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有限层方法在岩土工程以下问题中得到了很好的推广应用:
(1)弹性有限层方法
(2)比奥固结弹性有限层方法
(3)弹性基坑开挖问题的有限层方法
(4)比奥固结弹性基坑开挖问题的有限层方法
但是以上方法都假定土体为弹性介质,未考虑土体的流变。事实上,对于软粘土,尤其是淤泥,不考虑土体的流变将会对工程不利。因此本文假定地基为粘弹性模型,在以上四种方法的基础上,运用弹性粘弹性对应原理(对弹性问题的方法施加Laplace变换,再将其中的弹性常数置换为粘弹性常数,再对其施加Laplace逆变换)得出了以下问题的求解格式:
(1)粘弹性有限层方法
(2)比奥固结粘弹性有限层方法
(3)粘弹性基坑开挖问题的有限层方法
(4)比奥固结粘弹性基坑开挖问题的有限层方法
针对以上方法,我们编制了相应的程序,计算的结果表明:(a).本文的计算方法是正确的,程序是可靠的;(b).不同的粘弹性模型对地基的影响是不一样的,在考虑地基的粘滞性时,选取合适的粘弹性模型是关键;(c).对于Kelvin模型来说,当粘滞性系数F趋向于零时,其结果趋向于弹性,随着粘滞性系数的增大,地基的蠕变性越来越强;(d).对于Kelvin模型来说,固结效应和粘滞性作用具有一定的相似性,但又有本质区别。(e).对于Kelvin模型来说,将不考虑固结的有限层方法的粘弹性解与弹性地基的矩形荷载作用下分层总和法的计算结果根据弹性-粘弹性对应原理得出的粘弹性地基计算结果进行比较,结果显示分层总和法在计算粘弹性问题时不再适用,其结果低估了粘性作用,与实际不符。(f).将地基土取为粘弹性模型能够克服原有弹性模型的缺陷。(g).本文在进行Laplace逆变换时选取的Durbin法具有较高的精度,结果较好。(h).用太沙基固结方程来分析,取几组不同的弹性模量(E)和渗透系数(K),使得E×K的值始终相等,即固结系数(忽略其它因素如泊松比对其影响)相等,发现用弹性有限层方法计算出的固结度始终是一致的,而用粘弹性有限层方法算出来的解就不再一致,说明使用太沙基固结方程整理时采用的归一化方法的前提是地基土服从线弹性模型;而对粘弹性问题,则需用弹性粘弹性原理对方程本身做相应变换才能使用。
从而使粘弹性模型在固结有限层方法中得到了实现,显示出良好的应用前景。