基于饱和半空间土与基础的相互作用

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1、上海交通大学硕士学位论文饱和半空间土与基础的相互作用姓名：高绍武申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：王建华2002.2.1饱和半空间土与薯瑚的相互作用饱和半空间土与基础的相互作用摘要本文主要研究饱和半空间土与基础的相互作用，包括两个问题，即表面有堆载的群桩问题和多孔饱和半空间上刚性圆板问题。1．对于表面有堆载的群桩问题，根据Blot固结理论和流变理论、引入MeNamee位移函数并对所得方程进行Laplace—Hankel变换得到半空间饱和土中作用垂直载荷的基本解，基于该基本解建立了半空间粘弹性饱和土中的群桩负摩擦问题的积分方程。利用Laplace变换方法对

2、上述积分方程进行简化，并用数值求解所有的积分方程及相应的逆变换就可以得到半空间饱和土中群桩负摩擦任意时刻各桩的轴力、桩侧摩阻力、孔压和位移。体文的方法相对于f弹性理论方法和有限元方法更容易考虑固结和流变过程中的时间因素，因而能有效地求解粘弹性饱和土中的群桩负摩擦问题。在本文中给出了一些计算结果，并进行了参数分析，如S／d的变化对最大轴力的影响、S／d的变化对中性点位置的影响及重点分析了中心桩(不同桩距固结过程中对中心桩的影响、桩长对中心桩的影响、土的泊松比的大小对中心桩的影响、E。／E。对中心桩的影响等等)。通过计算得出了群桩负摩擦效应，即外围桩对于地面堆载附加

3、应力起遮挡作用而使群桩的负摩阻力降低，在一定程度上说J媾，灌，津硪士●唯嘴，：饨．和牛蔓：间土与

4、m的相】0tF用明了本文计算方法的有效性。由于采用了Laplace变换和积分方程方法，因而对于有限元方法来讲可以大大地减少计算量卜厂／2．对于半空间上刚性圆板问题，首先计算轴对称情形下Blot固结基本方程的求解问题，引入无量纲变量对Blot固结方程无量纲化，引入McNamee位移函数把Biot固结方程解耦为两个偏微分方程，并用Laplace-Hankel变换把偏微分方程化为常微分方程，得到变换域内的位移、应力和孔压等的表达式。引入半空间饱和土表面有一圆形刚性板问题的

5、边界条件建立对偶积分方程，利用Abel变换及其性质把对偶积分方程简化为第二类Fredholm积分方程，并用数值求解所述积分方程以及进行相应的逆变化就可以得出我们所关心的任意时刻圆板的沉降和圆板与地基的接触应力。，f计算结果表明初始时刻由于孔压的作用，固结度趋近于零，}也即土体相当于刚性体；如果时间足够长则孔压耗散，土体相当于普通弹性材料；板的应力中间最小，板边有应力集中。把本文的结果和ChiarellaandBooker的结果对比，发现本文结果和文献ChiarellaandBooker的结果基本一致，但是本文数值方法非常简单。于一——k一“／关键词：负摩擦，Bl

6、ot固结，流变，群桩，Fredholm积分方程，多孔饱和半空间本文的研究工作获得教'r部博士点基金(No．98024832)资助Ⅱ饱．和牛空间土与

7、m的抽I作．■INTERACTIoNBETWEENSoILSANDFoUNDATIoNSINSATURATEDHALF．SPACEABSTRACTInthispaper,twoproblemsarediscussedabouttheinteractionbetweensoilsandfoundationsinsaturatedhalf-space．Oneistheproblemofpilegroupsundergro

8、undsurfaceload；theotheristheproblemofrigidcircularplatonfluid—saturatedporoelasfichalfspace1．Tosolvetheproblemofpilegroupsunderthesurfaceload，rheologyandBiot’Sconsolidationtheoryarebasedon，andMcNameedisplacementfunctionisintroduced．TransformingthedisplacementfunctionbymeansofLaplace-

9、Hankeltransformmethods，fundamentalsolutionoffluid-saturatedhalfspacesoilunderverticalloadCallbederived．Thefundamentalsolutionofthisintegralequationisusedtoestablishthenegativefriction’Sintegralequationofpilegroupsinthefluid-saturatedporoelastichalfspacesoil．ApplyingLaplacetransformme

10、thodstosimpl