基于非darcy渗流的饱和黏土一维固结理论

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1、第28卷第5期岩石力学与工程学报Vb1．28No．52009年5月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringMay，2009基于非Darcy渗流的饱和黏土一维固结理论刘忠玉，孙丽云2乐金朝，马崇武(1．郑州大学土木工程学院，河南郑州450001；2．郑州大学水利与环境学院，河南郑州4500013．东莞理工学院建筑工程系，广东东莞523808)摘要：按Terzaghi饱和黏土一维固结理论得到的固结度理论值有时与实际值之间存在较大的误差，其原因之一是忽略了某些饱和黏土中孔隙水的渗流对Darcy定律的偏离。

2、引入可以同时考虑低速渗流曲线段和较高速渗流直线段的非Darcy渗流方程，重新推导饱和黏土一维固结方程，并采用有限体积法对该方程进行数值求解。与Terzaghi饱和黏土一维固结理论解析解的对比，证明该方法的有效性。在此基础上，探讨非Darcy渗流参数对固结过程的影响。计算结果表明，非Darcy渗流延缓了饱和黏土中孔隙水压力的消散速度，故使得地基的固结速度比Terzaghi一维固结理论值要慢。同时，除固结系数外，综合直线渗流起始水力梯度il、土层厚度、地面荷载P0等3个参数的指标，也是表征饱和黏土渗透固结特性的一个重要指标。最后，讨论Terzagh

3、i一维固结理论的适用范围。关键词：土力学；固结理论；饱和黏土；有限体积法；非Darcy渗流；沉降；固结度中圈分类号；Tu43l文献标识码：A文章编号：1000—6915(2009)05—0973—07oNE．DIMENSIoNALCoNSoLIDATIoNTHEoRYoFSATURATEDCLAYBASEDoNNoN．DARCYFLoWLIUZhongyu1SUNLiyun，YUEJinchao，MAChongwu3，r1．SchoolofCivilEngineering，ZhengzhouUniversity，Zhengzhou，Henan4

4、50001，China；2．SchoolofWaterConservancyandEnvironmentEngineering，ZhengzhouUniversity，Zhengzhou，Henan450001，China；3．DepartmentofCivilEngineering，DongguanUniversityofTechnology，Dongguan，Guangdong523808，China)Abstract：Theresometimesexitsnotablediferencebetweenthesolutionofone．di

5、mensionalconsolidationofsaturatedclaylayersbasedonTerzaghiStheoryandthefieldsettlementobservations，whichcanbeinacertainextentascribedtothattheflowofporewaterinthesesoillayersmaynotobeyDarcySlaw．Inordertoimprovetheprecisionofconsolidationcomputation，TerzaghiSone．dimensionalco

6、nsolidationtheoryiSmodifiedbasedonthenon—Darcyflowdescribedbythepowerfunctionforthelowervelocityofflowandthelinearfunctionforhighervelocityofflow，andthenumericalanalysisisperformedusingthefinitevolumemethod．Inordertoverifyitsvalidity，thenumericalsolutionbythepresentmethodfor

7、thecasethattheflowofporewaterobeysDarcySlawiScomparedwiththeanalyticalsolutionbasedonTerzaghiSone—dimensionalconsolidationtheory．Thentheefectsoftheparametersofnon—Darcyflowontheconsolidationprocessareinvestigated．Thenumericalresultsindicatethatthenon-Darcyflowdelaysthedissip

8、ationofporewaterpressureinsaturatedclaylayers；therebytheconsolidationveloci