含生物氣非飽和軟土的固結理論研究.pdf

1、以往常將水面以下的土體視為飽和土,而實際上由于多種原因,土體中往往含有氣泡。由有機質分解所形成的生物氣,在沿海地區(qū)的土體中較為常見。目前對含生物氣的非飽和軟土固結理論的研究還不多見。本文圍繞非飽和土固結研究中的兩個難點問題——連續(xù)性條件難建立和有效應力公式難確認,而對含生物氣非飽和軟土的固結理論開展了較為系統(tǒng)和基礎性的研究。
　　 主要工作有:1)基于應力分擔原理,推導并提出了針對不同飽和狀態(tài)土的有效應力公式;2)提出孔隙流體的

2、壓縮系數計算公式,分析討論了影響的主要因素;3)從質量守恒的角度,推導建立適用于孔隙水非蒸發(fā)非凝結情形的土體連續(xù)性方程;4)推導建立高飽和度土的一維固結方程,結合Abaqus有限元,分析了高飽和度土的固結特性;求解了固結方程在線性加載下的解析解,與實際工程進行了比較驗證;5)將中等飽和度的非飽和土固結壓縮過程分為三個階段:瞬時壓縮階段、氣壓消散的固結階段和超孔隙水壓消散的固結階段,提出了固結簡化理論;采用有限差分方法分析了氣壓消散過程的

3、固結特點。
　　 主要結論有:1)當在高飽和度土中應用Terzaghi有效應力公式時,會存在微小誤差;其中懸浮在孔隙水中的氣泡對有效應力公式沒有影響。對于氣封閉的非飽和土,引入孔隙氣彈力的概念。對于氣連通土,有效應力等于總應力再加上吸力;吸力在某種程度上可視為一個荷載。
　　 2)影響孔隙混合流體壓縮系數的主要因素有三:一是飽和度、二是孔隙水壓、三是氣泡的分散度。
　　 3)對于連續(xù)性方程的建立,采用質量守恒方程

4、,可以避開了基于體積守恒所帶來的種種麻煩。
　　 4)高飽和度土固結方程中的固結系數要考慮到孔隙流體壓縮性以及飽和度等的影響。其固結壓縮特點:一是存在瞬時變形;二是瞬時超靜孔隙水壓小于所施加的荷載;三是超靜孔隙水壓消散緩慢,固結完成時間要相對延長。擬合某具體工程孔隙水壓力監(jiān)測值表明:由解析解所作的曲線與現場監(jiān)測數據吻合得很好,證明本文所建立的高飽和土固結理論是合理和適用的。
　　 5)與氣壓消散固結過程所對應的一維固結方