半透水边界双层复合地基固结解析理论

研究了考虑双面半透水、涂抹效应和应力集中效应的双层散体材料桩复合地基固结解析解及其工程应用.依据应力条件下的平衡方程和连续条件下的固结方程，由假定的无穷级数解推导出特征方程，并基于特征方程讨论了特征根取值的各种情形，进而得到了双面半透水双层复合地基的固结解析解.研究了给出的计算模型转化为求解单、双面透水双层散体材料桩复合地基以及双层天然地基固结理论的可行性，进而证明求得解具有普遍适用性.研究发现，半透水边界对固结的影响不明显；固结速率随桩径比的减小和桩体刚度的增大而增大；桩径比的作用大于桩体刚度的作用.     

路堤荷载作用下透水性混凝土桩减压降沉效应研究

透水混凝土桩兼具了刚性桩的高强度特性和散体桩良好透水性的特点,适用于地基的加固处理。为了研究透水性混凝土桩地基处理技术对地基的减压降沉效应,基于有限元法和Biot固结理论对路基荷载作用下透水性混凝土桩复合地基的超静孔隙水压力、桩土应力比、水平位移、沉降等进行研究,并与散体桩和刚性桩进行了对比分析。研究发现透水性混凝土桩复合地基内累积的超静孔隙水压力能够迅速消散,说明透水性混凝土桩具有显著的减压效应;同时发现,透水性混凝土桩复合地基的水平位移和工后沉降较小,证明透水性混凝土桩在降低地基沉降方面具有显著的作用。因此,透水性混凝土桩特别适用于加固透水性差、工后沉降大的地基。     

刚性基础下水泥土桩复合地基固结分析

为了掌握刚性基础下水泥土桩复合地基的固结性状，建立了复合地基的固结解析式.根据固结过程中孔隙水排出量等于单元体体积减小量的关系和平均超孔隙水压力的概念，推得水泥土桩复合地基的固结方程.通过等应变假设和初始边界条件，由分离变量法针对该固结方程进行了求解，得到了桩体和桩间土的平均超孔隙水压力、平均固结度、复合地基整体固结度和固结沉降.研究结果表明，该解析式所得的计算结果与有限元分析结果相吻合，且水泥搅拌桩复合地基固结速率大于天然地基固结速率，并与现场观测的水泥土桩复合地基固结度变化趋势一致.     

透水性混凝土桩减压减震耦合抗震机理研究

透水性混凝土桩兼具散体桩和刚性桩的优点,特别适用于地基抗震。为研究其抗震机理,对地震过程中地基的加速度响应和超静孔隙水压力的长消规律等进行了数值模拟,并与碎石桩、素混凝土桩等的动力行为进行了比较分析。研究发现:透水性混凝土桩复合地基表面加速度放大系数明显小于碎石桩和素混凝土桩复合地基,而且其卓越周期仅为碎石桩和素混凝土桩复合地基的1／2,更有利于抑制上部建筑共振的发生;透水性混凝土桩除具有显著的减震效应外,还具有明显的减压效应,其高透水性使地震引起的超静孔隙水压力能快速消散,抑制了地基液化的发生。透水性混凝土桩的减压减震耦合效应还能有效协调地震期间土体的变形。     

复合地基承载力深度修正研究

目的 提出一种简单适用的复合地基承载力深度修正方法和修正参数.方法 通过对复合地基的不同分类,研究加固体的工作机理和复合地基的破坏特征,探讨复合地基承载力的影响因素和深度修正相关问题.对散体桩复合地基采用Plaxis有限元软件进行数值模拟分析验证.结果 散体桩单桩承载力的发挥受桩周土的应力水平约束,复合地基承载力深度修正可按桩体和地基土分别进行,桩体部分深度修正系数为土层的被动土压力系数与桩体材料被动土压力系数的乘积的1/4.结论 散体材料桩复合地基承载力的深度修正包含桩体修正和桩周土修正两部分,刚性桩、柔性桩宜只对桩周土进行修正.复合地基承载力深度修正系数可根据已有规范取值,深度修正可按照笔者推导出的公式计算.     

