在我國沿海地區(qū)廣泛分布著飽和軟黏土,軟黏土地基的沉降變形問題一直是巖土工程領域研究的重要內容,而這個問題又與土體的固結理論息息相關。軟黏土固結過程具有明顯的流變性和滲流非線性,這也是影響軟土地基及工程長期沉降與穩(wěn)定的主要原因。本文從試驗與理論兩方面出發(fā),對飽和軟黏土一維流變固結問題進行了研究,主要工作和成果如下:(1)引入彈黏塑性(EVP)模型描述土骨架的變形,推導了一維流變固結方程,并對飽和軟黏土進行了一系列一維流變固結試驗,根據試驗數(shù)據研究了參考時間的選取對彈黏塑性模型參數(shù)的影響。分析表明:參考時間的選取對初始次固結系數(shù)的影響較小,而對模型參考時間線參數(shù)和參考應力點的影響較大;另外,不同參考時間下對應模型參數(shù)都能很好地預測土體豎向應變隨時間的變化規(guī)律。(2)考慮軟黏土地基固結過程非達西滲流影響,引入Hansbo滲流模型,基于彈黏塑性模型重新推導了軟黏土一維非線性流變固結方程,給出了有限差分數(shù)值求解格式,并利用Matlab軟件編程計算求得控制方程數(shù)值解。通過分析Hansbo滲流參數(shù)和EVP模型參數(shù)對地基流變固結過程的影響,得到如下結論:當考慮Hansbo滲流時會延緩地基流變固結過程,且隨Hansbo滲流曲線段冪指數(shù)或起始水力梯度增大,所對應孔隙水壓力消散及地基整體沉降變形發(fā)展都越慢;當采用EVP本構模型模擬地基土變形時,會出現(xiàn)前期超孔隙水壓力升高現(xiàn)象,且參考時間線參數(shù)、參考應力點和次固結系數(shù)取值對孔壓升高現(xiàn)象有顯著影響;瞬時時間線參數(shù)對孔隙水壓力消散速率的影響具有階段性,參考時間線參數(shù)和參考應力點對孔壓消散速率的影響具有單調性,而次固結系數(shù)和蠕變變形極限值對孔壓消散速率影響具有區(qū)間性;地基整體沉降變形發(fā)展速率隨瞬時時間線參數(shù)和參考時間線參數(shù)取值增大而增大,隨次固結系數(shù)和蠕變變形極限值增大而減小。(3)將Hansbo滲流和EVP模型引入到砂井地基徑向固結分析中。通過分析超孔隙水壓力分布、消散以及固結度隨時間變化規(guī)律得到如下結論:Hansbo滲流參數(shù)及井徑比取值越大,孔壓消散以及地基徑向固結率延緩現(xiàn)象越明顯;在固結前期同樣出現(xiàn)超孔隙水壓力升高現(xiàn)象,而當考慮Hansbo滲流時,孔壓升高值及升高時間都得到一定提升;彈黏塑性模型瞬時時間線參數(shù)和次固結系數(shù)對孔壓消散影響與一維流變固結類似。
【學位單位】：鄭州大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TU43
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 飽和黏土流變固結研究現(xiàn)狀
        1.2.2 飽和黏土滲流非線性固結研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究內容
2 EVP模型參考時間的選取研究
    2.1 引言
    2.2 彈黏塑本構及一維流變固結方程
        2.2.1 EVP模型簡介
        2.2.2 EVP模型參數(shù)的確定
        2.2.3 基于EVP模型的一維流變固結方程
        2.2.4 方程有限差分求解
    2.3 試驗驗證
        2.3.1 試驗內容
        2.3.2 試驗結果
        2.3.3 分析驗證
    2.4 本章小結
3 基于Hansbo滲流的一維流變固結分析
    3.1 引言
    3.2 計算模型及數(shù)值解答
        3.2.1 Hansbo滲流模型
        3.2.2 基于Hansbo滲流的流變固結方程
        3.2.3 方程的有限差分求解
        3.2.4 固結度計算
    3.3 流變固結模型參數(shù)確定方法
        3.3.1 最小二乘法
        3.3.2 信賴域算法
    3.4 解法驗證
    3.5 參數(shù)分析
        3.5.1 Hansbo滲流參數(shù)的影響
            3.5.1.1 I對流變固結的影響
            3.5.1.2 m對流變固結的影響
        3.5.2 EVP模型參數(shù)的影響
            3.5.2.1 κ/V對流變固結的影響
            3.5.2.2 λ/V對流變固結的影響
            3.5.2.3 R對流變固結的影響
            3.5.2.4 Ψ0/V對流變固結的影響
vml
vp對流變固結的影響'>            3.5.2.5 ε_{vml
vp對流變固結的影響
    3.6 本章小結
4 基于Hansbo滲流和EVP模型下理想砂井徑向固結分析
    4.1 引言
    4.2 計算模型
        4.2.1 固結方程
        4.2.2 方程有限差分求解
        4.2.3 固結度計算
    4.3 解法驗證
    4.4 參數(shù)分析
        4.4.1 Hansbo滲流參數(shù)對孔壓消散及固結度影響
            4.4.1.1 I對孔壓消散及固結度的影響
            4.4.1.2 m對孔壓消散及固結度的影響
        4.4.2 井徑比N對固結度的影響
        4.4.3 EVP模型參數(shù)對孔壓消散及固結度影響
            4.4.3.1 κ/V對孔壓消散及固結度的影響
0}/V對孔壓消散及固結度的影響'>            4.4.3.2 Ψ₀/V對孔壓消散及固結度的影響
    4.5 本章小結
5 結論與展望
    5.1 主要工作和結論
    5.2 進一步研究工作的展望
參考文獻
附錄
致謝
個人簡歷與在校期間發(fā)表的學術論文

【參考文獻】

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本文編號：2888020