基于变荷载作用下饱和土层的固结变形分析

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1、北京交通大学硕士学位论文变荷载作用下饱和土层的固结变形分析姓名：蔡文雅申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：白冰20060201摘要变荷载作用下的成层饱和地基固结问题，不论在理论方面还是在实际方面一直都是岩土工程界非常重要的课题，它不仅对饱和多孔介质力学特性的研究有着重要的学术意义，而且对复杂交荷载作用下的饱和地基的分析和设计具有重要的应用价值。我国很多地区如上海、杭卅I、广州、天津等地区广泛地分布着软粘士，随着经济的发展，这些地区的房屋、厂房越来越多，车辆也越来越拥挤，所以软土路基的沉降病害问题就十分突出，如一些高速公路路面因路基下沉而致开裂、地铁结构由于列车循环荷载的长期

2、作用引起的沉降等。因此，对软粘土层因过往车辆而受到反复加、卸载条件下的变形问题进行研究具有十分重要的意义。本文是在Terzaghi固结理论及其饱和软粘土地基的非线性固结理论的基础上，用解析方法和数值计算研究了成层饱水地基在变荷载作用下的固结情况，主要工作包括：基于非线性假定的固结方程及其标准化形式，给出一个描述饱和土体非线性固结变形特征的实用的理论模型。在假定了孔隙比与有效应力关系的基础上，研究土层固结度随时间因素的变化过程，并给出理论表达式。基于上述理论分析与解答，本文编制了相应的计算程序，分析饱和土体固结变形的内在规律性，指出了它与经典Terzaghi固结变形理论的差异。其次

3、，针对无限厚度的成层饱和地基模型，根据Terza曲i固结方程，运用Laplace变换及其逆变换推导了不同边界条件下的任意荷载作用下的变形问题，得到了变换域内的通解。然后，针对典型算例，文章采用北京交通大学硕士学位论文了stehfest法进行数值逆变换，给出地层内有效应力和地表沉降的变化规律。这些研究结果对于工程实践有很大的指导意义。最后，基于Davis和Raymond的饱和软粘土非线性一维固结理论，运用Laplace变换及其逆变换以及矩阵递推法给出成层饱和地基在变荷载作用下的一维非线性解析解的求解方法。此外，还对解决非线性固结问题的D咖方法、基尔霍夫法、摄动法等方法进行了讨论。关

4、键词：成层地基，饱和土体，非线性固结，变荷载，Laplace变换，摄动法，DQM解HAbstractT1IestlldyofconsolidatiOnofsatllratcdsoilsundcrtiIne—d印endent10adingis锄iInport锄tis蛐etogcotectlnicalcn西necring．nisaIsoofgreatvaluetothedevclopmentOftheelasticdyn枷ics锄disVeryhelpfult0theaⅡalySiS锄ddesignoffoundationssubjectedtocyclicloads．Inaddit

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