碎石填芯钢管桩加固液化土的土压力分析

为了研究碎石填芯钢管桩加固液化土地基的效果,制备碎石桩、钢管桩、碎石钢管复合桩及碎石填芯桩加固液化土四种模型,通过振动台试验,分析四种模型在振动过程中不同埋深处的超静孔隙水压力和土压力时程曲线,研究不同加固模型在不同埋深处超静孔隙水压力、土压力变化规律,得出碎石桩排水效果最为明显,在加固模型中起到排水通道、消散孔隙水压力的作用;钢管桩加固土体抑制土压力突变,提高地基土的整体强度;碎石桩与钢管桩复合加固不仅有效的抵抗土体液化、而且提高复合地基承载能力;碎石填芯钢管桩一桩起到两桩作用,除了起到降低孔隙水压力作用,还从土压力变化,说明增强复合地基土体的整体强度,提高地基的水平承载能力.     

散体材料变截面桩复合地基极限承载力研究

以鼓胀破坏理论为基础,同时考虑桩土接触面上的摩擦,利用土压力理论,探讨了散体材料变截面桩及其复合地基极限承载力的计算方法。通过算例,讨论了桩型及桩土接触面上的摩擦角对散体材料桩及其复合地基极限承载力的影响。     

散体材料变截面桩复合地基极限承载力研究

以鼓胀破坏理论为基础，同时考虑桩土接触面上的摩擦，利用土压力理论，探讨了散体材料变截面桩及其复合地基极限承载力的计算方法。通过算例，讨论了桩型及桩土接触面上的摩擦角对散体材料桩及其复合地基极限承载力的影响。     

连续排水边界下成层地基一维非线性固结解析解（英文）

为了研究边界排水时间效应对固结过程的影响,引入连续排水边界研究成层地基一维非线性固结问题。通过引入孔隙比与有效应力之间的非线性关系,建立了瞬时荷载作用下成层地基固结问题的控制方程,进而获得按沉降定义和按超静孔隙水压力定义的平均固结度以及成层地基沉降的解析解。通过与有限差分解析解对比以及现有解析解对比验证了所得解析解的正确性。基于所得解,通过详细的参数分析研究了成层地基一维非线性固结特性。结果表明,排水界面参数对成层地基的固结性状有很大影响,固结速率随界面参数的增大而增大。在连续排水边界条件下,按沉降定义的平均固结度随有效应力比的增大而增大,而按超静孔隙水压力定义的平均固结度随有效应力比的增大而减小。     

变化荷载下散体材料桩复合地基固结解析解

研究了实际工程中荷载逐渐施加情况下的散体材料桩复合地基固结问题，建立了相应的数学模型，并给出了解析解，探讨了加载历时和一些地基物理、几何参数尤其是桩体刚度对复合地基固结过程的影响，并将竖井地基与分别按两种渗流模型计算的复合地基的固结特性进行了比较，两者有较大差别。     

黏弹性土中半透水管桩沉桩后孔压消散解析解

研究了黏弹性土中管桩沉桩后的固结问题.将土视为适合Mechant模型的黏弹性材料,在弹性解答的基础上,根据对应性原理,经拉普拉斯变换、弹性参数代换和拉普拉斯逆变换等手段得出黏弹性问题的控制方程.通过分离变量法对本征值问题进行求解,在求解过程中考虑了管桩桩体的可渗透性,认为桩体为半渗透材料,给出混凝土管桩沉桩后桩周土中超静孔隙水压力消散的解析解,分析了孔压消散的因素影响.结果表明,土的黏弹性对孔压消散有明显影响,土的黏滞系数越大,超静孔压消散越快;在土的渗透性较小时桩身渗透对孔压消散有较大影响.     

