岩土力学 ›› 2021, Vol. 42 ›› Issue (3): 755-766.doi: 10.16285/j.rsm.2020.1029

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

考虑井阻效应及径向渗透系数变化下砂井 地基的大变形固结

江文豪，詹良通   

  1. 浙江大学 岩土工程研究所，浙江 杭州 310058
  • 收稿日期:2020-07-18 修回日期:2020-12-29 出版日期:2021-03-11 发布日期:2021-03-17
  • 通讯作者: 詹良通，男，1972年生，博士，教授，博士生导师，主要从事非饱和土力学、环境岩土工程和边坡工程等方面的研究。E-mail: zhanlt@zju.edu.cn E-mail:21812025@zju.edu.cn
  • 作者简介:江文豪，男，1996年生，硕士研究生，主要从事地基处理的研究。
  • 基金资助:
    浙江省重点研发计划项目（No.2019C03107）

Large strain consolidation of sand-drained ground considering the well resistance and the variation of radial permeability coefficient

JIANG Wen-hao, ZHAN Liang-tong   

  1. Institute of Geotechnical Engineering, Zhejiang University, Hangzhou, Zhejiang 310058, China
  • Received:2020-07-18 Revised:2020-12-29 Online:2021-03-11 Published:2021-03-17
  • Supported by:
    This work was supported by the Key Research and Development Program of Zhejiang Province(2019C03107).

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摘要： 基于Barron砂井地基等应变固结理论及Gibson一维大变形固结理论，同时考虑了砂井的井阻效应、径向渗透系数的变化及竖向渗流等因素，推导建立了更具普遍性的砂井地基大变形固结方程，并采用有限差分法对该方程进行了求解。通过将所求的差分解答与已有的固结模型及小变形解析解进行比较，对差分解答的正确性进行了验证。基于差分解答，对砂井地基的大变形固结性状展开分析。分析表明：砂井的井阻效应会降低砂井地基的固结速率，但当砂井的渗透系数增大到一定程度时，砂井的井阻效应可忽略；径向渗透系数的变化模式会对砂井地基的固结速率产生较大影响，相比于线性变化模式，抛物线变化模式下的固结速率较快；竖向渗流加快了砂井地基的固结速率，当井径比较小时，应考虑竖向渗流对砂井地基固结速率的影响；压缩指数与渗透指数的比值越大，砂井地基的固结速率越慢。

关键词: 砂井地基, 大变形固结, 井阻效应, 径向渗透系数, 竖向渗流, 有限差分法

Abstract: Based on Barron’s equal strain consolidation theory of sand-drained ground and Gibson’s one-dimensional large strain consolidation theory, and considering the well resistance of drains, the variation of radial permeability coefficient and the vertical flow, a more general governing equation of large strain consolidation of sand-drained ground is established and solved by using the finite difference method. The correctness of the numerical solution is verified by comparing with the existing consolidation model and small-strain analytical solution. Using the numerical solution, the large strain consolidation behaviors of sand-drained ground are investigated. The analyses show that the well resistance of drains can reduce the consolidation rate of sand-drained ground. But when the permeability coefficient of drains increases to a certain value, the well resistance of drains can be ignored. The variation pattern of radial permeability coefficient has a great influence on the consolidation rate of sand-drained ground. The consolidation rate is faster under the parabolic pattern than that the linear pattern. The vertical flow accelerates the consolidation rate of sand-drained ground, when the radius ratio is small, and the influence of the vertical flow on the consolidation rate should be considered. The larger the ratio of compression index to permeability index is, the slower the consolidation rate of sand-drained ground will be.

Key words: sand-drained ground, large strain consolidation, well resistance, radial permeability coefficient, vertical flow, finite difference method

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