復(fù)雜固結(jié)排水系統(tǒng)的研究.pdf

1、在實(shí)際軟土地基處理工程中，砂井/排水板打設(shè)深度內(nèi)形成的一般都是多層豎井地基。多層豎井地基固結(jié)理論的求解過程，是極為復(fù)雜的。求解需要滿足土層與土層之間的孔壓連續(xù)、流量連續(xù)條件，以及砂井內(nèi)部不同層之間的孔壓連續(xù)、流量連續(xù)條件。而由于孔壓表達(dá)式中存在無窮級(jí)數(shù)，將使得多層豎井地基的固結(jié)度解答存在收斂性問題，這一點(diǎn)，讓求解過程變得更為困難。目前的多層豎井地基固結(jié)度解答，要么未完全考慮最終固結(jié)度的影響因素（井阻、涂抹效應(yīng)），要么是停滯在雙層的結(jié)果而

2、無法推廣至更多層。本文基于唐曉武的豎井地基固結(jié)解，求得了三層以及多層豎井地基固結(jié)度的解答，并對(duì)收斂性問題進(jìn)行了分析。傳統(tǒng)海涂圍堤以土石結(jié)構(gòu)為主，堤心填石料，堤內(nèi)填淤泥，形成擋潮閉氣結(jié)構(gòu)。目前由于受到國(guó)家政策限制以及土石資源的消耗，土石資源已經(jīng)嚴(yán)重匱乏，充泥模袋作為一種新型的填筑材料應(yīng)運(yùn)而生。國(guó)內(nèi)外目前關(guān)于土工模袋的研究多集中在模袋的受力、充填、滲透特性，對(duì)于模袋土體的固結(jié)問題則研究甚少，而關(guān)于排水板充泥模袋的固結(jié)問題更是未有先例。本文求

3、得了正方形影響區(qū)豎井地基固結(jié)度的解答，在考慮了邊界透水性之后，將其解答應(yīng)用于排水板充泥模袋固結(jié)問題的估算，發(fā)現(xiàn)其估算結(jié)果與有限元計(jì)算結(jié)果以及實(shí)際室內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴得到了三層豎井地基固結(jié)度解答。推導(dǎo)過程中證明了多層豎井地基的正交關(guān)系，并求得了不同的邊界情況下的三層豎井地基固結(jié)度解答。三層豎井地基固結(jié)度結(jié)果存在不收斂的情況。在GPA/MPA參數(shù)異常嚴(yán)重的情況下，固結(jié)度將不再收斂。在GPA/MPA參數(shù)異常不嚴(yán)

4、重的情況下，可以通過兩步控制法改善最終固結(jié)度的精度。本章研究了兩步控制法的適用范圍，并具體闡述了運(yùn)用兩步控制法的操作流程。本文運(yùn)用兩步控制法改善了計(jì)算精度，并計(jì)算了樂清電廠海堤填筑工程的孔壓，得到了與實(shí)測(cè)結(jié)果相吻合的結(jié)果。⑵求得了多層豎井地基固結(jié)度的遞推解解答以及擴(kuò)大矩陣的解答。遞推解解答的計(jì)算結(jié)果表明，由于雙曲函數(shù)的存在，傳遞矩陣具有離散性，矩陣的連乘使得傳遞矩陣的離散性放大、計(jì)算誤差增加，而判定矩陣本身具有不穩(wěn)定性，這些原因綜合起來

5、導(dǎo)致了結(jié)果的不收斂。而通過擴(kuò)大矩陣能夠得到收斂的多層豎井地基固結(jié)度解答，其求解關(guān)鍵在于擴(kuò)大連續(xù)矩陣的大小。⑶利用擴(kuò)大矩陣的方法求得了多層豎井地基固結(jié)度解答的通用表達(dá)式。本文以四層豎井地基為例，進(jìn)行了相關(guān)的固結(jié)分析。本文將四層豎井地基計(jì)算結(jié)果與雙層豎井地基固結(jié)理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證，結(jié)果證明兩者得到完全相同的結(jié)果。本文進(jìn)行了四層豎井地基固結(jié)性狀的計(jì)算分析，分析了四層豎井地基參數(shù)變化對(duì)固結(jié)度的影響，提供參考性的結(jié)論。⑷求得了考慮邊界透水

6、性的豎井正方形地基固結(jié)度解答。通過等效面積計(jì)算，對(duì)比了與六邊形影響區(qū)、圓形影響區(qū)結(jié)果的差別大小，證明了將正方形影響區(qū)簡(jiǎn)化為圓形影響區(qū)會(huì)差生較大的誤差。在考慮了邊界透水性之后，本文將該理論應(yīng)用于打設(shè)排水板充泥模袋體系的固結(jié)度估算，得到與室內(nèi)實(shí)驗(yàn)一致的結(jié)果。本文利用有限元及正方形影響區(qū)豎井地基解答對(duì)打設(shè)/不打設(shè)排水板情況下充泥模袋的固結(jié)情況進(jìn)行了比較，并利用有限元研究了模袋寬高比變化及模袋高度單因素變化對(duì)固結(jié)速率的影響。經(jīng)過計(jì)算，為工程實(shí)際