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固结理论历经八十年的发展已较为完善。然而,虽然非线性、流变、成层性是实际软粘土的最基本特性,现有的各种固结理论仍不能将之同时考虑,而仅能考虑其一或其二。因此系统深入地开展更贴近实际的成层软粘土地基大、小应变非线性流变固结理论研究具有重要理论和实际意义。 本文首次将软粘土的非线性、流变和成层性等特性全面纳入大应变固结理论研究中。首先,基于现有研究和简化假定得到了变荷载下单层软土地基一维大应变非线性固结解析解。然后根据离散和解析相结合的原则,利用已有的成层地基一维线弹性固结解析解,建立了能求解复杂一维固结问题的半解析方法,编制了相应的能综合考虑土的非线性、流变、成层性、自重以及变荷载等复杂因素的软粘土一维大应变固结计算程序,并通过与已有各种解析解的比较对半解析法及其程序的正确性和有效性进行了验证。进而通过大量的计算、对比和固结曲线的绘制,全面分析了土的非线性、流变、成层性等因素对固结的影响以及大、小应变固结理论的差别,揭示了软粘土的大应变非线性流变固结性状。 研究表明:大、小应变固结理论的差异随土压缩性或荷载的增大而越趋明显;土体自重是影响固结的一个重要因素,考虑自重要比不考虑自重固结快、最终沉降大;土的流变性增大将最终迟滞软土地基的固结;土的压缩性和渗透性的非线性变化、土的流变性、成层性、自重及变荷载等因素对固结的影响相互交织,错综复杂,在固结分析中对之综合加以考虑,才能真实反映软土的固结性状。 本文在简化假定下给出的考虑变荷载的软粘土一维大应变非线性固结解析解为大应变固结问题各种数值解法的验证提供了直接有效的工具;建立的半解析法和编制的相应程序为实际软粘土地基的固结分析提供了更为先进合理的理论支撑。