饱和粘土中球孔扩张问题弹塑性解析

为了研究静力触探试验及沉桩扩孔等工程问题,基于修正剑桥模型,推导了不排水条件下球孔扩张问题的半解析解。将扩张球孔周围土体分为临界状态区、塑性区以及弹性区三个区域。弹性区内,利用弹性理论得到应力和孔隙水压力的解答;临界状态区及塑性区内,利用相关联的流动法则、拉格朗日分析法建立了关于应力的一阶非线性常微分方程组,以弹塑性界面处的应力分量作为初值,求解微分方程组可得到应力和孔隙水压力的解答。研究结果表明：各向同性超固结比对扩孔压力、土体应力、超孔隙水压力以及塑性区范围均具有显著影响,且扩孔过程中土体剪切模量并非常量,其随扩孔半径、各向同性超固结比的变化而变化;同时通过与已有解答进行比较,对本文方法的可靠性进行了验证。     

Simplified method for predicating consolidation settlement of soft ground improved by floating soil-cement column

A simplified method is presented for predicting consolidation settlement of soft ground improved by floating soil-cement column on the basis of double soil-layer consolidation theory. Combining the axisymmetric consolidation model and equal strain assumption, the governing equation was derived for the consolidation of clayey subsoil reinforced by soil-cement column. By modifying the boundary condition of the interface between the improved layer and underlying layer on seepage and pore-water pressure, the analytical solution of consolidation of soft ground improved by floating soil-cement column was developed under depth-dependent ramp load. The results of the parameter analysis of consolidation behavior show that the consolidation rate is closely related with the depth replacement ratio by the column and the permeability of upper layer. The influence of column-soil constrained modulus ratio and radius ratio of the influence zone to the column on consolidation is also affected by depth replacement ratio. The column-soil total stress ratio increases with time and approaches the final value accompanied with the dissipation of excess pore water pressure.     

堆载-电渗联合作用下双层地基一维固结解析解

实际地基处理中,电渗与堆载预压常常联合使用。然而目前综合考虑堆载和电渗作用的成层地基固结解答较为鲜见。针对现有理论的不足,基于Zhao提出的双层地基中水力渗透系数与电渗渗透系数的关系假定,建立考虑堆载和电渗联合作用的双层地基一维固结方程。利用特征函数法获得瞬时堆载和线性堆载下双层地基一维电渗固结解析解。通过与现有解析解和电渗固结试验结果对比,验证了本文解答的可靠性。基于该解答,详细讨论了土层参数及荷载参数对双层地基固结特性的影响。结果表明：当下层土的渗透性高于上层土的渗透性时,由于电渗作用导致地基中间土层在固结初期流入的水量大于流出的水量,造成超静孔隙水压力在固结初期上升及有效应力在固结初期下降的现象;降低下层土的压缩性能够提高双层地基的沉降速率和超静孔隙水压力消散速率;与单纯电渗固结相比,电渗联合堆载作用不仅能提高地基沉降速率,还能提高固结后的地基强度,更有利于减小工后沉降和加快地基处理速率。     

致密油藏边界层厚度优化校正新方法

鉴于目前称重法测量边界层厚度的缺陷,建立了一种新方法,并测定了不同孔喉尺寸下的致密岩心在不同黏度、不同压力梯度条件下的边界层厚度。研究结果表明,在相同的孔喉半径和压力梯度下,流体黏度与边界层所占比例成线性关系,且黏度越大,边界层比例越大;在相同的黏度和压力梯度下,随着孔喉半径的增大,边界层比例迅速减小;在相同的黏度和孔喉半径下,随着压力梯度增大,边界层比例逐渐减小并趋于稳定。另外,通过绘制边界层厚度比例图版,分析黏度和驱替压力梯度对非线性渗流的影响,进一步证实边界层是导致致密油藏岩心出现非线性流动特征的本质原因。     

饱和土体中衬砌隧道在移动荷载下的动力响应

为了研究移动点荷载作用下饱和土体全空间中圆形衬砌隧道的三维动力响应,采用解析方法进行求解.用无限长圆柱壳模拟衬砌,用Biot饱和多孔介质模型模拟土体.引入两类势函数表示土骨架和孔隙水的位移,在不同环向模态下利用修正Bessel方程求解各势函数.结合边界条件,得到频率-波数域内衬砌和土骨架位移、孔隙水压力的解答.对各模态下的解答求和,并进行双重Fourier逆变换得到时间-空间域内的动力响应.通过算例分析荷载速度、土体渗透性等对位移及土体孔压的影响.结果表明：饱和土体中衬砌隧道系统存在临界速度,该速度与土体剪切波波速很接近;位移场和孔压场分布受荷载速度、土体渗透性影响较大;随着土体渗透性增大,土体孔压减小;高速荷载时的位移响应频谱与低速荷载时的差别很大．     

