考虑横竖向渗流的砂井地基非线性固结分析

《考虑横竖向渗流的砂井地基非线性固结分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第27卷第4期深圳大学学报理工版VnI．27No．42010年10月JOURNALOFSHENZHENUNIVERSITYSCIENCEANDENGINEERING0ct．2010文草编号：1000。2618(2010)u40459—05【土木建筑工程】考虑横竖向渗流的砂井地基非线性固结分析郭彪，韩颖，龚晓南，卢萌盟(1．中煤国际工程集团重庆设计研究院，重庆400016；2．浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室，杭州310058；3．机械T、I部第设计研究院，再庆400039：4．中国矿、大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室，徐州221008)摘要

2、：对砂井地基内出现横竖向组合渗流的非线性固结问题进行研究．考虑涂抹区土体水平渗透系数呈线性变化、抛物线变化和水平渗透系数不变3种模式，推导砂井地基固结问题的解析解，分析砂井地基的非线性固结性状．结果表明，考虑横竖向组合渗流比仅考虑径向渗流时固结快，井径比越大，两者差距越小；砂井地基非线性固结按孔压定义的固结度小于按变形定义的固结度；在本文研究的3种模式中，涂抹区水平渗透系数呈抛物线变化时地基固结最快，呈线性变化时次之，不变时固结最慢；压缩指数小于渗透指数时，考虑非线性比不考虑非线性的固结速度快，压缩指数大于渗透指数时，考虑非线性比不考虑非线性的固结速度慢；

3、上部荷载越大，固结越快．关键词：岩土工程；砂井地基；非线性固结；压缩指数；渗透指数；组合渗流中图分类号：Tu43文献标识码：A砂井联合堆载预压是提高软土地基承载力、减固结而减小，且减小规律符合对数模型，可得如下小地基沉降的有效方法，对砂井地基的固结问题，关系式：近年国内外学者开展了卓有成效的工作¨4。，但大e=e。一Clog(1)多研究假定土体的渗透系数和压缩模量保持不变，而对非线性固结研究较少．Lekha等忽略了涂抹e：。一Ckl。g(2)作用、井阻以及竖向渗流，通过引入对数模型给出k了解析解；Indraratna等进一步考虑了涂抹作用，e=e。一。gh

4、(3)加但仍然忽略了土体的竖向渗流．另有研究表明[5-73，其中，C、C和C分别为土体的压缩指数、竖向和涂抹区土体由于受施工扰动程度不同，其渗透性是径向渗透指数；、k、和e分别为t时刻土体的平连续变化的．本研究考虑了地基土横竖向组合渗均有效应力、水平渗透系数、竖向渗透系数和孔隙流，假设涂抹区土体水平渗透系数不变、呈线性变比；。、k加、∞和e。分别为土体初始有效应力、初化和抛物线变化等3种模式，给出了砂井地基非线始水平渗透系数、初始竖向渗透系数及初始孔隙性固结解析解，并分析了地基的固结性状．比．由式(1)～式(3)可得1固结方程棚()一‰(4)本研究假定：①

5、等应变条件成立；②土中水=加f车1(5)的渗流服从Darcy定律；③外部荷载一次瞬时施O'0／加，在地基中引起的附加应力沿深度不变；④不一(6)考虑井阻；⑤土体的压缩性和渗透性随着土体的(1-4-eo)lnl0收稿日期：2010—01—08；修回日期：2010—09。17基金项目：国家自然科学基金资助项目(50879076)作者简介：郭彪(1982一)，男(汉族)，四川省安岳县人，浙江大学博士研究生．E-mail：gb25891775@163．com通讯作者：龚晓南(1944-)，男(汉族)，浙江大学教授、博士生导师．E-mail：xngong@hzcne

6、．corn深圳大学学报理工版第27卷其中，Fa为土体水平渗透系数相关参数．图1为本(1+e0)lnl0o—r(7)研究考虑的3种渗透系数模式，模式1为扰动区渗透系数保持不变；模式2假设扰动区渗透系数随rmmt_0(8)增大呈线性变化；模式3为水平系数随r增大呈抛地基的固结方程为物线变化．3种模式下的Fa表达式参见文献[8]．熟rOrLyOr卜JOz‘=Ot(9)其中，u为土体超静孔压；为土体体积应变；、和re分别为砂井、涂抹区及影晌区半径；为土体任一深度的平均超静孔压，a)模r式1(b)矗式2(。)式3：2⋯drct0图1砂井涂抹区及影响区土体水平渗透系数

7、变化模式设土体水平渗透系数连续变化Fig．1Horizontalpermeabilitycoefficientk=kh，r)(11)insmearandinfluencezone其中，r)为描述渗透系数随r变化的函数，不随式(19)是一个关于瓦的非线性偏微分方程，时间变化；k为未扰动土体的水平渗透系数，其解析解难以求得，对其做如下简化mo()(12)A：kvo[+(+)卜％](22)其中，k神为未扰动土体的初始水平渗透系数．kh~o将式(11)代入式(9)可得一一曰[1+1+](23)，Fa【[r善=一鲁采用分离变量法求解，可得土体的孑L压为边界条件为，)

8、=9。蠢寺sin()e(24)r=时，=0一一(14)其中，r=时