井阻随深度和时间变化的竖井地基固结解析解

基于Deng等关于井阻随深度线性增大和随时间指数增大的假设,推导了这一假设条件下满足等应变径向固结基本方程及一切求解条件的竖井地基固结解析解。通过与现有常井阻固结解析解对比,验证了本文解的正确性。利用本文解析解,计算对比了不同井阻变化率(即参数A2和A3值)的平均孔压和平均固结度,分析了不同时间因子、深度条件下,井阻随深度和时间的变化对竖井地基固结特性的影响。结果表明:井阻随深度和时间增大将使竖井地基固结速率减小,甚至使竖井加速地基固结的能力逐渐消失。     

考虑井阻随时空变化的竖井地基大应变非线性固结分析

高压缩性软土具有典型的几何非线性和材料非线性特征,但目前能考虑井阻随时空同时变化的高压缩性土竖井地基大应变非线性固结解答还很鲜见。考虑土体的非线性压缩渗透特征,引入随时间和深度同时变化的变井阻模型,在拉格朗日坐标系下建立以超静孔压为变量的竖井地基大应变非线性固结模型。利用有限差分法获得模型的数值解答,并将其与特殊情况下竖井地基小应变解析解及大应变固结解对比分析以验证其可靠性。不同工况下竖井地基大应变固结性状分析表明：井阻随时空演化的变井阻效应会明显降低竖井地基的固结速率,且井阻的时间效应对固结速率的影响更明显,但变井阻效应并不会影响竖井地基的最终沉降量;初始有效应力均匀分布下的竖井地基固结速率相比其随深度线性增加时较慢,且2种情况下的竖井地基最终沉降值一般不再相等,沉降曲线间的差异也较大;任意深度处井周流入砂井的流量均相等的假定导致竖井地基固结速率偏快,使实际计算会过高估计竖井地基的固结速率;竖向渗流对地基固结的促进作用随竖井长度与竖井影响区半径之比的增大而减小。     

考虑涂抹作用的未打穿砂井地基固结理论分析

 在等应变假设和瞬时加载条件下,研究单面和双面排水情况下未打穿砂井地基的固结问题。通过设置虚拟砂井的方法考虑未打穿土层的径竖向组合渗流;同时,为考虑施工对土体的扰动随离砂井的距离增大而逐渐减小的事实,引入一个函数,将土体水平渗透系数统一表达,并在假设的3种模式下(涂抹区水平渗透系数不变、呈线性变化和呈抛物线变化),得到未打穿砂井地基固结解析解。编制计算程序,详细阐述编程过程中要注意的几个问题,对未打穿砂井地基的固结性状进行分析。结果表明,考虑涂抹区水平渗透系数呈抛物线变化时地基固结最快,呈线性变化时次之,不变时最慢;施工扰动范围、程度越大,固结越慢;砂井打入深度越深,固结越快;砂井渗透系数越大,固结越快。     

真空预压条件下的砂井地基Hansbo固结解

结合真空预压时的实际边界条件,引入负压沿砂井的线性衰减分布模式,将Hansbo砂井地基径向固结理论推广到真空预压(负压)情况,并与现有的董志良解及Indraratna解进行比较,以验证其正确性.结果表明,3种解析解得到的任意时刻径向固结度Ur的关系为:本文解＞董志良解＞Indraratna解.当时间因素Th≤0.5时,三者间相对误差较大,但绝对误差很小,随着时间的增长(Th＞0.5),误差逐渐减小.本文解较Indraratna解更接近较为严密的董志良解,且本文解形式简单,利于工程推广应用.当不考虑井阻作用时,3种解析解均可简化为负压条件下的无井阻固结Hansbo解.     

基于排水体椭圆柱假定的井阻非线性竖井地基固结理论

 目前针对塑料排水板处理地基的固结计算均采用传统的砂井固结理论,即需要将扁长的塑料排水板等效为圆柱体之后再进行分析,这种简化过程可能会带来一定误差。为此,将塑料排水板视为与其形状较为接近的椭圆柱体进行研究。首先给出椭圆柱坐标体系下的塑料排水板处理地基固结基本方程,并基于椭圆柱坐标系理论得到超静孔隙水压和固结度的解析解,讨论新的解答与已有经典解答之间的关系,认为经典的排水板周长等效法高估了排水板的排水固结效果。此外,讨论了排水板渗透系数kw随深度线性衰减和随时间指数衰减变化时的固结解析解,通过计算讨论认为,渗透系数随时间的变化对排水板地基固结影响最显著,参数A2值越大,排水板地基固结速率越慢,以致于排水板严重淤堵而丧失排水能力。     

