单向固结的复杂情况在连续边界条件下的解析

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在土力学中,土的固结问题一直是其重要问题之一,并且,其中首先要解决的问题就是孔压随时间以及空间变化时的消散规律。了解并掌握孔压随时间和空间变化的分布规律,就能够直观地知道土的固结过程中,地基土的变性规律,然后,根据变形的快慢程度,能够很好地估计出构筑物的沉降规律。在实际工程中,特别是对于道路工程来说,沉降的准确预测非常重要。太沙基的单向固结理论是建立在他的假设前提下,在实际工程中,这一理论得到了很好地利用。后来的学者在他建立的理论基础上开展了更深层次的理论研究。吉勃逊在太沙基单向固结理论基础上,对于实际工程中单向固结的复杂情况,给出了一系列的解析解,具有一定的实际指导意义。在太沙基以及后来学者的理论研究中,土的固结在实际工程问题中存在着一定的局限性,梅国雄对于这一局限性问题,将太沙基固结问题中的排水边界进行改造,提出了连续边界的理论,也就是连续排水边界条件,并实现了这一理论的推导验证,与实际工程中的问题更接近。在本文中,利用连续排水边界条件,分析了三种单向固结的复杂情况,并对这些复杂情况进行了推导验证。主要研究工作:(1)对于土层厚度随时间变化的情况,很多学者探讨的单向固结问题的边界条件是太沙基提出的理想情况,而对于很多实际工程来说,连续边界条件更接近这一实际情况。在研究土层厚度随时间变化的单向固结问题时,分析了单面排水的情况,在引入连续边界条件的情况下进行了讨论,并推导了得到了其解析解。(2)在单向固结问题的复杂情况中,外荷载随时间变化的情况属于这一问题之一。在分析这一复杂情况时,也引入了连续边界条件,对施工期以及竣工和竣工后两个时期不同的的固结问题进行了研究,推导并得到了解析解。(3)西原模型是研究软土性能应用最广泛的模型,在改进的西原模型中,引入了连续边界条件,并且运用Laplace变换,得到了改进后的西原模型下的固结方程,推导并得到了解析解。在本文中,所得到的的解析解都是理论解析解,对固结理论的理论研究可提供一定的参考价值。
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