任意荷载下软土一维大应变非线性固结分析

摘要

传统固结理论大多基于小应变假定，不适用于大应变软土固结.为了预测任意荷载下大应变软土的固结沉降，基于双对数渗透压缩模型，建立了考虑任意荷载以及非达西渗流的软土一维非线性大应变固结模型，并通过有限差分法推导出固结方程数值解.与解析解以及室内试验进行对比，验证了该数值解的可靠性.在此解答的基础上，分析压缩指数（I_c）、渗透模型参数（α）、非达西参数（m、i₁）、加载历时以及任意荷载对土体固结沉降的影响.结果表明：任意荷载下，I_c和α越大，平均固结度越小，超静孔隙水压消散越慢，但软土固结沉降的最终沉降量只与I_c的大小相关，非达西参数m和i₁越大，软土层固结沉降过程中达到最终沉降值所需要的时间越长，即固结过程中的相同时刻下土层的沉降就越小；随着施工荷载与指数荷载加载历时增大，土层沉降速率会变慢，而增大循环荷载的荷载周期时，土层沉降速率会变快；此外，相较于其他荷载，循环荷载下的软土固结性状呈现明显的周期性.研究结果进一步丰富了软土地基一维大应变固结理论，为软土地基施工提供理论支持.

关键词

大应变 / 双对数模型 / 固结 / 渗流 / 非线性