基于非Darcy滲流的變荷載作用下飽和黏土一維固結分析.pdf

1、Terzaghi一維固結理論對低滲飽和地基沉降的預測值與實測值之間有時存在較大誤差,原因之一在于其假定地基中的滲流符合Darcy定律,且地基表面作用恒載等。因此,本文運用改裝后的滲透固結裝置,通過室內滲透固結試驗與理論分析,基于非Darcy滲流對變荷載作用下飽和黏土的一維固結特性進行了研究。主要成果如下:
　　 首先通過滲透試驗發(fā)現,河南某地黏土中的滲流有偏離Darcy定律的現象,并可用Hansbo的非線性分段滲流模型來描述。然

2、后對該黏土進行了低頻循環(huán)荷載固結試驗,發(fā)現基于Darcy滲流的固結理論并不總是能很好地描述其固結進程。因此,引入描述非Darcy滲流的Hansbo方程,同時考慮到土體處于超固結狀態(tài)下的壓縮性一般要低于正常固結狀態(tài),修正了Terzaghi飽和黏土一維固結方程,并將其推廣到低頻循環(huán)荷載作用的情況。采用有限差分法對該方程進行了求解,并用Fortron90語言編制了相關計算機程序。與Terzaghi飽和黏土一維固結理論解析解的對比,證明該方法的

3、有效性。對前述固結試驗結果的模擬證明了本文理論的合理性。在此基礎上,探討了非Darcy滲流參數、循環(huán)荷載周期、加載速率以及超固結狀態(tài)下土體壓縮性對固結進程的影響。計算結果表明,在矩形波載作用下,按孔壓定義和按變形定義的固結度都隨時間增長而震蕩增加,且按孔壓定義的固結度的震蕩幅度明顯大于按變形定義的固結度。另外,非Darcy滲流延緩了飽和黏土中孔隙水壓力的消散速度,故使得地基的固結速度比Terzaghi一維固結理論值要慢。且循環(huán)荷載周期越