考虑变渗透系数的饱和黏土一维流变固结分析 被引量：8

1

作者 刘忠玉 宁秉正 +2 位作者 夏洋洋 张家超 朱新牧 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2019年第6期1320-1329,共10页

为进一步探讨饱和黏性土的弹黏塑性和变渗透性对一维固结进程的影响,引入考虑时间效应的统一硬化(UH)本构模型描述饱和黏土的弹黏塑性,并用Taylor的经验关系式表示其渗透系数与孔隙比的关系,修正了太沙基一维固结理论,并利用有限差分法... 为进一步探讨饱和黏性土的弹黏塑性和变渗透性对一维固结进程的影响,引入考虑时间效应的统一硬化(UH)本构模型描述饱和黏土的弹黏塑性,并用Taylor的经验关系式表示其渗透系数与孔隙比的关系,修正了太沙基一维固结理论,并利用有限差分法对方程进行求解。通过与一维流变固结试验结果对比,验证本文计算方法的有效性以及UH模型的适用性。在此基础上,讨论了UH模型参数、压缩指数与渗透指数的比值以及荷载强度等对固结过程的影响。计算结果表明:饱和黏土的黏滞性使得在固结初期地基内部出现了孔压升高现象,并减缓了固结中后期地基孔压的整体消散,增大了地基的沉降量,并且这种现象随着初始超固结参数的增大而更明显;另外,随着压缩指数与渗透指数比值的减小,地基固结进程会加快,但地基最终沉降量不受影响;同时,在固结后期,当压缩指数不大于渗透指数时,较小荷载强度对应的地基内孔压消散较慢,然而,当压缩指数大于渗透指数时,荷载强度对孔压消散的影响则相对很小。 展开更多

关键词 饱和黏土 流变固结 弹黏塑性 有限差分法 孔压 沉降

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基于分段线性化模型的一维流变固结分析 被引量：7

2

作者 刘忠玉 张家超 +1 位作者 夏洋洋 朱新牧 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期640-647,共8页

为进一步认识饱和软黏土的黏滞效应对其一维固结过程的影响,引入考虑时间效应的统一硬化(UH)本构模型来描述其变形的弹黏塑性,从而改进了一维分段线性化(CS2)固结模型.通过与已有研究成果的对比,证明了UH本构模型以及修正后CS2模型的有... 为进一步认识饱和软黏土的黏滞效应对其一维固结过程的影响,引入考虑时间效应的统一硬化(UH)本构模型来描述其变形的弹黏塑性,从而改进了一维分段线性化(CS2)固结模型.通过与已有研究成果的对比,证明了UH本构模型以及修正后CS2模型的有效性.在此基础上,探讨UH本构模型参数对固结进程的影响.数值分析表明,饱和软黏土的黏滞效应使得靠近不排水面处的土体在加载初期出现了超孔隙水压力升高的现象,随后减缓了加载中后期地基超孔隙水压力的整体消散,增大了地基的沉降量.同时,随着回弹指数和初始超固结参数的增大,上述流变固结特性更加明显. 展开更多

关键词 饱和软黏土 流变固结 统一硬化本构模型 分段线性化 超孔隙水压力 沉降

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考虑自重应力和Hansbo渗流的饱和黏土一维弹黏塑性固结分析 被引量：4

3

作者 刘忠玉 夏洋洋 +2 位作者 石明生 张家超 朱新牧 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期221-229,共9页

考虑地基土沿深度方向变化的自重应力,引入考虑时间效应的统一硬化(UH)本构模型描述饱和黏土固结过程中的弹黏塑性变形,同时采用Hansbo渗流方程描述固结过程中的非Darcy渗流,对太沙基饱和黏土一维固结方程进行修正,并给出有限体积法数... 考虑地基土沿深度方向变化的自重应力,引入考虑时间效应的统一硬化(UH)本构模型描述饱和黏土固结过程中的弹黏塑性变形,同时采用Hansbo渗流方程描述固结过程中的非Darcy渗流,对太沙基饱和黏土一维固结方程进行修正,并给出有限体积法数值求解格式。通过与固结试验结果对比,验证了UH模型的适用性。然后探讨了土体自重应力、黏滞性、Hansbo渗流参数、土层厚度及外荷载大小等因素对弹黏塑性固结过程的影响。结果表明:在加载初期,土体的黏滞效应在地基不排水面附近引起了超静孔压升高的现象,且土体自重应力和Hansbo渗流对此均有增强作用,但是随外荷载的增大,这一现象有所减弱;同时,考虑土体自重应力将延缓加载初期饱和黏土地基中超静孔压的整体消散速率,但加快加载中后期饱和黏土地基的固结速率;并且,随着次固结指数、土层厚度及Hansbo渗流参数的增大,饱和黏土地基中超静孔压整体消散滞后,但增大外荷载却加快了饱和黏土地基的固结速率。 展开更多

