岩土力学 ›› 2019, Vol. 40 ›› Issue (5): 1683-1692.doi: 10.16285/j.rsm.2018.0056

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饱和软土大变形非线性自重固结模型

蒲诃夫,宋丁豹,郑俊杰,周 洋,闫 婧,李展毅   

  1. 华中科技大学 土木工程与力学学院,湖北 武汉 430074
  • 收稿日期:2018-01-10 出版日期:2019-05-11 发布日期:2019-06-02
  • 通讯作者: 宋丁豹,男,1990年生,博士研究生,主要从事地下构筑物-土体相互作用、环境岩土等领域的研究工作。E-mail:dingbao_song@126.com E-mail:phu@hust.edu.cn
  • 作者简介:蒲诃夫,男,1985年生,博士,教授,博士生导师,主要从事环境岩土、岩土工程等领域的研究工作。
  • 基金资助:
    国家重点研发计划(No. 2016YFC0800200);国家自然科学基金面上项目(No.51678268)。

Non-linear self-weight consolidation model of saturated soft soil under large-strain condition

PU He-fu, SONG Ding-bao, ZHENG Jun-jie, ZHOU Yang, YAN Jing, LI Zhan-yi   

  1. School of Civil Engineering and Mechanics, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan, Hubei 430074, China
  • Received:2018-01-10 Online:2019-05-11 Published:2019-06-02
  • Supported by:
    This work was supported by the National Key Research and Development Program of China (2016YFC0800200) and the National Natural Science Foundation of China (51678268).

摘要: 基于分段线性方法,建立了饱和软土一维自重固结模型(简称SWC模型)。该模型能考虑自重固结过程中土体的大变形效应和材料参数的非线性变化。将该模型的计算结果与相关解析解、现场试验及室内试验结果进行了对比验证,证明了SWC模型能准确计算出大变形和非线性条件下饱和软土的自重固结过程,包括沉降量、平均固结度、孔隙比分布和超孔隙水压力分布等参数随时间的变化过程。随后,以现场试验为基础,采用SWC模型对饱和软土自重固结的4个主要影响因素(即土体初始高度、边界排水条件、初始孔隙比和土粒相对密度)进行了参数分析。结果表明,上述4个参数对软土自重固结过程均具有重要影响:土体初始高度越高,则自重固结沉降量和最终平均应变值越大;边界排水条件对土体自重固结的速度有重要影响,但不影响自重固结的最终沉降量;初始孔隙比越大,则自重固结沉降量越大,其完成自重固结所需时间越短;土粒相对密度越大,则土体的最终沉降量越大,完成自重固结所需时间越短。

关键词: 饱和软土, 自重固结, 大变形, 非线性, 数值模型

Abstract: Based on the piecewise-linear method, a one-dimensional self-weight consolidation model (i.e. SWC model) of saturated soft soil, which considers the large strain and non-linear changes of geotechnical parameters, is developed in this paper. The calculation results of the SWC model are validated by analytical solution and experimental measurements. The SWC model is applicable in investigating the variation processes of settlement magnitude, average consolidation degree, distribution of porosity and excess pore water pressure, etc. Then, based on field tests, impacts of parameters (e.g. initial height, initial void ratio, boundary drainage conditions of soil, and specific gravity of soil grain) on the self-weight consolidation process are studied in this proposed SWC model. Simulation results indicate that the above four parameters have significant influence on the process of soft soil self-weight consolidation. The final settlement magnitude and average strain increase with the increase in initial soil height. The boundary drainage condition only affects the time of self-weight consolidation but does not change the final settlement magnitude. The final settlement magnitude increases with increasing initial void ratio and specific gravity of soil solids. Moreover, the time of self-weight consolidation decreases with increasing initial void ratio and specific gravity of soil solids.

Key words: saturated soft soil, self-weight consolidation, large strain, nonlinear, numerical model

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