袁 颖,尹 超,周爱红

(石家庄经济学院勘查技术与工程学院,河北石家庄 050031)



复杂工况单向固结理论分析及可视化

袁 颖,尹 超,周爱红

(石家庄经济学院勘查技术与工程学院,河北石家庄 050031)

以Terzaghi单向固结理论为基础，对均质土层、分层土层、土层荷载增加、土层厚度变化情况下的孔隙水压力进行了理论分析。建立了以孔隙水压力为未知量的差分形式的控制方程，并通过泰勒级数展开，推导建立了具有二阶精度的边界方程；同时采用MATLAB软件编制相应的通用程序，得到Terzaghi单向固结理论孔隙水压力的数值解。此外，基于按作用消散的平均孔隙水压力的定义通过已经得到的孔隙水压力的数值解计算得到各不同复杂工况下的平均固结度，并且利用MATLAB软件强大的数值计算能力和图形处理功能，实现可视化，对于实际工程中的平均固结度的求解及通过平均固结度来推断地面沉降量有一定的指导和参考价值。

单向固结 复杂工况 MATLAB可视化 平均固结度

Yuan Ying, Yin Chao, Zhou Ai-hong. Analysis of complex conditions of one-dimensional consolidation theory and visualization[J]. Geology and Exploration, 2015, 51(5):0999-1006.

1 前言

Terzaghi(1925)建立了饱和土体单向固结微分方程，并获得均质土层、荷载瞬时施加条件下的初始条件和边界条件的数学解。但是，在实际的工况条件下，地基通常由多层土组成，各土层渗透系数、压缩系数各不相同，固结系数也不同，孔隙水压力的分布变化规律无法通过解析解计算得到，只能通过数值解的方法获得；此外，考虑到实际工程施工中建筑物的搭建是一个缓慢的过程，即外荷载是一个随时间逐渐增大的过程，与Terzaghi假设的荷载一次瞬时施加并不完全相同。……