关键词 固结 弹黏塑性 自重应力 Hansbo渗流 有限体积法

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考虑Hansbo渗流的饱和黏土一维弹黏塑性固结分析 被引量：3

4

作者 刘忠玉 夏洋洋 +1 位作者 张家超 朱新牧 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期11-22,共12页

为进一步深入探讨饱和黏土的固结机制,引入考虑时间效应的统一硬化(UH)本构模型描述饱和黏土变形的弹黏塑性,以及Hansbo渗流方程描述固结过程中的非Darcy渗流,修正了饱和黏土一维固结方程,并利用有限差分法进行了求解。通过与文献中一... 为进一步深入探讨饱和黏土的固结机制,引入考虑时间效应的统一硬化(UH)本构模型描述饱和黏土变形的弹黏塑性,以及Hansbo渗流方程描述固结过程中的非Darcy渗流,修正了饱和黏土一维固结方程,并利用有限差分法进行了求解。通过与文献中一维流变固结试验结果和理论计算结果的对比,验证了所提计算方法和UH模型的适用性。然后探讨了Hansbo渗流参数及UH模型参数对流变固结过程的影响。计算结果表明:土体的黏滞效应是引起流变固结初期地基不排水面附近出现孔压升高现象的主要原因,而渗流的非Darcy特性增强了这一效应,同时土体的这两个特性还延缓了固结中后期饱和黏土地基中孔压的整体消散和地基的沉降。另外,随着回弹指数和超固结参数的增大,或渗透指数的减小,上述流变固结特性更加明显。但是Hansbo渗流参数和渗透指数对地基最终沉降量均无影响。 展开更多

关键词 土力学 饱和黏土 流变固结 Hansbo渗流 弹黏塑性 有限差分法 孔隙水压力 地基沉降

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考虑非Darcy渗流的砂井地基弹黏塑性固结分析 被引量：3

5

作者 刘忠玉 徐传永 +2 位作者 朱新牧 张家超 夏洋洋 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期113-122,共10页

为进一步研究饱和软黏土的砂井固结机制,采用Hansbo渗流方程描述渗流速度与水力梯度之间的非线性关系,同时引入考虑时间效应的统一硬化(UH)本构模型描述土体的弹黏塑性变形,重新推导理想砂井地基固结方程,给出隐式有限差分法求解的离散... 为进一步研究饱和软黏土的砂井固结机制,采用Hansbo渗流方程描述渗流速度与水力梯度之间的非线性关系,同时引入考虑时间效应的统一硬化(UH)本构模型描述土体的弹黏塑性变形,重新推导理想砂井地基固结方程,给出隐式有限差分法求解的离散格式,并编制相应的Fortran计算程序.通过与已有砂井地基非线性固结解析解的对比,证明了求解方法的有效性.随后,探讨UH模型参数及Hansbo渗流参数对砂井地基弹黏塑性固结的影响规律.结果表明:土体主、次固结耦合机制是引起固结初期超孔隙水压力升高的主要原因,而且土体的黏滞性和渗流的非达西特性延缓了固结中后期砂井地基中孔隙水压力的整体消散.另外,在流变固结后期,增大渗透指数将加快固结进程. 展开更多

