淤泥质粉质粘土的一维热固结分析

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越来越多的工程活动造成周围土体介质温度场的改变,不可避免地对土体物理力学性质造成影响。近年来,温度对土体热固结特性的影响已经成为工程界和学术界关心的热点问题,但考虑固结参数非线性的热固结特性研究并不多见。本文在考虑固结参数的温度敏感性以及非达西流情况下对一维热固结问题进行了研究,本文主要工作及结论如下:  (1)针对渗透固结仪不能进行温控的不足,改装渗透固结仪,加热水槽保证试验土样的温度被控制在设定的大小。新仪器不但可以进行不同温度下的渗透试验和固结压缩试验,也可以进行不同荷载作用下土样的渗透试验。通过五组不同温度下的渗透试验和压缩试验,对南京紫鑫中华广场淤泥质粉质粘土进行参数的测定,试验结果表明:渗透系数随温度的升高而升高,变化规律和Hillel给出的经验公式接近,而温度的变化对黏土压缩性的影响却很小。  (2)基于一维饱和多孔介质热-水-力耦合的控制方程,利用有限Fourier变换及逆变换对方程求解,得到渗透系数线性条件下孔压、温度和位移的解析解表达式。利用有限差分法对考虑渗透系数温度敏感性的一维热固结耦合方程求数值解,通过算例计算得到孔压、温度和位移演化过程,与渗透系数线性条件下的解答进行对比,验证了数值解的准确性。结果表明:考虑渗透系数变化的孔压和位移变化明显,但对温度场的变化没有影响。温度荷载越大热固结越快,但对最终位移没有影响。  (3)根据Hansbo提出的非达西定律,推导出非达西流的热固结耦合方程,利用有限差分法对其进行数值求解,分析了非达西流热固结特性。分析结果表明:饱和黏土非达西流与达西流的热固结对比相差较大,非达西流参数ψ和i1的变化对热固结特性的影响明显,两个参数ψ和i1的增加都会使孔压消散和位移变慢,随深度的增加影响越大,但是ψ和i1的变化对温度没有影响。ψ和i1越大平均固结度变化越小,热固结变慢,随时间ψ和i1对平均固结度的影响越大。  
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