球形空腔固结解析解及其在地基原位固结系数测试中的应用

地基固结系数是地基计算及设计中的关键参数，其准确求取有重要的工程实践意义。孔压静力触探技术（CPTU）和BAT系统是能快速准确测取地基原位固结系数的设备。基于球形空腔扩张理论和一维径向固结理论求解得到球形空腔固结解析解，并将其用于分析由透水元件位于探头锥尖部位的CPTU和BAT贯入所引起的超静孔隙水压力的消散，从而推求地基的原位固结系数。另外，通过实测数据对该解析解进行的验证表明， 该解析解能准确的模拟由探头引起的超静孔隙水压力的消散，对土体原位固结系数的测定有一定的工程实用价值。     

饱和土体圆柱形热源热固结问题的一个近似解

在考虑土骨架和孔隙水热膨胀特性差异的基础上,根据力平衡条件、有效应力原理、能量守衡定理及线弹性应力–应变关系,建立了考虑耦合效应的饱和土体热固结问题控制方程。利用 Fourier 变换、Laplace 变换及其逆变换,给出了热固结问题的求解方法。对一无限长圆柱形热源向外传导和扩散问题进行研究,给出了非等温条件下周围饱和土体的温度、孔隙水压力和位移的解析解,并对其变化规律进行研究,分析了热固结系数等参数的影响。     

二维固结问题的解析解

本文基于比奥（Ｂｉｏｔ）团结理论，给出了二维问题的孔隙水压力、应力和位移各分量的解析解。获得解的情况包括：土层顶面透水、底面不透水的有限厚地基，顶面透水的半无限地基；地基表面受集中荷重、分布荷重及随时间而变的荷重。     

线性堆载下软黏土一维电渗固结理论与试验分析

 考虑线性堆载下水流和电流的相互作用以及孔隙水压力的消散情况,通过将单向渗流固结过程的普遍方程推广到电渗领域,建立线性堆载下软黏土一维电渗固结方程,并给出阴极排水、阳极不排水和阴阳极都排水2种情况下孔隙水压力和平均固结度的解析解。通过参数和试验分析,研究最大堆载和加载速率对孔隙水压力消散的影响,以及电压对理论固结度和试验固结度的影响,绘制不同最大堆载和加载速率时,单面排水和双面排水下孔隙水压力消散曲线、不同电压下理论固结度和试验固结度变化曲线。结果表明：最大堆载和加载速率越大,孔隙水压力消散得越快,同时最大堆载和加载速率对双面排水的影响要比对单面排水的更大;电源电压越大,理论固结度和试验固结度的增长速度都越快,在相同时间段内试验固结度的变化幅度小于理论固结度的变化幅度。     

排水板真空度损耗的排水固结解析解

无砂真空预压吹填软土在国内造地工程中广泛应用,但实践表明传统固结解析解已不足以预测其加固性状和加固效果。从固结方程出发,在原有的等应变假设基础上,在定解条件中增加了吹填土特有的高度欠固结特性和无砂真空预压特别明显的真空度损耗,重新推导得到径向和竖向完全协调的新的等应变解析解——JJJ解答,以解决无砂真空预压吹填软土的排水固结设计理论问题。JJJ法作为固结方程的原生解答,兼容以往所有该类解析解的同时,增加了针对高度欠固结土类和排水板真空度损耗严重的排水固结问题的解决能力。经现场和试验验证,JJJ解析解可相当精确预测无砂真空预压吹填软土的复杂固结过程和加固土体超孔压分布和孔压消散分布,该解答同时也适用于堆载和真空预压的工况。     

黏弹性软土中隧道超静孔隙水压力解析研究

假定土体为饱和多孔黏弹性介质,采用Burgers四元件流变模型来描述,结合建立在Terzaghi-Rendulic固结理论基础上的固结-流变耦合模型,采用复变函数解法,利用复变量将原平面上的研究域保角映射到像平面上的圆环域内,在像平面上求解以超静孔隙水压力为变量的控制方程,进而得到原平面域上软土盾构隧道的超静孔隙水压力的解析表达式。并在此基础上,研究了衬砌排水边界条件下盾构隧道的孔隙水压力问题以及土体特性对孔隙水压力的影响。     

