基于指数形式渗流定律软土一维非线性固结分析

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室内固结渗透联合试验结果表明软土中的渗流与指数形式渗流定律吻合得最好,本文将指数形式渗流定律引入到多层地基一维非线性固结研究中,并且探讨了指数渗流下软土一维非线性固结性状,最后对综合考虑应力历史影响和指数渗流的饱和软土一维非线性固结作了详细系统地研究。主要研究内容包括以下几个方面:  (1)针对天然地基的成层分布特性,建立了瞬时荷载下基于指数形式渗流定律考虑土体初始有效应力均匀分布双层软土地基一维非线性固结控制方程,并运用有限差分法求解此固结方程,通过将差分解的计算结果与解析解计算结果对比以验证此差分解的正确性,最后在此基础上分析了渗流指数、外荷载、土体的相对厚度、初始有效应力的等效水头与土层厚度的比值、压缩指数与渗透指数比值对指双层软土地基一维非线性固结性状的影响。  (2)考虑工程实际中的变荷载及初始有效应力沿地基深度线性分布的特性,对变荷载作用下基于指数形式渗流定律考虑土体初始有效应力线性分布双层软土地基一维非线性固结展开详细地研究,并利用有限差分法求其数值解,通过与解析解的计算结果进行对比以验证差分解程序的正确性,最后着重分析了变荷载加载速率、土体的厚度、渗透指数、压缩指数以及自重应力的分布形式对变荷载下双层软土地基一维非线性固结性状的影响。  (3)将变荷载作用下基于指数形式渗流定律考虑土体初始有效应力线性分布一维非线性固结分析扩展到成层软土地基中,给出其固结控制微分方程及其差分解,并与达西渗流定律下成层地基一维非线性固结分析的半解析解计算结果作对比以验证差分解程序的可靠性。最后结合某四层地基土体的具体实例对指数形式渗流定律下成层地基一维非线性固结作简要的分析,给出其两种不同的平均固结度随时间因子、土体地基沉降随固结时间以及不同固结时间的孔压随地基深度变化曲线图。  (4)将指数形式渗流定律和应力历史引入到饱和土体一维非线性固结分析中,建立了变荷载作用下基于指数渗流定律软土地基一维非线性固结控制微分方程,并获得了该问题的数值解,最后详细地分析了应力历史、外荷载大小、先期固结压力以及回弹指数与压缩指数的比值对固结性状的影响。
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