豎井地基軸對(duì)稱(chēng)固結(jié)解析理論研究.pdf

1、排水固結(jié)法是一種經(jīng)濟(jì)有效的軟土地基加固方法，獲得了廣泛的應(yīng)用，在地基中設(shè)置豎井是加快固結(jié)的重要手段。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，豎井地基固結(jié)理論研究已經(jīng)取得了非常豐富的成果，但仍然有很多不完善的地方，與工程實(shí)際仍有一定的差距。為了進(jìn)一步完善豎井地基固結(jié)理論，在前人研究成果基礎(chǔ)上，本文對(duì)未打穿砂井地基，成層砂井地基，變荷載下的砂井地基，還有真空聯(lián)合堆載預(yù)壓豎井地基以及非線性砂井地基固結(jié)問(wèn)題進(jìn)行了一些有用的研究。主要具體工作和成果如下：
　　

2、 （1）就單面排水和雙面排水情況下，考慮了涂抹區(qū)土體水平滲透系數(shù)不變、呈線性變化和呈拋物線變化3種模式，并采用虛擬井法考慮了下臥層土體的三維滲流，給出了未打穿砂井地基固結(jié)解析解，編制了計(jì)算程序，分析了地基的固結(jié)性狀。結(jié)果表明，考慮擾動(dòng)區(qū)水平滲透系數(shù)呈拋物線變化時(shí)固結(jié)最快，呈線性變化時(shí)次之，不變時(shí)固結(jié)最慢；并且擾動(dòng)范圍越大，擾動(dòng)區(qū)土體受擾動(dòng)程度越大，砂井打入地基深度越大，不同模式對(duì)固結(jié)度的影響越大。
　　 （2）對(duì)成層砂井地基，就

3、單面排水和雙面排水情況下，考慮了涂抹區(qū)土體水平滲透系數(shù)3種模式，分別給出了解析解，編制了計(jì)算程序，分析了雙層砂井地基的固結(jié)性狀。結(jié)果表明，只有在各層土的壓縮模量相同時(shí)，成層砂井地基按孔壓定義的固結(jié)度才等于按變形定義的固結(jié)度，否則前者大于后者；當(dāng)涂抹區(qū)水平滲透系數(shù)呈拋物線變化時(shí)地基固結(jié)最快，呈線性變化時(shí)次之，不變時(shí)最慢；增大任何一層土的壓縮系數(shù)，均可加快整個(gè)地基中的孔壓消散。
　　 （3）研究了隨時(shí)間任意變化荷載作用下砂井地基固結(jié)

4、問(wèn)題。首先推導(dǎo)出考慮涂抹效應(yīng)、井阻作用、土體內(nèi)徑豎向組合滲流、變荷載以及涂抹區(qū)水平滲透系數(shù)線性連續(xù)變化等因素的解析解。然后將上部荷載進(jìn)行傅里葉變換轉(zhuǎn)化為三角級(jí)數(shù)的形式，即將復(fù)雜荷載分解為很多簡(jiǎn)單的正余弦函數(shù)之和，通過(guò)簡(jiǎn)單荷載作用下響應(yīng)的疊加得到原復(fù)雜荷載作用下的響應(yīng)，由此得到了一種便于工程應(yīng)用的簡(jiǎn)單方法。編制了計(jì)算程序，與傳統(tǒng)解析解進(jìn)行了對(duì)比，驗(yàn)證了該方法的合理性。分析了幾種荷載模式下砂井地基的固結(jié)性狀，包括多級(jí)線性加載、三角形循環(huán)荷載

5、、矩形循環(huán)荷載等一般模式，并通過(guò)用多段直線段逼近曲線的方法，分析了拋物線形循環(huán)荷載作用下地基的固結(jié)特性。
　　 （4）通過(guò)引入土體孔隙比和有效應(yīng)力以及孔隙比和滲透系數(shù)的對(duì)數(shù)關(guān)系，考慮了土體固結(jié)過(guò)程中壓縮模量隨孔隙比的減小而增大和滲透系數(shù)隨孔隙比的減小而減小的特點(diǎn)，并考慮地基的徑豎向組合滲流及水平滲透系數(shù)的3種模式，給出了一種豎井地基非線性固結(jié)解析解，并對(duì)豎井地基的非線性固結(jié)性狀進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：考慮徑豎向組合滲流比僅考慮徑向

6、滲流時(shí)固結(jié)快，井徑比越小，水平滲透系數(shù)與豎向滲透系數(shù)之比越小，二者差距越大；考慮非線性時(shí)按應(yīng)力和按變形定義的兩種固結(jié)度不相等，并且按應(yīng)力定義的固結(jié)度一般小于按變形定義的固結(jié)度；當(dāng)壓縮指數(shù)大于滲透指數(shù)時(shí)，不考慮土體的非線性得到的固結(jié)度比真實(shí)值大，當(dāng)壓縮指數(shù)小于滲透指數(shù)時(shí)，不考慮土體的非線性得到的固結(jié)度會(huì)比真實(shí)值小。
　　 （5）考慮真空度沿豎井的發(fā)展是一個(gè)深度的函數(shù)，同時(shí)考慮堆載所引起的附加應(yīng)力既隨時(shí)間變化也隨深度變化，還考慮了地

7、基的徑豎向滲流以及擾動(dòng)區(qū)土體水平滲透系數(shù)的3種變化模式，推導(dǎo)了真空聯(lián)合堆載預(yù)壓下豎井地基固結(jié)度的一個(gè)較普遍的解析解。并分析了在真空度沿豎井線性下降，堆載線性施加和附加應(yīng)力沿深度梯形分布等情況下的地基固結(jié)性狀。結(jié)果表明，在荷載瞬時(shí)施加時(shí)，無(wú)論是否采用真空預(yù)壓，真空度或大或小，其沿深度的衰減速度或快或慢，固結(jié)度始終不變。而荷載逐漸施加時(shí)，采用真空聯(lián)合堆載預(yù)壓比只采用堆載預(yù)壓固結(jié)要快，真空度越大，沿深度衰減越慢，固結(jié)越快。在地基井徑比和水平滲