太沙基固結(jié)理論的若干問(wèn)題研究.pdf

1、土體的固結(jié)與土力學(xué)的應(yīng)力、變形、強(qiáng)度、穩(wěn)定這幾個(gè)課題都有緊密的聯(lián)系，在深厚的軟土中，這種聯(lián)系尤甚，所以研究土體的固結(jié)無(wú)論在理論還是在實(shí)踐上都是巖土工程界的重要課題，具有重大意義。對(duì)于固結(jié)的研究，最早最經(jīng)典的是Terzaghi(1925)所提出的一維固結(jié)理論，在許多假設(shè)的前提下，它建立了飽和土體的一維固結(jié)方程，并得出了解析解，其結(jié)果能較好的應(yīng)用于荷載面積相對(duì)于土體厚度較大的情形，但其在研究的過(guò)程中假設(shè)土是均質(zhì)、各向同性的，而實(shí)際工程中土體

2、是不可能均質(zhì)的，土體的力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)往往也是隨著外在情況的變化而不斷變化的，不同的應(yīng)力狀態(tài)下土體的力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)會(huì)不同，本文就太沙基固結(jié)理論存在的一些問(wèn)題進(jìn)行了討論，通過(guò)FlowTracⅡ固結(jié)系統(tǒng)固結(jié)壓縮試驗(yàn)和三軸固結(jié)排水壓縮試驗(yàn)分析壓縮過(guò)程中土體實(shí)際的應(yīng)力狀態(tài)，分析了不同應(yīng)力狀態(tài)下的土體的固結(jié)系數(shù)、模量、滲透系數(shù)的變化規(guī)律。本文的主要研究工作及其結(jié)論如下：
　　 1.針對(duì)不同排水條件下的太沙基一維固結(jié)微分方程進(jìn)行求解，考慮分析固結(jié)

3、微分方程解中各項(xiàng)參數(shù)對(duì)解的影響。
　　 太沙基一維固結(jié)理論是建立在荷載作用面為無(wú)限大的假定之上，且未考慮土體與水的重量，因此頂面不排水、底面排水解與頂面排水、底面不排水解在兩種坐標(biāo)系統(tǒng)下具有等價(jià)關(guān)系；太沙基一維固結(jié)微分方程的求解條件存在矛盾的地方；太沙基一維固結(jié)微分方程的解求解土體固結(jié)問(wèn)題中要注意固結(jié)時(shí)間、內(nèi)循環(huán)次數(shù)n的取值范圍的問(wèn)題，n的取值不宜過(guò)小，尤其是計(jì)算固結(jié)時(shí)間較短時(shí)。
　　 2.固結(jié)壓縮試驗(yàn)是允許側(cè)向變形的，

4、三軸壓縮試驗(yàn)可以設(shè)定土體的徑向的應(yīng)力狀態(tài)，土體在實(shí)際壓縮過(guò)程中允許側(cè)向變形的，且其徑向應(yīng)力狀態(tài)在壓縮過(guò)程中是不斷變化的，其應(yīng)力狀態(tài)應(yīng)該介于固結(jié)壓縮試驗(yàn)和三軸壓縮試驗(yàn)之間。本課題進(jìn)行了土體的固結(jié)壓縮試驗(yàn)，圍壓一定的三軸壓縮加卸載CD試驗(yàn)和圍壓成比例變化的三軸壓縮加卸載CD試驗(yàn)，然后對(duì)固結(jié)壓縮試驗(yàn)和三軸壓縮試驗(yàn)進(jìn)行比較，分析不同應(yīng)力狀態(tài)下土體的固結(jié)系數(shù)、模量和滲透系數(shù)的變化規(guī)律。
　　 研究發(fā)現(xiàn)土體的固結(jié)系數(shù)在土體的壓縮過(guò)程中并不是

5、單純的逐漸增大或逐漸減小，不同的土體、不同的應(yīng)力狀態(tài)會(huì)有不同的變化規(guī)律，在固結(jié)壓力比較小的情況下，土體固結(jié)系數(shù)的變化主要取決于土體滲透系數(shù)變化，在土體固結(jié)壓力比較大的情況下，土體的固結(jié)系數(shù)主要取決于土體模量的變化。
　　 固結(jié)系數(shù)的影響因素滲透系數(shù)在土體的固結(jié)壓縮過(guò)程中并非一直減小的，模量在土體的壓縮過(guò)程中也并非一直增大的過(guò)程，其取決于土體的應(yīng)力狀態(tài)。在一定的固結(jié)壓力下，土體滲透系數(shù)的變化情況取決于土體徑向應(yīng)力的變化情況，隨著土

6、體的徑向應(yīng)力的增長(zhǎng)土體的滲透系數(shù)會(huì)隨著土體豎向壓縮逐漸減小。土體徑向應(yīng)力(小于豎向應(yīng)力)的情況決定了土體模量的變化情況。
　　 3.針對(duì)土體固結(jié)過(guò)程中固結(jié)系數(shù)的非常數(shù)性對(duì)太沙基一維固結(jié)微分方程編制相應(yīng)的程序進(jìn)行有限差分求解，就土體的模量、滲透系數(shù)在土體壓縮過(guò)程中的非常數(shù)性分別展開(kāi)討論，發(fā)現(xiàn)太沙基一維固結(jié)微分方程解存在矛盾的地方：太沙基固結(jié)理論固結(jié)系數(shù)的大小決定了土體孔壓消散速度、固結(jié)度、位移的大小，是將土體的模量、滲透系數(shù)對(duì)土體