岩土力学 ›› 2021, Vol. 42 ›› Issue (9): 2507-2517.doi: 10.16285/j.rsm.2020.1962
黄家晟1, 2,王路君1, 2,刘燕晶1, 2,王心博1, 2,朱斌1, 2
HUANG Jia-sheng1, 2, WANG Lu-jun1, 2, LIU Yan-jing1, 2, WANG Xin-bo1, 2, ZHU Bin1, 2
摘要: 含气土广泛存在于我国长三角、珠三角等滨海地区,气体通常在孔隙内以离散封闭气相的形式赋存。封闭气相对温度和压力变化敏感,导致土体压缩性、渗透性等改变。针对封闭气相热膨胀和土骨架蠕变特性对滨海含气软土固结过程的影响,基于精细积分法(precise integration method,简称PIM)对含气地基热水气力耦合时变行为开展研究。在控制方程中引入考虑温度和压力影响的气相体积变化因子反映封闭气相热膨胀特性,采用分数阶Merchant流变模型描述骨架的蠕变过程,基于稳定性好和计算精度高的PIM并结合积分变换获得考虑蠕变效应的含气土多场多相耦合问题的解。对比所得解答与饱和土热水力耦合问题解析解和固结问题有限元结果,验证其有效性。针对不同饱和度、不同黏滞系数的含气地基,探讨了气相膨胀、骨架蠕变效应对地基时变行为的影响。研究发现含气地基的黏滞系数对热固结过程影响显著,地基蠕变效应对位移的影响大于孔压,当黏滞系数大于1×1012 MPa·s时孔压与弹性地基相近,而变形过程被大幅延缓;地基中封闭气相膨胀会显著提高孔压峰值和位移幅值,对埋地高温管线等产生不利影响;对于Gibson地基,采用平均剪切模量计算孔压往往导致不可忽略的偏差,预测表面位移时偏差一般小于5%。
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[1] | 卢一为, 丁选明, 刘汉龙, 郑长杰, . 均匀黏弹性地基中X形桩纵向振动 响应简化解析方法[J]. 岩土力学, 2021, 42(9): 2472-2479. |
[2] | 魏匡民, 陈生水, 马洪玉, 李国英, 米占宽, . 黏弹性方法用于面板堆石坝动力分析时必要的改进[J]. 岩土力学, 2021, 42(12): 3475-3484. |
[3] | 叶梓, 艾智勇, . 变荷载下层状非饱和土地基全耦合固结特性研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(1): 135-142. |
[4] | 徐进, 王少伟, 杨伟涛. 水位变化下可压缩土层的黏弹性耦合变形分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(3): 1065-1073. |
[5] | 李德建, 刘校麟, 韩超, . 基于等效黏弹性的变阶分数阶岩石损伤蠕变模型[J]. 岩土力学, 2020, 41(12): 3831-3839. |
[6] | 赵密, 欧阳文龙, 黄景琦, 杜修力, 赵旭, . P波作用下跨断层隧道轴线地震响应分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3645-3655. |
[7] | 田乙, 吴文兵, 蒋国盛, 梅国雄, 徐宝军, . 连续排水边界下分数阶黏弹性 饱和土体一维固结分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 3054-3061. |
[8] | 刘忠玉, 崔鹏陆, 郑占垒, 夏洋洋, 张家超. 基于非牛顿指数渗流和分数阶Merchant模型的 一维流变固结分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2029-2038. |
[9] | 童立红, 王 珏, 郭生根, 朱怀龙, 徐长节, . 变荷载下连续排水边界黏弹性地基 一维固结性状分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1862-1868. |
[10] | 周兴涛,盛 谦,崔 臻,冷先伦,付晓东,马亚丽娜, . 颗粒离散单元法动力人工边界设置方法[J]. , 2018, 39(7): 2671-2680. |
[11] | 王观石,熊 鹏,胡世丽,孟世明,龙 平,谭 谈,. 位移不连续模型在黏弹性节理刚度计算的应用[J]. , 2018, 39(6): 2175-2183. |
[12] | 艾智勇,张逸帆,王路君, . 层状横观各向同性地基平面应变问题的扩展精细积分解[J]. , 2018, 39(5): 1885-1890. |
[13] | 王 瑞, 胡志平, 张亚国, 张 勋, 柴少波, . 黏弹性介质中平、柱面波动传播的 应力场及应用探讨[J]. 岩土力学, 2018, 39(12): 4665-4672. |
[14] | 汪 磊,李林忠,徐永福,夏小和,孙德安,. 半透水边界下分数阶黏弹性饱和土一维固结特性分析[J]. , 2018, 39(11): 4142-4148. |
[15] | 李银平,孔庆聪,施锡林,李 硕,杨博进,杨春和,. 盐穴地下储库地表沉降的黏弹模型及应用[J]. , 2017, 38(7): 2049-2058. |
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