浅谈成层软粘土地基非线性流变固结性状研究

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1、浙江大学博士学位论文成层软粘土地基非线性流变固结性状研究姓名：蓝柳和申请学位级别：博士专业：岩土工程指导教师：谢康和2002.5.1成层软粘土地基非线性流变固结性状研究摘要基于多层地基维线弹性固结解析解和迭代法，建立了能求解复杂一维固结问题的半解析算法，并将其分别应用于求解成层软粘土线性流变一维固结问题(采用三元件线性流变模型)和成层软粘土非线性流变一维固结问题(采用时间线非线性流变模型)。首次编制了能同时考虑土的非线性流变特性、成层性、渗透性变化以及土体自重和变荷载的固结计算程序AODNRCLS，并且通过与已有的解析解或数值方法计算结果进行

2、比较，验证了本文半解析算法和程序的正确性。当不考虑土的流变特性时，本文的计算程序AODNRCLS就可退化到现有的成层地基一维非线性固结计算程序NAODCLS；而当进一步不考虑土的非线性时，程序便可化为成层地基一维线弹性固结计算程序ODCALS。利用本文程序详细地分析了单层、双层和多层地基线性流变和非线性流变固结性状，绘制了大量的固结曲线，讨论了各种因素对地基孔压消散、沉降以及固结度发展的影响童分析研究表明：当考虑土的流变时，存在着两种不N定义的平均固结度，即按有效应力定义的固结度％和按沉降定义的固结度U，前者反映了地基中超静孔压的消散率(或有

3、效应力的增长率)，而后者反映的则是地基表面的沉降率，两者在数值上有较大的差异，特别是对于成层地基。一般而言，影响非线性流变固结和沉降固结过程的主要因素有：压缩指数与渗透指数之比(c。／q或州∥)、次固结系数与压缩指数之比(c。肛。或∥肛)以及Cc／(1+eo)、参考时间锄、自重应力(或q。／o；。)和加荷速率(‰或o)等值。土体流变不仅会使地基沉降增加，还会显著地减小土中超静孔压的消散速率；同样，超静孑L压的消散也影响着土的流变发展。这种耦合作用说明了把固结过程人为地划分成主固结和次固结两个相对独立的过程是欠合理的。}本文工作首次将软粘土的非

4、线性、成层性、流变等重要特性同时纳入固结理论研究中，并为获得成层地基一维非线性流变固结解提供了有效工具，从而发展和完善了固结理论。关键词：非线性流变；成层软粘土；一维固结；半解析法；自重：变荷载STUDIESONTHENON．LINEARRHEOLoGICCoNSoLIDATIoNBEHAVIORoFLAYEREDSOFTCLAYEYSOILSABSTRACTBasedontheiterativemethodsandgeneralanalyticalsolutionavailablefortheproblemofone—dimensional

5、linearelasticconsolidationoflayeredsoils，asemi-·analyticalmethodisestablishedhereinforcomplexone·-dimensionalconsolidationproblemsByadoptinglinearrheologicalmodelofthreeunitsandnon—linearrheologicalmodeloftimelines，thesemi-analyticalmethodisrespectivelyappliedtosolvetheprob

6、lemofone-dimensionalconsolidationoflayeredsoftclayeysoilswithlinearornon—linearrheologicalcharacteristics．AcorrespondingcomputerprogramnamedAODNRCLSisdevelopedforthefirsttimeforsolvingnon—linearrheologicalconsolidationproblem，inwhichimportantcharacteristicsofsoftclaysuchasi

7、tsnon-linearrheologicalandlayeredproperties，thevariationofpermeability,theself-weightandtime—dependentloadingCanbetakenintoaccount．Thereliabilityoftheprogramisverifiedthroughbeingcomparedwithotherknownanalyticalsolutionsandnumericalmethods．Oncethenon—linearrheologicalcharac

8、teristicsofsoilsignored，AODNRCLSturnstobetheavailablecomputerprogramNAODCLSthatwas