排水管桩桩周土固结特性分析

本文基于比奥固结理论,将桩土界面看作透水边界,建立了饱和粘土中采用排水管桩静压沉桩后单桩桩周土体固结的空间轴对称定解条件,给出了相应的超静孔隙水压力和固结度的级数解答,根据本文的级数解答编制计算程序,并对一算例进行了对比分析。分析结果表明:相比于普通桩,由于将桩土界面看作透水边界,采用排水管桩可以更有效地加快沉桩引起的超静孔隙水压力消散,从而达到降低沉桩引起的负面影响,加快单桩承载力的发挥和缩短工期等目的。本文的研究成果为排水管桩的工程应用提供了有效的理论依据。     

非瞬时加载下土工袋装砂石桩复合地基固结解析解

 针对土工袋装砂石桩复合地基,推导非瞬时加载情况下土工袋装砂石桩复合地基固结度的解析解。该解析解不仅同时考虑了桩体和土体的径向和竖向变形,而且考虑了桩体和土体的径向和竖向渗流。在通解的基础上,给出了附加应力线性施加并沿深度梯形分布情况下的固结度计算公式,并通过将土工袋装砂石桩复合地基退化为普通砂石桩复合地基与已有固结理论的计算结果做比较。结果表明,由于采用了桩土体积应变的完整解答,本文计算的固结速度要比已有固结理论的计算结果小。     

土力学中的渗透力与超静孔隙水压力

1 渗透力 2008年10期陈津民先生的“土中渗透力的定义和论证”一文（以下简称“陈文”）所指的渗透力不只是水流对土颗粒的切向作用力，也包括其对颗粒的部分法向水压力，是正确的，在概念上也是很重要的。这样，文献中的图2—22应当画成如图1     

CFG桩复合地基孔隙水压力实验研究

选择了西部原油成品油管道工程中的一个浮顶油罐CFG桩复合地基作为对象,采用智能弦数码式孔隙水压力计,埋设于断面中轴线附近两桩之间的地基土中,对其孔隙水压力进行了专门研究。     

饱和土体柱形扩孔时大变形不排水统一解析解

 将柱孔周围的土体分为弹性区和塑性区,在弹性区中采用小变形理论,在塑性区中采用大变形理论和统一强度准则。根据应力平衡方程、应力和应变连续的边界条件,推导出考虑土体大变形和不排水时柱形扩孔问题的塑性区半径、极限扩孔压力和超孔隙水压力的理论解答。理论计算结果与现场实测结果较为接近,说明该理论具有一定的参考价值。通过计算分析还可知：扩孔压力随着参数b的增大而非线性增大,而超孔隙水压力则正好相反。     

考虑剪胀的线性软化柱形孔扩张问题

从常规试验成果出发，用弹性软化－残余塑性三线性应力应变模型来模拟应力应变软化关系曲线；用三折线来模拟体积应变、小主应变与大主应变的关系曲线。采用双剪统一强度理论的屈服函数形式，推导并给出了柱形孔扩张时，应力场、应变场、位移场和最终扩张压力计算时所需公式和计算求解步骤。最后，通过对某一算例的计算求解，与弹脆塑性模型作了对比，着重分析了不同软化模式对应力场和位移场的影响。     

基于土塞效应的柱形孔扩张问题解析解

钢管桩和混凝土管桩在沉桩过程中会同时产生挤土效应和土塞效应,然而目前国内外学者对钢管桩的研究主要侧重于其土塞效应,对混凝土管桩的研究则主要集中在其挤土效应上。首先综述了国内外管桩挤土效应和土塞效应的研究现状,然后在考虑土塞效应的前提条件下,利用圆孔扩张理论对管桩的挤土效应进行了分析研究。通过合理的假设,得到了桩周土体在弹塑性阶段的应力场和位移场的解析解答,为综合研究管桩的挤土效应和土塞效应提供了一种新的思路。     

