太沙基固結理論的若干問題研究.pdf

1、土體的固結與土力學的應力、變形、強度、穩(wěn)定這幾個課題都有緊密的聯(lián)系，在深厚的軟土中，這種聯(lián)系尤甚，所以研究土體的固結無論在理論還是在實踐上都是巖土工程界的重要課題，具有重大意義。對于固結的研究，最早最經(jīng)典的是Terzaghi(1925)所提出的一維固結理論，在許多假設的前提下，它建立了飽和土體的一維固結方程，并得出了解析解，其結果能較好的應用于荷載面積相對于土體厚度較大的情形，但其在研究的過程中假設土是均質(zhì)、各向同性的，而實際工程中土體

2、是不可能均質(zhì)的，土體的力學性質(zhì)指標往往也是隨著外在情況的變化而不斷變化的，不同的應力狀態(tài)下土體的力學性質(zhì)指標會不同，本文就太沙基固結理論存在的一些問題進行了討論，通過FlowTracⅡ固結系統(tǒng)固結壓縮試驗和三軸固結排水壓縮試驗分析壓縮過程中土體實際的應力狀態(tài)，分析了不同應力狀態(tài)下的土體的固結系數(shù)、模量、滲透系數(shù)的變化規(guī)律。本文的主要研究工作及其結論如下：
　　 1.針對不同排水條件下的太沙基一維固結微分方程進行求解，考慮分析固結

3、微分方程解中各項參數(shù)對解的影響。
　　 太沙基一維固結理論是建立在荷載作用面為無限大的假定之上，且未考慮土體與水的重量，因此頂面不排水、底面排水解與頂面排水、底面不排水解在兩種坐標系統(tǒng)下具有等價關系；太沙基一維固結微分方程的求解條件存在矛盾的地方；太沙基一維固結微分方程的解求解土體固結問題中要注意固結時間、內(nèi)循環(huán)次數(shù)n的取值范圍的問題，n的取值不宜過小，尤其是計算固結時間較短時。
　　 2.固結壓縮試驗是允許側向變形的，

4、三軸壓縮試驗可以設定土體的徑向的應力狀態(tài)，土體在實際壓縮過程中允許側向變形的，且其徑向應力狀態(tài)在壓縮過程中是不斷變化的，其應力狀態(tài)應該介于固結壓縮試驗和三軸壓縮試驗之間。本課題進行了土體的固結壓縮試驗，圍壓一定的三軸壓縮加卸載CD試驗和圍壓成比例變化的三軸壓縮加卸載CD試驗，然后對固結壓縮試驗和三軸壓縮試驗進行比較，分析不同應力狀態(tài)下土體的固結系數(shù)、模量和滲透系數(shù)的變化規(guī)律。
　　 研究發(fā)現(xiàn)土體的固結系數(shù)在土體的壓縮過程中并不是

5、單純的逐漸增大或逐漸減小，不同的土體、不同的應力狀態(tài)會有不同的變化規(guī)律，在固結壓力比較小的情況下，土體固結系數(shù)的變化主要取決于土體滲透系數(shù)變化，在土體固結壓力比較大的情況下，土體的固結系數(shù)主要取決于土體模量的變化。
　　 固結系數(shù)的影響因素滲透系數(shù)在土體的固結壓縮過程中并非一直減小的，模量在土體的壓縮過程中也并非一直增大的過程，其取決于土體的應力狀態(tài)。在一定的固結壓力下，土體滲透系數(shù)的變化情況取決于土體徑向應力的變化情況，隨著土

6、體的徑向應力的增長土體的滲透系數(shù)會隨著土體豎向壓縮逐漸減小。土體徑向應力(小于豎向應力)的情況決定了土體模量的變化情況。
　　 3.針對土體固結過程中固結系數(shù)的非常數(shù)性對太沙基一維固結微分方程編制相應的程序進行有限差分求解，就土體的模量、滲透系數(shù)在土體壓縮過程中的非常數(shù)性分別展開討論，發(fā)現(xiàn)太沙基一維固結微分方程解存在矛盾的地方：太沙基固結理論固結系數(shù)的大小決定了土體孔壓消散速度、固結度、位移的大小，是將土體的模量、滲透系數(shù)對土體