未打穿砂井地基固结理论计算分析

利用平均固结度普遍解,将未打穿砂井地基转化为等效双层地基,给出其一维固结的解析解,求出未打穿砂井地基的平均固结度。根据所给出解、现有解和有限单元法,编制程序,绘制了贯入比ρw值对固结影响曲线图,对各种求解未打穿砂井地基平均固结度的方法展开评估。研究表明,所给出解能较好地反映不同排水条件下未打穿砂井地基中总平均固结度–竖向固结时间因子(U-Tv)曲线变化情况,适合于工程应用。     

考虑井阻作用的砂井地基设计方法

本文讨论了考虑井阻作用的打穿砂井的设计问题,并为此提供实用的设计方法。     

等应变条件下的砂井地基固结解析理论

本文建立了等应变条件下较为完善的打穿软粘土层的砂井地基固结解析理论,该理论较同样条件下现有理论更接近自由应变条件下严密的但极其复杂的解析理论。文中对巴隆(R.A.Barron)理论和汉斯(S.Hansbo)理论作了详细的分析和讨论,阐述了考虑井阻作用时巴隆理论的不合理性和汉斯理论的近似性。最后根据本文理论编制了可用于IBM-PC微机的绘图软件,绘制了常用砂井的平均径向固结度-径向固结时间因子等曲线。利用这些曲线,能较方便地进行考虑井阻作用和涂抹作用的砂井地基设计。     

砂井地基固结的空间渗流和群井效应的解析分析

本文从Ｔｅｒｚａｇｈｉ－Ｒｅｎｄｕｌｉｃ三维固结方程出发，对砂井地基因结的空间渗流和群井效应作了分析。文中给出的砂井地基因结的解析解可考虑群井共同作用、空间渗流和井阻作用，满足软土的上下边界条件、各砂井中的连续和井阻条件。文末作了数值计算，讨论了空间渗流和群井效应对砂井地基中的孔隙水压力消散及地基因结的影响。     

土体水平渗透系数变化的多层砂井地基固结性状分析

在考虑涂抹区土体水平渗透系数3种变化模式即水平渗透系数不变、呈线性变化和呈抛物线变化的情况下,对单面排水和双面排水条件下多层砂井地基的固结问题进行分析,推导出解析解,并对双层砂井地基的固结性状进行分析。结果表明,只有在各层土的压缩模量相同时,成层砂井地基按孔压定义的固结度才等于按变形定义的固结度,否则前者大于后者;当涂抹区水平渗透系数呈抛物线变化时地基固结最快,呈线性变化时次之,不变时最慢;施工扰动范围、程度越大,固结越慢;增大任何一层土的压缩系数,均可加快整个地基中的孔压消散。     

变附加应力条件下考虑桩体二维井阻作用的复合地基固结解析理论研究

 通过在现有解的形式基础上增加一个二次多项式,提出一种新的复合地基固结解的形式及解答方法,推导得到地基附加应力既随时间变化也随深度变化条件下考虑桩体竖向及径向二维井阻作用的散体材料桩复合地基固结解析解,通过退化、与已有解的比较等方法对解进行分析验证。结果表明,现有的瞬时荷载下考虑桩体径竖向渗流的解、考虑桩体竖向渗流与变形协调的解、太沙基一维固结解等都是本文解的特例,这说明本文解的正确合理性。地基加载历时越长,固结越慢;地基底部附加应力越小,固结越快;考虑桩体径竖向二维井阻时地基固结比只考虑竖向井阻时慢,桩径比越小,桩体渗透系数越小,两者的差异越大。本文解的表达形式及解答方法,为复合地基固结度的求解提供一种新的思路,发展和完善了现有的复合地基固结理论。     

多元不排水长短桩复合地基固结解析解

多元复合地基是一种新型的复合地基技术。推导出瞬时加荷条件下多元不排水长短桩复合地基桩间土的固结方程,基于双层地基一维固结理论建立了相应的固结解析解。通过与有限元解的比较验证了解析解的正确性。利用建立的固结解析解进行参数分析,研究了多元不排水桩长短桩复合地基的固结特性。计算结果表明,多元不排水长短桩复合地基的固结速率随长桩压缩模量和置换率的增加而增大。短桩压缩模量和置换的变化对复合地基固结速率的影响很小。短桩较短时,短桩长度的变化对复合地基固结速率几乎没有影响,短桩较长时,复合地基固结速率随短桩长度的增加而增大。此外,多元不排水长短桩复合地基的固结速率随短桩以下土体压缩模量的增加而增大。     