关键词 土力学 饱和软黏土 砂井地基 Hansbo渗流 弹黏塑性 固结度

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理想砂井地基径向弹黏塑性固结分析 被引量：1

6

作者 刘忠玉 朱新牧 +1 位作者 夏洋洋 张家超 《地下空间与工程学报》 CSCD 北大核心 2020年第3期804-811,共8页

饱和黏土变形的非线性和流变特性已被人们所逐渐认识。为进一步探讨该特性对砂井地基固结过程的影响,引入考虑时间效应的统一硬化(UH)本构模型描述土体骨架弹黏塑性变形关系,在Barron砂井固结理论的基础上,重新推导砂井径向固结方程,并... 饱和黏土变形的非线性和流变特性已被人们所逐渐认识。为进一步探讨该特性对砂井地基固结过程的影响,引入考虑时间效应的统一硬化(UH)本构模型描述土体骨架弹黏塑性变形关系,在Barron砂井固结理论的基础上,重新推导砂井径向固结方程,并给出方程的隐式有限差分格式。通过与Berry基于压缩指数的显式数值解对比,验证本文计算方法的有效性。探讨了UH模型参数和渗透指数对砂井径向固结的影响。数值结果表明:黏性土的粘滞性使得固结前期砂井地基内部出现了孔压升高现象,并延缓了固结中后期砂井地基内孔隙水压力的整体消散。同时,随着初始超固结参数R0、回弹指数Cs的增大或渗透指数Ck的减小,此现象变得更加明显。 展开更多

关键词 饱和黏土 砂井 固结 流变 弹黏塑性 有限差分

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基于EVP模型的饱和黏性土一维流变固结模型 被引量：1

7

作者 刘忠玉 张旭阳 +1 位作者 郑占垒 朱新牧 《兰州大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期333-340,共8页

为深入探讨饱和黏土的固结机理,引入弹黏塑性(EVP)本构模型描述土体的流变固结特性,用Hansbo渗流方程描述土体的渗流过程,修正饱和黏土一维固结理论,采用有限差分法进行求解.通过与文献中固结试验结果的对比,证明了EVP本构模型和本计算... 为深入探讨饱和黏土的固结机理,引入弹黏塑性(EVP)本构模型描述土体的流变固结特性,用Hansbo渗流方程描述土体的渗流过程,修正饱和黏土一维固结理论,采用有限差分法进行求解.通过与文献中固结试验结果的对比,证明了EVP本构模型和本计算方法的有效性,并讨论了Hansbo渗流参数和EVP模型参数对流变固结过程的影响.结果表明,饱和黏土的黏滞效应导致靠近不排水面处在流变固结前期出现了孔压升高现象,Hansbo渗流会使该现象更加明显.饱和黏土的黏滞效应和渗流的非达西特性延缓了固结中后期的整体孔压消散和地基沉降. 展开更多

关键词 饱和黏土 流变固结 弹黏塑性 非达西渗流 有限差分法

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基于Hansbo渗流的圆球土样Biot固结分析 被引量：1

8

作者 刘忠玉 夏洋洋 +2 位作者 朱新牧 张家超 郑占垒 《郑州大学学报（理学版）》 CAS 北大核心 2018年第4期117-122,共6页

为考虑渗流的非Darcy特性对固结过程的影响,引入Hansbo渗流模型对圆球土样修正Biot固结方程,并给出方程的Crank-Nicolson有限差分格式.通过和Darcy渗流模式下Biot固结方程解析解的对比,验证了本文数值计算方法的有效性.在此基础上,讨论... 为考虑渗流的非Darcy特性对固结过程的影响,引入Hansbo渗流模型对圆球土样修正Biot固结方程,并给出方程的Crank-Nicolson有限差分格式.通过和Darcy渗流模式下Biot固结方程解析解的对比,验证了本文数值计算方法的有效性.在此基础上,讨论了Hansbo渗流参数对圆球土样固结过程的影响.计算结果表明,和Darcy渗流相比,在固结初期,Hansbo渗流将增强Mandel-Cryer效应,增大孔隙水压力的峰值,并延长孔隙水压力达到峰值的时间;在固结中后期,Hansbo渗流将使圆球土样内的孔压消散明显滞后.另外,Hansbo渗流会使整个固结过程中圆球土样的固结度减小,且这种影响会随着Hansbo渗流参数的增大而更加明显,但Hansbo渗流对圆球土样边界位移的影响很小. 展开更多

