含生物氣非飽和軟土的固結(jié)理論研究.pdf

1、以往常將水面以下的土體視為飽和土,而實際上由于多種原因,土體中往往含有氣泡。由有機質(zhì)分解所形成的生物氣,在沿海地區(qū)的土體中較為常見。目前對含生物氣的非飽和軟土固結(jié)理論的研究還不多見。本文圍繞非飽和土固結(jié)研究中的兩個難點問題——連續(xù)性條件難建立和有效應(yīng)力公式難確認,而對含生物氣非飽和軟土的固結(jié)理論開展了較為系統(tǒng)和基礎(chǔ)性的研究。
　　 主要工作有:1)基于應(yīng)力分擔原理,推導并提出了針對不同飽和狀態(tài)土的有效應(yīng)力公式;2)提出孔隙流體的

2、壓縮系數(shù)計算公式,分析討論了影響的主要因素;3)從質(zhì)量守恒的角度,推導建立適用于孔隙水非蒸發(fā)非凝結(jié)情形的土體連續(xù)性方程;4)推導建立高飽和度土的一維固結(jié)方程,結(jié)合Abaqus有限元,分析了高飽和度土的固結(jié)特性;求解了固結(jié)方程在線性加載下的解析解,與實際工程進行了比較驗證;5)將中等飽和度的非飽和土固結(jié)壓縮過程分為三個階段:瞬時壓縮階段、氣壓消散的固結(jié)階段和超孔隙水壓消散的固結(jié)階段,提出了固結(jié)簡化理論;采用有限差分方法分析了氣壓消散過程的

3、固結(jié)特點。
　　 主要結(jié)論有:1)當在高飽和度土中應(yīng)用Terzaghi有效應(yīng)力公式時,會存在微小誤差;其中懸浮在孔隙水中的氣泡對有效應(yīng)力公式?jīng)]有影響。對于氣封閉的非飽和土,引入孔隙氣彈力的概念。對于氣連通土,有效應(yīng)力等于總應(yīng)力再加上吸力;吸力在某種程度上可視為一個荷載。
　　 2)影響孔隙混合流體壓縮系數(shù)的主要因素有三:一是飽和度、二是孔隙水壓、三是氣泡的分散度。
　　 3)對于連續(xù)性方程的建立,采用質(zhì)量守恒方程

4、,可以避開了基于體積守恒所帶來的種種麻煩。
　　 4)高飽和度土固結(jié)方程中的固結(jié)系數(shù)要考慮到孔隙流體壓縮性以及飽和度等的影響。其固結(jié)壓縮特點:一是存在瞬時變形;二是瞬時超靜孔隙水壓小于所施加的荷載;三是超靜孔隙水壓消散緩慢,固結(jié)完成時間要相對延長。擬合某具體工程孔隙水壓力監(jiān)測值表明:由解析解所作的曲線與現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)吻合得很好,證明本文所建立的高飽和土固結(jié)理論是合理和適用的。
　　 5)與氣壓消散固結(jié)過程所對應(yīng)的一維固結(jié)方