考虑桩土侧向变形的复合地基固结解

在竖向变形相等的条件下,同时考虑了桩、土在固结过程中发生竖向和侧向变形、土体中的径向和竖向渗流以及土体水平渗透系数的3种变化模式,给出了此类复合地基固结问题的解析解,并对该解和不考虑桩、土侧向变形的现有解答进行了比较,最后对地基的固结性状进行了参数敏感性分析.结果表明:考虑桩体的侧向变形会降低地基的固结速率;桩、土的泊...     

悬浮刚-柔性长短桩复合地基固结解析解

刚-柔性长短桩加固地基可以充分发挥各桩型的优势,是一种新型的复合地基。为完善此类复合地基的固结理论,给出了瞬时加载条件下悬浮刚-柔性长短桩复合地基的固结方程,基于成层地基一维固结理论建立了相应的固结解析解。将固结度解析解与有限元解进行比较,验证了解析解的合理性和有效性。利用建立的解析解进行参数分析,研究了复合地基的固结特性,结果表明:悬浮刚-柔性长短桩复合地基的固结度随长桩长度的增加而增大;当下卧层为中低压缩性土时,复合地基固结度随长桩压缩模量的增加而增大;长、短桩置换率、短桩长度和压缩模量的变化对复合地基固结度的影响很小;悬浮刚-柔性长短桩复合地基的固结度随下卧层土压缩模量的增加而增大,随长、短桩共同加固区桩间土压缩模量的增加而减小;仅长桩加固区桩间土压缩模量的变化对复合地基的固结度没有影响。     

考虑桩体径竖向渗流的碎石桩复合地基固结解析解

提出一种新的复合地基固结度求解方法及表达形式,推导得到了考虑桩体及土体的径竖向渗流,上部荷载分级逐渐施加,扰动区渗透系数呈线性变化等因素的一个较全面的散体材料桩复合地基固结解析解。通过退化、与已有解的比较等方法对解进行了分析验证。结果表明,现有的单级荷载及瞬时荷载下考虑桩体径竖向渗流的解、考虑桩体竖向渗流与变形协调的解、太沙基一维固结解等都是解的特例,这说明了解的正确合理性,发展和完善了现有复合地基固结理论。不考虑桩体径向渗流会高估地基固结速度;地基加载过程越缓,地基固结越慢。提出的求解方法,为复合地基固结度的求解提供了一种新的思路。     

双层散体材料桩复合地基固结解析理论

研究了考虑应力集中效应的双层散体材料桩复合地基固结问题 ,在得到此类双层地基系统正交公式的基础上 ,给出了解析解答 ,并通过编程计算 ,分析了此类地基固结基本性状。研究表明 ,根据本文提出的计算模型 ,桩径比和桩体刚度对地基的固结速率有较大影响 ;分别按孔压和沉降定义的总平均固结度有一定程度差别 ;采用竖井固结理论计算得到的平均固结度较本文理论的计算结果偏小。     

变荷载下散体材料桩复合地基固结研究

研究了复合地基固结问题,给出了变荷载及排水影响区土体内水平向渗透系数沿径向任意变化情况下散体材料桩复合地基固结一般解,讨论了复合地基固结特性。研究表明,水平向渗透系数和加载速率对复合地基固结有重要影响。加载越快,复合地基固结越快,瞬时加载时固结最快;加载越慢,桩径比(n)、扰动区大小(s)和施工扰动程度(ks/kh)对复合地基固结的影响会逐渐减弱。     

真空联合堆载预压下竖井地基固结解析解

考虑真空度沿竖井的发展是一个深度的函数,同时堆载所引起的附加应力既随时间变化也随深度变化,还考虑了地基的径竖向渗流以及扰动区土体水平渗透系数的3种变化模式,推导了真空联合堆载预压下竖井地基固结度的一个较普遍的解析解,并分析了在真空度沿竖井线性下降,堆载线性施加和附加应力沿深度梯形分布等情况下的地基固结性状。结果表明,荷载线性施加时,真空度对地基固结度有较大影响,真空度越大,沿深度衰减越慢,固结越快;而在荷载瞬时施加时,真空度对固结度没有影响。在地基井径比和水平渗透系数与竖向渗透系数之比较小时,地基的竖向渗流对地基的固结度有较大的影响。