循環(huán)荷載作用下非飽和土豎井復(fù)合地基固結(jié)理論研究.pdf

1、近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，大量基礎(chǔ)建設(shè)工程（如高速公路，高速鐵路等）在軟土地區(qū)進(jìn)行施工建設(shè)，而現(xiàn)有設(shè)計(jì)理論大多是以飽和土的固結(jié)理論為基礎(chǔ)，而土體通常是由氣、液、固組成的三項(xiàng)體;此外，由于我國已經(jīng)進(jìn)入高速公路、高速鐵路蓬勃發(fā)展的新時(shí)期，且規(guī)劃中和已建成的線路地區(qū)不可避免會(huì)經(jīng)過廣泛分布有深厚軟粘土的地段，如我國東南沿海、長江三角洲一帶等，豎井地基作為一種軟基加固處理手段被廣泛應(yīng)用。然而，大量研究表明，經(jīng)過壓實(shí)的路基土仍然會(huì)處于非飽

2、和狀態(tài)。因此，從非飽和土的角度出發(fā)，采用非飽和土的理論與方法，對循環(huán)荷載作用下非飽和豎井地基的基本性質(zhì)進(jìn)行研究，解路基審計(jì)的理論及相關(guān)工程技術(shù)問題非常有必要。鑒于此，本文基于前人的工作，從Fredlund的非飽和土固結(jié)理論出發(fā)，建立任意荷載作用下非飽和土豎井復(fù)合地基固結(jié)計(jì)算模型，通過理論推導(dǎo)并結(jié)合有限元方法，對任意荷載作用下非飽和土豎井復(fù)合地基的固結(jié)問題進(jìn)行了全面的分析研究。
　　 首先，在Fredlund非飽和土固結(jié)理論方程基

3、礎(chǔ)上，聯(lián)合Darcy定律和Fick定律，建立關(guān)于有限深度的非飽和土豎井復(fù)合地基在任意荷載作用下固結(jié)的微分方程。通過Laplace變換，得到超孔隙氣壓力和超孔隙水壓力在變換域內(nèi)的半解析解。應(yīng)用自編程序分析各種循環(huán)荷載作用下非飽和土的超孔隙氣壓力和超孔隙水壓力的變化規(guī)律。
　　 其次，在之前研究的基礎(chǔ)上，對計(jì)算模型進(jìn)行修改完善，并運(yùn)用有限元方法，對考慮涂抹效應(yīng)的有限深度非飽和土豎井復(fù)合地基在任意荷載作用下超孔隙氣壓力、超孔隙水壓力以

4、及土體沉降的變化規(guī)律進(jìn)行了分析研究。
　　 最后，對計(jì)算模型再進(jìn)行更進(jìn)一步改進(jìn)，運(yùn)用有限元方法，分析了考慮水平和豎向二向滲流的有限深度非飽和土豎井復(fù)合地基在任意荷載作用下超孔隙氣壓力、超孔隙水壓力以及土體平均固結(jié)度的變化規(guī)律，并給出了此種土體模型在土體固結(jié)計(jì)算中可以忽略土體豎向滲流情況時(shí)的土體H-kwz/kwr關(guān)系的大致范圍。
　　 本文基于高速發(fā)展的工程建設(shè)對現(xiàn)有非飽和土固結(jié)理論提出更新、更高要求的客觀現(xiàn)狀，探索性地研