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散体材料桩复合地基固结理论研究

张玉国  
【摘要】:针对现有复合地基固结理论仍不能考虑实际工程中存在的半透水边界、初始孔压非均布、土体渗透性因受施工扰动而渐变等复杂因素的不足,本文采用解析方法对散体材料桩复合地基固结问题进行了较深入和系统的研究,得到了更贴近实际的相关解,发展和丰富了复合地基固结理论,并为软基处理提供了新的技术支持。主要工作如下: 1.给出了考虑双面半透水边界的散体材料桩复合地基固结解析解,现有等应变条件下的无井阻散体材料桩复合地基和砂井地基固结解均为该解的特例。分析表明:复合地基顶部砂垫层和底部下卧层的透水性能对固结过程均有影响,透水性越强,固结就越快,但与其他参数相比,影响相对较小。 2.基于陈根媛(1984)提出的“双层地基法”,给出了较为实用的未打穿散体材料桩复合地基固结简化解,并给出其特例——未打穿砂井地基固结简化解。结果对比分析表明:未打穿散体材料桩复合地基固结简化解总体上介于现有解析解和有限元解之间,因此从实用角度来看,该简化解具有足够精度。 3.研究了考虑桩体内径竖向组合渗流和仅考虑桩体内竖向渗流的两种计算模型中初始孔压非均布条件下散体材料桩复合地基固结问题,并首次得到了既能考虑初始孔压非均布又能考虑桩体内径竖向组合渗流的散体材料桩复合地基固结解析解。计算结果表明:单面排水条件下初始孔压分布对复合地基固结有显著影响;考虑桩体内径竖向组合渗流比仅考虑竖向渗流复合地基固结快。 4.建立了考虑排水影响区土体水平向渗透系数因受施工扰动逐渐变化的散体材料桩复合地基固结定解问题,求得了相应解,并由此分析了影响区土体水平向渗透系数变化对散体材料桩复合地基固结性状的影响。结果表明:土体渗透性变化对复合地基固结影响显著,桩体施工对周围土体扰动越大,复合地基固结越慢。 5.首次研究了同时考虑变荷载和考虑影响区土体水平向渗透系数渐变的散体材料桩复合地基固结问题,得到了一般解,并给出了单级加载情况下考虑土体水平向渗透系数渐变的散体材料桩复合地基平均孔压和固结度的详细表达式。现有变荷载下散体材料桩复合地基固结解均为此解的特例。


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