復(fù)雜條件下復(fù)合地基固結(jié)解析理論研究.pdf

1、與砂井地基相比，復(fù)合地基具有樁體壓縮模量較大、直徑較大、受荷后應(yīng)力向樁體集中以及樁體發(fā)生側(cè)向膨脹等特點(diǎn)，因此，復(fù)合地基固結(jié)雖然類似于砂井地基固結(jié)但又與之不同。本文針對(duì)現(xiàn)有復(fù)合地基固結(jié)理論不能合理充分地考慮復(fù)合地基這些特點(diǎn)的不足，基于復(fù)合地基樁、土共同承擔(dān)外部荷載的原則，提出了一個(gè)新的關(guān)于復(fù)合地基固結(jié)的初始條件，并對(duì)復(fù)合地基施工擾動(dòng)引起的土體滲透系數(shù)變化、附加應(yīng)力隨深度和時(shí)間變化、樁體固結(jié)壓縮、土體非線性以及樁、土發(fā)生側(cè)向變形等復(fù)雜情況下

2、的復(fù)合地基固結(jié)問題進(jìn)行了較詳細(xì)深入的研究，主要的工作和創(chuàng)新成果如下： 1.給出了能同時(shí)考慮擾動(dòng)區(qū)土體滲透系數(shù)變化、附加應(yīng)力既隨時(shí)間變化又隨深度變化的復(fù)合地基固結(jié)普遍解，以及荷載單級(jí)施加、附加應(yīng)力沿深度線性變化時(shí)超靜孔壓和平均固結(jié)度的具體表達(dá)式，并對(duì)地基的固結(jié)性狀和樁-土應(yīng)力比的發(fā)展規(guī)律進(jìn)行了分析。 2.鑒于傳統(tǒng)樁周流量連續(xù)的假定與等應(yīng)變條件矛盾，對(duì)現(xiàn)行樁周流量連續(xù)假定提出了修正，建立了新的能夠考慮樁體壓縮的復(fù)合地基固結(jié)控

3、制方程，給出了瞬時(shí)加荷和附加應(yīng)力沿深度均勻分布情況下復(fù)合地基超靜孔壓和平均固結(jié)度的表達(dá)式，將其與以往解答進(jìn)行了對(duì)比，分析了復(fù)合地基的固結(jié)性狀。 結(jié)果表明：采用修正的樁周流量連續(xù)條件給出的地基平均固結(jié)度小于傳統(tǒng)樁周連續(xù)假定給出的平均固結(jié)度，而且，隨著井徑比的減小，兩者之間的差值變大。 3.為考慮由于樁徑較大而實(shí)際存在于樁體內(nèi)的徑向滲流，建立了能考慮樁體內(nèi)的徑、豎向組合滲流的復(fù)合地基固結(jié)控制方程，引入兩個(gè)新的邊界條件，并給出

4、了相應(yīng)解析解。對(duì)比分析表明：本章的解答可以合理地退化到五種簡(jiǎn)單情況下的地基固結(jié)解答；不考慮樁體內(nèi)徑向滲流將高估復(fù)合地基固結(jié)度速率，而且，井徑比越小，高估值越大。 4.通過引入廣為認(rèn)同的土體孔隙比和有效應(yīng)力以及孔隙比和滲透系數(shù)的對(duì)數(shù)關(guān)系，考慮了土體固結(jié)過程中壓縮模量非線性增長(zhǎng)和滲透系數(shù)非線性減小的特征，給出了一種復(fù)合地基非線性固結(jié)解析解，并對(duì)復(fù)合地基的非線性固結(jié)性狀進(jìn)行了分析。 結(jié)果表明：考慮非線性時(shí)按應(yīng)力和按變形定義的兩

5、種固結(jié)度不相等，并且按變形定義的固結(jié)度一般大于按應(yīng)力定義的固結(jié)度；當(dāng)壓縮指數(shù)小于滲透指數(shù)時(shí)，不考慮土體的非線性特征會(huì)低估地基的固結(jié)度，而當(dāng)壓縮指數(shù)大于滲透指數(shù)時(shí)，不考慮土體的非線性則會(huì)高估地基的固結(jié)度；對(duì)于按應(yīng)力定義的固結(jié)度來說，當(dāng)壓縮指數(shù)小于滲透指數(shù)時(shí)，隨著附加應(yīng)力的增大，地基固結(jié)速度加快，而當(dāng)壓縮指數(shù)大于滲透指數(shù)時(shí)，附加應(yīng)力增大，地基固結(jié)減慢；對(duì)于按變形定義的固結(jié)度而言，不論壓縮指數(shù)大于還是小于滲透指數(shù)，復(fù)合地基固結(jié)速度總是隨著附加

6、應(yīng)力增大而加快。 5.在豎向變形相等的條件下，給出了能考慮樁體和土體在固結(jié)過程中發(fā)生側(cè)向變形的復(fù)合地基固結(jié)解析解，并對(duì)該解和不考慮樁、土側(cè)向變形的現(xiàn)有解答進(jìn)行了比較。 結(jié)果表明：考慮樁體的側(cè)向變形會(huì)降低地基的固結(jié)速率。最后分析了樁體和土體的變形模量和泊松比對(duì)地基固結(jié)的影響以及樁-土應(yīng)力比隨時(shí)間的發(fā)展規(guī)律，結(jié)果表明：樁、土的泊松比越小，地基固結(jié)越快；樁、土的彈性模量之比越大，變形模量之比越大，則復(fù)合地基固結(jié)越快；考慮了樁、