《二維變形條件下複合地基固結理論研究》是依託中國礦業大學，由盧萌盟擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：二維變形條件下複合地基固結理論研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：盧萌盟
- 依託單位：中國礦業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本研究旨在考慮複合地基二維變形的前提下，採用解析理論和模型試驗的研究技術，克服現有複合地基固結理論中諸多不合理假定，推導能夠考慮樁體固結與變形之間協調關係、土體壓縮模量和滲透性非線性變化以及地基內的附加應力隨時間和深度同時變化等複雜條件下的複合地基固結的控制方程及其解答。並對複合地基在二維變形條件下的固結性狀進行室內試驗研究以驗證解析解的合理性。本項目採用解析理論和模型試驗的技術探索二維變形條件下複合地基的固結性狀，其研究成果不僅能為數值解答提供驗證，而且由於解析解簡單實用，也可以為工程實踐提供更為方便可靠的理論指導。本研究充分考慮複合地基的自身特點，使得研究成果更能反映複合地基的固結性狀。由於本研究項目引入了樁體內的徑、豎向組合滲流，並對樁體和土體均採用固結方程求解，所以研究成果更具普遍性，不僅適用於散體材料樁複合地基的固結，同時也適用於不排水樁複合地基的固結。
結題摘要
隨著我國經濟建設的發展和基礎建設規模的擴大，複合地基技術由於其良好經濟效益和成熟的施工工藝，在土木工程的各個領域中得到了越來越廣泛的套用。工程的大量套用推動了理論的發展。作為複合地基計算的重點和難點，對複合地基固結理論進行研究，對提高其設計和計算水平有著重要的理論指導意義。該項目以散體材料樁（包括碎石樁和砂井）複合地基和粘結材料樁複合地基為對象，對其固結理論從以下方面進行了研究： (1)對超靜孔壓影響下的碎石樁複合地基二維變形（即豎向變形和徑向變形）性狀進行分析，給出複合地基土體和樁體的體積應變、應力及位移等的解析表達式；然後，基於二維變形分析的結果，考慮土體內徑、豎向組合滲流以及擾動區土體水平向滲透係數3種變化模式，給出考慮外部荷載瞬時施加和單級施加兩種情況下的複合地基固結解。最後，對二維變形條件下的複合地基固結性狀進行分析。結果表明：傳統的不考慮二維變形特性的複合地基固結理論高估了地基的固結速率；複合地基樁–土應力比隨著地基固結逐漸增大，但和以往一維變形解預測的結果不同，其值並不會增大到樁–土壓縮模量比之值；跟一維變形解不同，瞬時荷載下考慮二維變形時的樁–土應力比在初始時刻並不等於0。 (2)在軟土地區，載入速率過快可能會導致地基快速失穩。這時，工程中採用荷載多級線性施加的方法可以減少此類事故的發生。鑒於此，假定外部荷載多級施加，同時附加應力沿深度線性變化，給出砂井地基徑、豎向耦合滲流固結解析解。同時考慮井阻作用和塗抹作用的影響。最後對砂井地基的固結性狀進行了分析，並對解的收斂性進行了討論。 (3)考慮了砂井地基在固結過程中土體滲透性和壓縮性的非線性變化，給出了外部荷載隨時間任意變化時的砂井地基徑向非線性固結普遍解答，並通過兩種簡單荷載下（瞬時荷載和單級荷載）的已有解答對本文解進行了驗證；然後給出了兩種載入形式，即多級荷載和超載預壓-卸載-再載入下的詳細解答；最後對地基在該兩種載入形式下的非線性固結性狀進了分析。 (4) 採用軸對稱固結模型，得到了粘結材料樁複合地基固結問題的控制方程，從理論上證明了粘結材料樁複合地基土體內只會產生豎向滲流，而且樁體施工擾動造成的土體徑向滲透係數變化對地基固結不產生影響。然後分別給出了外部荷載瞬時施加、外荷單級施加以及外部荷載單級施加且附加應力沿深度線性變化三種情況下的地基固結解析解，最後對粘結材料樁複合地基的固結性狀進行了分析。
