›› 2009, Vol. 30 ›› Issue (7): 1904-1908.

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

Gibson大变形固结理论的一种连续介质力学表述

袁大军1,丁洲祥1, 2,朱合华2,蒋明镜2   

  1. 1.北京交通大学 土木建筑工程学院,北京 100044;2.同济大学 岩土及地下工程教育部重点实验室,上海 200092
  • 收稿日期:2008-05-30 出版日期:2009-07-10 发布日期:2011-03-10
  • 作者简介:袁大军,男,1962年生,博士,主要从事盾构隧道方面的教学与科研工作。
  • 基金资助:

    国家自然科学基金项目(No. 50708077);北京交通大学科技基金资助项目(No. 2008RC025)。

A continuum mechanics-based description for Gibson’s finite-strain consolidation theory

YUAN Da-jun1, DING Zhou-xiang 1, 2, ZHU He-hua2, JIANG Ming-jing2   

  1. 1. School of Civil Engineering, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China; 2. Education Ministry’s Key Laboratory of Geotechnical and Underground Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China
  • Received:2008-05-30 Online:2009-07-10 Published:2011-03-10

摘要:

为了克服Gibson大变形固结理论的一维局限性,提出了一个新的连续介质力学模型,其中,采用第2类Piola- Kirchhoff应力和Green应变分别替代Lagrange应力和孔隙比。该模型可以考虑土体压缩性和渗透性的非线性变化以及几何非线性,并具有易于推广到多维模型的优势。结合试验资料,探讨了新模型的固结系数和对流系数的变化规律,结果表明,对流系数随着应变增加而减小,反映了大变形固结过程中土体自重效应在不断减弱。

关键词: Gibson大变形固结理论, 连续介质力学, Lagrange描述, 控制方程, 对流

Abstract:

A novel continuum mechanics-based model is presented to overcome the one-dimensional limitations of Gibson’s finite-strain consolidation theory. The second Piola-Kirchhoff stress and Green strain are used to replace Lagrangian stress and void ratio respectively in Gibson’s theory. The proposed model can take into account of both the geometrical nonlinearity and the material nonlinearities of soil’s compressibility and permeability; and it has the advantange of multi-dimensional generalization. Based on the experimental data from engineering practice, the finite-strain coefficient of consolidation and the coefficient of convection are investigated. The results show that the convection rate decreases with the increase of strain, indicating that the dead weight effects tend to diminish during finite-strain consolidation process.

Key words: Gibson’s finite-strain consolidation theory, continuum mechanics, Lagrangian description, governing equation, convection

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