可壓縮飽和分層地基與結(jié)構(gòu)共同作用研究.pdf

1、本文在柱坐標(biāo)系下對(duì)可壓縮滲透各向異性飽和分層地基的軸對(duì)稱與非軸對(duì)稱Biot固結(jié)問題，可壓縮飽和分層地基及滲透各向異性飽和分層地基的非軸對(duì)稱Biot固結(jié)問題，以及可壓縮飽和分層地基與單樁的共同作用問題進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究。 對(duì)可壓縮滲透各向異性飽和分層地基的軸對(duì)稱Biot固結(jié)問題進(jìn)行了研究。從軸對(duì)稱固結(jié)基本方程出發(fā)，通過對(duì)時(shí)間t、坐標(biāo)r的Laplace-Hankel變換，再對(duì)坐標(biāo)z的Laplace變換，得到三元一次方程組，解此方程

2、組，并進(jìn)行Laplace逆變換，得到了單層可壓縮滲透各向異性飽和地基軸對(duì)稱Biot固結(jié)問題的6×6傳遞矩陣。 對(duì)可壓縮飽和分層地基、滲透各向異性飽和分層地基的非軸對(duì)稱Biot固結(jié)問題分別進(jìn)行了研究。對(duì)可壓縮飽和分層地基，采用Schiffman和Fungaroli提出的位移函數(shù)，從非軸對(duì)稱可壓縮地基固結(jié)的基本控制方程出發(fā)，通過對(duì)坐標(biāo)θ的Fourier級(jí)數(shù)展開，關(guān)于坐標(biāo)t、r的Laplace-Hankel變換，推導(dǎo)出單層可壓縮地基非

3、軸對(duì)稱同結(jié)問題的8×8傳遞矩陣。對(duì)滲透各向異性飽和分層地基，從滲透各向異性非軸對(duì)稱固結(jié)基本方程出發(fā)，通過引入Fourier級(jí)數(shù)展開，對(duì)時(shí)間t、坐標(biāo)r的Laplace-Hankel變換，再對(duì)坐標(biāo)z的Laplace變換，得到四元一次方程組，解此方程組，并進(jìn)行Laplace逆變換，得到了單層滲透各向異性地基非軸對(duì)稱固結(jié)問題的8×8傳遞矩陣。 對(duì)可壓縮滲透各向異性飽和分層地基的非軸對(duì)稱Biot固結(jié)問題進(jìn)行了研究。從非軸對(duì)稱Blot固結(jié)基

4、本方程出發(fā)，通過對(duì)時(shí)間t的Laplace變換，對(duì)坐標(biāo)θ的Fourier級(jí)數(shù)展開，對(duì)坐標(biāo)r的Hankel變換，再對(duì)坐標(biāo)z的Laplace變換，得到四元一次方程組，解此方程組，并進(jìn)行Laplace逆變換，得到了單層可壓縮滲透各向異性飽和地基非軸對(duì)稱Biot固結(jié)問題的8×8傳遞矩陣。 利用傳遞矩陣法，結(jié)合層間連續(xù)性條件和邊界條件，將以上各單層地基Biot固結(jié)問題的傳遞矩陣推廣至多層地基中，得到了可壓縮滲透各向異性飽和分層地基軸對(duì)稱與非

5、軸對(duì)稱Biot固結(jié)問題，以及可壓縮飽和分層地基、滲透各向異性飽和分層地基的非軸對(duì)稱的Biot固結(jié)問題在積分變換域內(nèi)的解答。應(yīng)用Laplace及Hankel逆變換技術(shù)，得到其Biot固結(jié)問題在物理域內(nèi)的理論解答。編制了計(jì)算程序，與已有結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，并對(duì)單層和多層的可壓縮滲透各向異性飽和地基軸對(duì)稱與非軸對(duì)稱Biot固結(jié)等問題進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算與分析。 基于可壓縮飽和分層地基軸對(duì)稱Biot固結(jié)問題的基本解，采用虛擬樁法，研究了豎向受荷單

6、樁與可壓縮飽和分層地基的相互作用問題。將求解體系看作是飽和土體和虛擬樁的疊加，利用沿樁身任意一點(diǎn)z處飽和地基與虛擬樁的應(yīng)變協(xié)調(diào)，并結(jié)合Laplace變換及其卷積性質(zhì)，建立了可壓縮飽和分層地基中豎向受荷單樁問題的第二類Fredhlom積分方程，對(duì)該積分方程進(jìn)行求解可得樁的真實(shí)軸力、位移。編制了相應(yīng)的計(jì)算程序，對(duì)可壓縮飽和分層地基中豎向受荷單樁進(jìn)行了計(jì)算與分析，討論了可壓縮性、孔隙率及樁的長(zhǎng)徑比對(duì)單樁的影響。 最后，對(duì)相關(guān)工作進(jìn)行了