关键词 BIOT固结 Hansbo渗流 有限差分 Mandel-Cryer效应 固结度

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施工荷载下理想砂井地基弹黏塑性固结分析 被引量：1

9

作者 刘忠玉 范智铖 +1 位作者 朱新牧 崔鹏陆 《建筑科学与工程学报》 CAS 北大核心 2020年第3期118-126,共9页

为深入研究饱和黏土流变特性及施工荷载对理想砂井地基固结性状的影响,在Barron理想砂井固结理论基本假定的基础上,引入考虑时间效应的统一硬化(UH)本构模型描述饱和黏土的弹黏塑性变形,同时将施工荷载简化为线性加载,重新推导了理想砂... 为深入研究饱和黏土流变特性及施工荷载对理想砂井地基固结性状的影响,在Barron理想砂井固结理论基本假定的基础上,引入考虑时间效应的统一硬化(UH)本构模型描述饱和黏土的弹黏塑性变形,同时将施工荷载简化为线性加载,重新推导了理想砂井固结方程,并给出了固结方程的隐式差分格式。通过与文献中变荷载下砂井地基非线性固结方程解析解的对比,验证了研究方法的有效性。探讨了施工荷载和UH模型参数等对砂井地基固结进程的影响。结果表明:施工阶段砂井地基内出现的孔压升高现象不仅是施工荷载随时间增加造成的,黏土的黏滞性也是原因之一;延长工期和增大UH模型参数均会使砂井地基孔隙水压力的整体消散时间延长,从而减小其固结速率;当工期较长时,按瞬时加载情况计算砂井地基的固结进程将会产生较大误差,而忽略土体的黏滞性将会高估砂井地基的固结速率。 展开更多

关键词 土力学 饱和黏土 理想砂井 流变固结 施工荷载 弹黏塑性 孔隙水压力

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基于Hansbo渗流的圆柱土样Biot固结分析 被引量：1

10

作者 刘忠玉 朱新牧 +2 位作者 夏洋洋 郑占垒 张家超 《力学与实践》 北大核心 2018年第2期155-160,共6页

诸多黏性土渗流试验表明,在低水力梯度下渗流会出现明显偏离Darcy定律的现象.为了分析渗流的非Darcy特性对固结过程的影响,引入Hansbo渗流方程描述圆柱土样内的渗流,重新推导轴对称条件下的Biot固结方程,并给出方程的Crank--Nicolson有... 诸多黏性土渗流试验表明,在低水力梯度下渗流会出现明显偏离Darcy定律的现象.为了分析渗流的非Darcy特性对固结过程的影响,引入Hansbo渗流方程描述圆柱土样内的渗流,重新推导轴对称条件下的Biot固结方程,并给出方程的Crank--Nicolson有限差分格式.通过与Darcy渗流条件下轴对称Biot固结方程解析解的对比,验证计算方法的有效性.然后分析Hansbo模型参数对圆柱土样固结过程的影响.计算结果表明:与Darcy渗流相比,Hansbo渗流会延缓圆柱土样的固结过程.随着Hansbo渗流参数m或I1的增大,在固结前期,Mandel--Cryer效应会更加显著,即孔隙水压力峰值将提高,且达到该峰值的时间会延迟;在固结中后期,孔压消散滞后的现象也更加明显.不过,Hansbo渗流对位移的影响很小. 展开更多

关键词 BIOT固结 Hansbo渗流 有限差分 Mandel-Cryer效应 固结度

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基于Hansbo渗流的理想砂井地基径向弹黏塑性固结分析 被引量：1

11

作者 刘忠玉 李庆铠 +1 位作者 朱新牧 夏洋洋 《工业建筑》 CSCD 北大核心 2020年第3期96-101,108,共7页

传统砂井固结理论没有考虑软黏土显著的流变特性以及渗流的非Darcy特性,常常导致计算结果与实际偏差较大。为进一步探究软黏土地区的砂井固结机理,通过引入考虑时间效应的统一硬化(UH)本构模型以及Hansbo渗流模型分别描述土体变形的非... 传统砂井固结理论没有考虑软黏土显著的流变特性以及渗流的非Darcy特性,常常导致计算结果与实际偏差较大。为进一步探究软黏土地区的砂井固结机理,通过引入考虑时间效应的统一硬化(UH)本构模型以及Hansbo渗流模型分别描述土体变形的非线性和渗流的非Darcy特性,在不考虑井阻和涂抹效应的情况下,对Barron自由应变假定下的砂井固结方程进行改进,并给出方程的隐式有限差分求解格式。与Berry的显式数值解的对比表明该算法是有效性的。据此对土体黏滞性以及Hansbo渗流参数对砂井非线性固结过程的影响进行分析。结果表明:软黏土的黏滞性使固结初期砂井影响区外边界附近的孔压升高,且黏滞性越强,这种现象就越明显;同时Hansbo渗流对孔压升高具有增强作用。但在固结的中后期,土体的黏滞性及渗流的非Darcy特性会延缓砂井地基中孔压的整体消散。 展开更多

关键词 砂井地基 饱和软黏土 弹黏塑性 Hansbo渗流 流变 有限差分 孔隙水压力 固结度

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