發(fā)布時間：2020-11-17 23:00

　　 在我國沿海地區(qū)廣泛分布著飽和軟黏土,軟黏土地基的沉降變形問題一直是巖土工程領(lǐng)域研究的重要內(nèi)容,而這個問題又與土體的固結(jié)理論息息相關(guān)。軟黏土固結(jié)過程具有明顯的流變性和滲流非線性,這也是影響軟土地基及工程長期沉降與穩(wěn)定的主要原因。本文從試驗(yàn)與理論兩方面出發(fā),對飽和軟黏土一維流變固結(jié)問題進(jìn)行了研究,主要工作和成果如下:(1)引入彈黏塑性(EVP)模型描述土骨架的變形,推導(dǎo)了一維流變固結(jié)方程,并對飽和軟黏土進(jìn)行了一系列一維流變固結(jié)試驗(yàn),根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)研究了參考時間的選取對彈黏塑性模型參數(shù)的影響。分析表明:參考時間的選取對初始次固結(jié)系數(shù)的影響較小,而對模型參考時間線參數(shù)和參考應(yīng)力點(diǎn)的影響較大;另外,不同參考時間下對應(yīng)模型參數(shù)都能很好地預(yù)測土體豎向應(yīng)變隨時間的變化規(guī)律。(2)考慮軟黏土地基固結(jié)過程非達(dá)西滲流影響,引入Hansbo滲流模型,基于彈黏塑性模型重新推導(dǎo)了軟黏土一維非線性流變固結(jié)方程,給出了有限差分?jǐn)?shù)值求解格式,并利用Matlab軟件編程計(jì)算求得控制方程數(shù)值解。通過分析Hansbo滲流參數(shù)和EVP模型參數(shù)對地基流變固結(jié)過程的影響,得到如下結(jié)論:當(dāng)考慮Hansbo滲流時會延緩地基流變固結(jié)過程,且隨Hansbo滲流曲線段冪指數(shù)或起始水力梯度增大,所對應(yīng)孔隙水壓力消散及地基整體沉降變形發(fā)展都越慢;當(dāng)采用EVP本構(gòu)模型模擬地基土變形時,會出現(xiàn)前期超孔隙水壓力升高現(xiàn)象,且參考時間線參數(shù)、參考應(yīng)力點(diǎn)和次固結(jié)系數(shù)取值對孔壓升高現(xiàn)象有顯著影響;瞬時時間線參數(shù)對孔隙水壓力消散速率的影響具有階段性,參考時間線參數(shù)和參考應(yīng)力點(diǎn)對孔壓消散速率的影響具有單調(diào)性,而次固結(jié)系數(shù)和蠕變變形極限值對孔壓消散速率影響具有區(qū)間性;地基整體沉降變形發(fā)展速率隨瞬時時間線參數(shù)和參考時間線參數(shù)取值增大而增大,隨次固結(jié)系數(shù)和蠕變變形極限值增大而減小。(3)將Hansbo滲流和EVP模型引入到砂井地基徑向固結(jié)分析中。通過分析超孔隙水壓力分布、消散以及固結(jié)度隨時間變化規(guī)律得到如下結(jié)論:Hansbo滲流參數(shù)及井徑比取值越大,孔壓消散以及地基徑向固結(jié)率延緩現(xiàn)象越明顯;在固結(jié)前期同樣出現(xiàn)超孔隙水壓力升高現(xiàn)象,而當(dāng)考慮Hansbo滲流時,孔壓升高值及升高時間都得到一定提升;彈黏塑性模型瞬時時間線參數(shù)和次固結(jié)系數(shù)對孔壓消散影響與一維流變固結(jié)類似。
【學(xué)位單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TU43
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 飽和黏土流變固結(jié)研究現(xiàn)狀
        1.2.2 飽和黏土滲流非線性固結(jié)研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究內(nèi)容
2 EVP模型參考時間的選取研究
    2.1 引言
    2.2 彈黏塑本構(gòu)及一維流變固結(jié)方程
        2.2.1 EVP模型簡介
        2.2.2 EVP模型參數(shù)的確定
        2.2.3 基于EVP模型的一維流變固結(jié)方程
        2.2.4 方程有限差分求解
    2.3 試驗(yàn)驗(yàn)證
        2.3.1 試驗(yàn)內(nèi)容
        2.3.2 試驗(yàn)結(jié)果
        2.3.3 分析驗(yàn)證
    2.4 本章小結(jié)
3 基于Hansbo滲流的一維流變固結(jié)分析
    3.1 引言
    3.2 計(jì)算模型及數(shù)值解答
        3.2.1 Hansbo滲流模型
        3.2.2 基于Hansbo滲流的流變固結(jié)方程
        3.2.3 方程的有限差分求解
        3.2.4 固結(jié)度計(jì)算
    3.3 流變固結(jié)模型參數(shù)確定方法
        3.3.1 最小二乘法
        3.3.2 信賴域算法
    3.4 解法驗(yàn)證
    3.5 參數(shù)分析
        3.5.1 Hansbo滲流參數(shù)的影響
            3.5.1.1 I對流變固結(jié)的影響
            3.5.1.2 m對流變固結(jié)的影響
        3.5.2 EVP模型參數(shù)的影響
            3.5.2.1 κ/V對流變固結(jié)的影響
            3.5.2.2 λ/V對流變固結(jié)的影響
            3.5.2.3 R對流變固結(jié)的影響
            3.5.2.4 Ψ0/V對流變固結(jié)的影響
vml
vp對流變固結(jié)的影響'>            3.5.2.5 ε_{vml
vp對流變固結(jié)的影響
    3.6 本章小結(jié)
4 基于Hansbo滲流和EVP模型下理想砂井徑向固結(jié)分析
    4.1 引言
    4.2 計(jì)算模型
        4.2.1 固結(jié)方程
        4.2.2 方程有限差分求解
        4.2.3 固結(jié)度計(jì)算
    4.3 解法驗(yàn)證
    4.4 參數(shù)分析
        4.4.1 Hansbo滲流參數(shù)對孔壓消散及固結(jié)度影響
            4.4.1.1 I對孔壓消散及固結(jié)度的影響
            4.4.1.2 m對孔壓消散及固結(jié)度的影響
        4.4.2 井徑比N對固結(jié)度的影響
        4.4.3 EVP模型參數(shù)對孔壓消散及固結(jié)度影響
            4.4.3.1 κ/V對孔壓消散及固結(jié)度的影響
0}/V對孔壓消散及固結(jié)度的影響'>            4.4.3.2 Ψ₀/V對孔壓消散及固結(jié)度的影響
    4.5 本章小結(jié)
5 結(jié)論與展望
    5.1 主要工作和結(jié)論
    5.2 進(jìn)一步研究工作的展望
參考文獻(xiàn)
附錄
致謝
個人簡歷與在校期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文

【參考文獻(xiàn)】

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2 李西斌;軟土流變固結(jié)理論與試驗(yàn)研究[D];浙江大學(xué);2005年

3 藍(lán)柳和;成層軟粘土地基非線性流變固結(jié)性狀研究[D];浙江大學(xué);2002年

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2 關(guān)聰;考慮Hansbo滲流的二維Biot固結(jié)分析[D];鄭州大學(xué);2016年

3 徐軍海;高速公路軟土地基沉降反演與預(yù)測研究[D];河海大學(xué);2004年

本文編號：2888020