復雜條件下復合地基固結解析理論研究.pdf

1、與砂井地基相比，復合地基具有樁體壓縮模量較大、直徑較大、受荷后應力向樁體集中以及樁體發(fā)生側向膨脹等特點，因此，復合地基固結雖然類似于砂井地基固結但又與之不同。本文針對現有復合地基固結理論不能合理充分地考慮復合地基這些特點的不足，基于復合地基樁、土共同承擔外部荷載的原則，提出了一個新的關于復合地基固結的初始條件，并對復合地基施工擾動引起的土體滲透系數變化、附加應力隨深度和時間變化、樁體固結壓縮、土體非線性以及樁、土發(fā)生側向變形等復雜情況下

2、的復合地基固結問題進行了較詳細深入的研究，主要的工作和創(chuàng)新成果如下： 1.給出了能同時考慮擾動區(qū)土體滲透系數變化、附加應力既隨時間變化又隨深度變化的復合地基固結普遍解，以及荷載單級施加、附加應力沿深度線性變化時超靜孔壓和平均固結度的具體表達式，并對地基的固結性狀和樁-土應力比的發(fā)展規(guī)律進行了分析。 2.鑒于傳統樁周流量連續(xù)的假定與等應變條件矛盾，對現行樁周流量連續(xù)假定提出了修正，建立了新的能夠考慮樁體壓縮的復合地基固結控

3、制方程，給出了瞬時加荷和附加應力沿深度均勻分布情況下復合地基超靜孔壓和平均固結度的表達式，將其與以往解答進行了對比，分析了復合地基的固結性狀。 結果表明：采用修正的樁周流量連續(xù)條件給出的地基平均固結度小于傳統樁周連續(xù)假定給出的平均固結度，而且，隨著井徑比的減小，兩者之間的差值變大。 3.為考慮由于樁徑較大而實際存在于樁體內的徑向滲流，建立了能考慮樁體內的徑、豎向組合滲流的復合地基固結控制方程，引入兩個新的邊界條件，并給出

4、了相應解析解。對比分析表明：本章的解答可以合理地退化到五種簡單情況下的地基固結解答；不考慮樁體內徑向滲流將高估復合地基固結度速率，而且，井徑比越小，高估值越大。 4.通過引入廣為認同的土體孔隙比和有效應力以及孔隙比和滲透系數的對數關系，考慮了土體固結過程中壓縮模量非線性增長和滲透系數非線性減小的特征，給出了一種復合地基非線性固結解析解，并對復合地基的非線性固結性狀進行了分析。 結果表明：考慮非線性時按應力和按變形定義的兩

5、種固結度不相等，并且按變形定義的固結度一般大于按應力定義的固結度；當壓縮指數小于滲透指數時，不考慮土體的非線性特征會低估地基的固結度，而當壓縮指數大于滲透指數時，不考慮土體的非線性則會高估地基的固結度；對于按應力定義的固結度來說，當壓縮指數小于滲透指數時，隨著附加應力的增大，地基固結速度加快，而當壓縮指數大于滲透指數時，附加應力增大，地基固結減慢；對于按變形定義的固結度而言，不論壓縮指數大于還是小于滲透指數，復合地基固結速度總是隨著附加

6、應力增大而加快。 5.在豎向變形相等的條件下，給出了能考慮樁體和土體在固結過程中發(fā)生側向變形的復合地基固結解析解，并對該解和不考慮樁、土側向變形的現有解答進行了比較。 結果表明：考慮樁體的側向變形會降低地基的固結速率。最后分析了樁體和土體的變形模量和泊松比對地基固結的影響以及樁-土應力比隨時間的發(fā)展規(guī)律，結果表明：樁、土的泊松比越小，地基固結越快；樁、土的彈性模量之比越大，變形模量之比越大，則復合地基固結越快；考慮了樁、