堆载–电渗联合作用下双层地基1维固结解析解

实际地基处理中,电渗与堆载预压常常联合使用。为了解决目前综合考虑堆载和电渗作用的成层地基固结解答理论的不足,假定土体中的渗透流速可由水力坡降引起的渗透流速与电势差引起渗透流速的进行叠加,建立考虑堆载和电渗联合作用的双层地基1维固结方程;利用特征函数法获得瞬时堆载和线性堆载下双层地基1维电渗固结解析解;通过与现有解析解和电渗固结试验结果对比,验证了本文解答的可靠性。基于该解答,详细讨论了土层参数及荷载参数对双层地基固结特性的影响。结果表明：当下层土的渗透性高于上层土的渗透性时,由于电渗作用导致地基中间土层在固结初期流入的水量大于流出的水量,造成超静孔隙水压力在固结初期上升及有效应力在固结初期下降的现象;降低下层土的压缩性能够提高双层地基的沉降速率和超静孔隙水压力消散速率;与单纯电渗固结相比,电渗联合堆载作用不仅能提高地基沉降速率,还能提高固结后的地基强度,更有利于减小工后沉降和加快地基处理速率。     

An improved apparent permeability model considering full pore pressure range,variable intrinsic permeability and slippage coefficient

Although the slippage effect has been extensively studied, most of the previous studies focused on the impact of the slippage effect on apparent permeability within a low pore pressure range, resulting in the inability of matching the evolution of permeability in the remaining pressure range. In this paper, a new apparent permeability model that reveals the evolution of permeability under the combined action of effective stress and slippage in the full pore pressure range was proposed. In this model, both intrinsic permeability and slippage coefficient are stress dependent. Three experimental tests with pore pressure lower than 2 MPa and a test with pore pressure at about 10 MPa using cores from the same origin under constant confining stress and constant effective stress are conducted. By comparing experimental data and another apparent permeability model, we proved the fidelity of our newly developed model. Furthermore, the contribution factor of the slippage effect R_slip is used to determine the low pore pressure limit with significant slippage effect. Our results show that both narrow initial pore size and high effective stress increase the critical pore pressure. Finally, the evolutions of the slippage coefficient and the intrinsic permeability under different boundary conditions were analyzed.     

动态承压水作用下考虑土体非线性的基坑弱透水层出逸比降研究

针对滨海临江地区基坑底部弱透水层由动态承压水导致的突涌问题,将基坑底部弱透水层渗流问题简化为一维越流模型,考虑土体的压缩非线性和渗透非线性,推导动态承压水作用下弱透水层超静孔压半解析解,通过与有限差分解进行对比,验证解的可靠性. 分析土体非线性以及动态承压水参数对弱透水层中超静孔压和开挖面处出逸比降的影响. 分析结果表明：当考虑土体的非线性特性时,弱透水层中各深度处的超静孔压均大于线性假定下的结果;承压水波动过程中基坑开挖面处最大出逸比降随无量纲因子的增加而增加;不考虑土的非线性会使求得的出逸比降偏小. 用线性假定下的解进行突涌稳定性分析或者降水设计均会带来较大的安全隐患,在动态承压水变化周期长、平均水位高、波动幅值大的情况下应充分考虑土体非线性的影响.     

强夯孔隙水压力回归分析模型

设计强夯试验 ,动态观测了超静孔隙水压力的变化。考虑深度、单点总夯击能、夯击遍数、累加平均夯击能、渗透性和时间等因素对超静孔隙水压力变化的影响 ,利用回归分析 ,提出了强夯孔隙水压力数学模型 ,用此模型可以确定强夯施工时的夯间时间间隔。