凹形圆弧断裂构造的简化力学模型及其解析分析

从分析潘一矿的煤与瓦斯突出分布规律及其附近控制性断裂构造特点出发，建立了求解竖向凹形圆弧断裂周围构造应力的简化的二维力学模型。导出了断层上盘中水平应力和垂直附加构造应力的解析解，由此推得在断层的上盘中存在一个范围较大的垂直应力升高区，升高后的垂直应力为自重应力的2-3倍，且垂直应力升高区的峰值距断层很近，这与数值模拟的结果完全一致。这一结论较好地解释了发生在断层上盘和发生在地壳浅层的煤与瓦斯突出现象，将有助于进一步深入研究煤与瓦斯突出机理和提出新的预测方法。     

循环荷载作用下地基一维非线性固结解析解

将孔隙比e与有效应力σ关系（e-lgσ）引入循环荷载作用下单层地基的一维非线性固结问题的研究之中，通过假定土体中的初始有效应力沿深度均匀分布和固结过程中土体渗透性的降低与压缩性的减小成正比，建立了低频循环荷载作用下单层地基的一维非线性固结问题的固结方程。由ω-σ变换得出了低频梯形循环荷载作用下单层地基的一维非线性固结问题的解析解，采用Fortran语言编制了相应的计算程序，并通过将其特例情况下的解分别与目前已有的解析解和半解析解进行对比的方法对文中解作了验证。现有单层地基的一维非线性固结解析解均为文中解的特例。     

饱和土体中椭圆孔扩张弹塑性解

圆孔扩张理论作为一种相对成熟的理论工具已经广泛的运用于岩土工程中的各类问题,但是很多问题并非圆孔扩张而是椭圆孔扩张。基于保角变换的方法将原物理平面上的椭圆孔映射到像平面的单位圆上,将原物理平面上由于椭圆孔扩张所产生的速度边界条件转换到像平面上,利用复变函数的理论得到了一种新的位移控制的椭圆孔扩张弹塑性解。通过基于该法计算传统圆孔扩张并且与Gibson的传统的圆孔扩张的弹塑性解进行对比分析,验证了解的可靠性。续而,利用该方法计算竖向排水板（PVD）打入饱和土体中所产生的超静孔隙水压力,并与 Indraratna的模型试验结果进行对比分析。研究结果表明,本文的解在退化到圆孔扩张问题后与传统的圆孔扩张弹塑性解完全一致；采用本文的解能够很好地模拟竖向排水板（PVD）打入饱和土体中所产生的超静孔隙水压力。     

饱和软土中沉桩引起的超孔隙水压力分析

结合天津某工程桩沉桩过程中的实测孔隙水压力分布资料,探讨了单桩桩周土体中产生的超孔隙水压力大小、分布规律及影响范围,得到桩周土中超孔隙水压力的分布随距离呈对数型衰减,影响范围约为13倍桩径。对实侧推导值和理论值进行了比较,分析结果表明:在靠近桩身处,理论值要大于实测推导值,但是随着深度的加大,两值逐渐接近。     

打桩施工对周围土性及孔隙水压力的影响

假定土体为均质、各向同性的弹塑性介质，运用无限介质中圆柱形小孔和球形小孔扩张理论分别模拟饱和粘性土中打入桩的沉桩过程，求出沉桩过程中桩周土体的应力分布，分析沉桩引起桩周土体土性的变化及其对土体应力的影响。运用水力压裂理论推导出沉桩产生的超孔隙水压力在沉桩后瞬时沿桩身径向和竖向的分布。经与工程实测值作分析比较，发现理论预测值与实测数据吻合较好。