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本文对瞬时均布加荷与加荷随时间指数变化两种荷载情况,依据Fredlund非饱和土的一维固结理论,针对常用的粘弹性地基模型,采用李氏比拟法,求解了非饱和土粘弹性地基一维固结的半解析解。采用的方法主要有李氏比拟法、Cayley-Hamilton数学方法及Laplace变换和逆变换。
本文的主要内容如下:
根据李氏比拟法,引入柔度系数的Laplace变换式V(s)代替基于Fredlund非饱和土的一维固结理论得到的弹性模型中的常数1/E。并且直接对基于Fredlund非饱和土的一维固结理论的连续方程及本构方程进行Laplace变换,得到控制方程;
采用Cayley-Hamilton数学方法构造顶面状态向量X(0,s)与任意深度处状态向量X(z,s)间的传递关系;
通过引入初始条件及边界条件,得到了Laplace变换域内的超孔隙水压力,超孔隙气压力以及土层沉降的解;
通过Crump方法实现Laplace逆变换,得到时间域内的超孔隙水压力,超孔隙气压力及土层沉降的半解析解;
通过算例探讨瞬时均布加荷情况多种边界条件下,气、水渗透系数、深度、粘弹性系数等对土体超孔隙水压力、超孔隙气压力消散及土层沉降的影响,得到了相关的固结曲线,揭示了非饱和土粘弹性地基的固结特性。
对比了粘弹性半解析解、弹性解析解和拟弹性半解析解(将粘滞系数设为零),得到了相关的固结曲线,验证了非饱和土粘弹性地基一维固结半解析解的正确性.
本文将粘弹性模型引入非饱和土固结理论,得到了非饱和土粘弹性地基一维固结的半解析解,揭示了非饱和土粘弹性地基的固结特性,进一步发展了非饱和土固结理论。