位置与时间的关系图。结果表明:考虑土体自重的不排水对称面随时间变化,自重系数越大,不排水对称面越靠近土体底部;最优砂垫层铺设位置是随时间不断变化的。最后,通过一个算例表明考虑优化砂垫层对于固结时间效率的提高具有明显效果。     

排水通道分布式布设下双层地基平面应变固结分析

传统排水固结法处理地基过程中,通常采用全面布设水平排水通道来加速地基土固结。为经济且高效地利用水平排水通道,提出了条形分布式排水理念,变排水通道全面布设为分布布设。根据平面应变假设,建立了分布式排水边界下双层地基二维固结模型,并通过边界转换法、积分变换法和局部离散法给出了相应的半解析解。在通过数值法验证了半解析解正确性的基础上,探讨了条形水平排水通道几何参数和地基土物理参数对分布式排水边界下地基固结效率的影响。研究表明:通过合理的选取排水通道几何参数既可以有效地降低过量排水通道造成的资源浪费,又可以在固结后期达到与全面布设排水通道几乎相同的固结效率;双层地基下层土体物理参数相较于上层土体对分布式排水通道下地基土固结效率的影响较小,工程设计中应优先考虑上层土体的物理力学性质来合理选择分布式排水通道的几何参数。     

层状地基一维固结电阻网法解答

考虑层状地基一维固结问题的复杂性,现有解答较为繁杂同时不便应用。该文基于Liebmann 电阻网原理,推导了初始孔压沿深度任意分布、荷载随时间任意变化作用下的孔压、平均固结度的解答。该解对于各种复杂条件均具有统一的矩阵表达式,便于编程计算和工程应用。通过与精确解的比较论证了该文方法的有效性。最后,对三层地基一维固结问题进行了分析和讨论。     

考虑非达西渗流的成层地基一维固结半解析解

在土中渗流遵从Hansbo非达西渗流的前提下,考虑实际工程中的变荷载,利用解析与数值相结合的半解析方法,对成层地基一维固结问题进行数值求解。将基于Hansbo非达西渗流的双层地基一维固结半解析解与相应的差分数值解进行对比,验证了半解析方法计算基于Hansbo非达西渗流下成层地基一维固结问题的可靠性。最后,对某三层地基考虑Hansbo非达西渗流的一维固结实例进行计算分析,结果表明:基于Hansbo非达西渗流下成层地基的沉降发展速率与超孔隙水压力的消散速率是不一致的。     

Lateral buckling analysis of thin-walled laminated channel-section beams

The lateral buckling of a laminated composite beam with channel section is studied. A general analytical model applicable to the lateral buckling of a channel-section composite beam subjected to various types of loadings is derived. This model is based on the classical lamination theory, and accounts for the material coupling for arbitrary laminate stacking sequence configuration and various boundary conditions. The effects of the location of applied loading on the buckling capacity are also included in the analysis. A displacement-based one-dimensional finite element model is developed to predict critical loads and corresponding buckling modes for a thin-walled composite beam with arbitrary boundary conditions. Numerical results are obtained for thin-walled composites under central point load, uniformly distributed load, and pure bending with angle-ply and laminates. The effects of fiber orientation, location of applied load, and types of loads on the critical buckling loads are parametrically studied.     

周期荷载下半透水边界饱和地基的固结

在Terzaghi一维固结假设的基础上，分析了半透水边界饱和土层在周期荷载作用下有效应力比的变化规律。通过基本方程，结合初边值条件，利用Laplace变换，得到了随时间任意变化荷载作用下的有效应力解。通过典型算例，结合编制的数值Laplace逆变换程序，对几种常见的荷载作用下的情况进行了讨论，研究了参数的影响。通常所研究的透水或不透水边界条件只是本文的特例。本文的结论可以用于指导工程实践。