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1、复杂固结排水系统的研究在实际软土地基处理工程中,砂井/排水板打设深度内形成的一般都是多层 竖井地基。多层竖井地基固结理论的求解过程,是极为复杂的。求解需要满足土层与土层之间的孔压连续、流量连续条件,以及砂井内部不同层之间的孔压连续、流量连续条件。而由于孔压表达式中存在无穷级数,将使得多层竖井地基的固结度解答存在收敛性问题,这一点,让求解过程变得更为困 难。目前的多层竖井地基固结度解答,要么未完全考虑最终固结度的影响因素(井阻、涂抹效应),要么是停滞在双层的结果而无法推广至更多层。本文基于唐晓武的竖井地基固结解,求得了三层以及多层竖井地基固结度的解答,并对收敛 性问题进行了分析。传统海涂围堤以土
2、石结构为主 ,堤心填石料,堤内填淤泥 ,形成挡潮闭气结构。目前由于受到国家政策限制以及土石资源的消耗,土石资源已经严重匮乏,充泥 模袋作为一种新型的填筑材料应运而生。国内外目前关于土工模袋的研究多集中在模袋的受力、充填、渗透特性,对于模袋土体的固结问题则研究甚少,而关于排水板充泥模袋的固结问题更是未有先例。本文求得了正方形影响区竖井地基固结度的解答,在考虑了边界透水性之后,将其解答应用于排水板充泥模袋固结问题的估算,发现其估算结果与有限元 计算结果以及实际室内实验结果一致。本文的具体工作如下：1.本文得到了三层竖井地基固结度解答。推导过程中证明了多层竖井地基的正交关系,并求得了不同的边界情况下
3、的三层竖井地基固 结度解答。三层竖井地基固结度结果存在不收敛的情况。在 GPA/MPA 参数异常严重的情 况下,固结度将不再收敛。在 GPA/MPA 参数异常不严重的情况下,可以通过两步控制法改善最终固结度的精度。本章研究了两步控制法的适用范围,并具体阐述了运用两步控制法的操 作流程。本文运用两步控制法改善了计算精度,并计算了乐清电厂海堤填筑工程的孔压,得到了与实测结果相吻合的结果。2.本文求得了多层竖井地基固结度的递推 解解答以及扩大矩阵的解答。递推解解答的计算结果表明,由于双曲函数的存在,传递矩阵具有离散性,矩阵的连乘使得传递矩阵的离散性放大、计算误差增加,而判定矩阵本身具有不稳定性,这些
4、原因综合起来导致了结果的不收敛。而通过扩大矩阵能够得到收敛的多层竖井地基固结度解答,其求解关键在于扩大连续矩阵的大小 3.本文利用扩 大矩阵的方法求得了多层竖井地基固结度解答的通用表达式。本文以四层竖井地基为例,进行了相关的固结分析。本文将四层竖井地基计算结果与双层竖井地基固结理论计算结果进行了对比验证,结果证明两者得到完 全相同的结果。本文进行了四层竖井地基固结性状的计算分析,分析了四层竖井地基参数变化对固结度的影响,提供参考性的结论。4.本文求得了考虑边界透水性的竖井正 方形地基固结度解答。通过等效面积计算,对比了与六边形影响区、圆形影响区结果的差别大小,证明了将正方形影响区简化为圆形影响
5、区会差生较大的误差。在考虑了边界透水性之后,本文将该理论应用于打设排水板充泥模袋体系的固结度估算,得到与室内实验一致的结果。本文利用有限元及正方形影响区竖井地基解答对打设不打设排水板情况下充泥模袋的固结情况进行了比较,并利用有限元研究了模袋宽高比变化及模袋高度单因素变化对固结速率的影响。经过计算,为工程实际中的模袋宽高比设计 提出了宽高比为 4：1 的设计建议。5.本文为考虑边界透水性的竖井正方形固结度解答考虑了更为实际的因素,包括不同的渗透系数分布模式以及考虑土体的非线性因素,并得到了相应条件下的固结度表达式。通过非线性固结的参数分析,得出结论,在考虑土体的非线性因 素时,土体表面的荷载以及土体的自身属性将影响到整体的固结速度。研究使理论能参照实际,提供多种因素条件下最终固结度的解答,方便与实 际结果对照。