基于Hansbo渗流的理想砂井地基固结分析 被引量：15

1

作者 刘忠玉 焦阳 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期792-801,共10页

室内试验和现场观测表明,许多饱和黏性土中的渗流在小水力梯度时不能用Darcy定律描述,这应该是导致基于Darcy渗流的传统砂井固结理论有时不能很好地解释某些砂井地基固结特性的原因。引入同时考虑低速渗流幂函数曲线段和较高速渗流直线... 室内试验和现场观测表明,许多饱和黏性土中的渗流在小水力梯度时不能用Darcy定律描述,这应该是导致基于Darcy渗流的传统砂井固结理论有时不能很好地解释某些砂井地基固结特性的原因。引入同时考虑低速渗流幂函数曲线段和较高速渗流直线段的Hansbo渗流方程描述非Darcy渗流,在自由竖向应变假定下修正了Barron的理想砂井地基固结方程,并给出了有限差分法数值求解格式。据此探讨了Hansbo渗流参数、地基厚度等对砂井地基固结进程的影响。计算结果表明:和Darcy渗流相比,Hansbo渗流延缓了砂井地基内的孔压消散速度,导致固结速度变慢,并且径向排水对孔压消散的作用会更显著。如将Hansbo渗流方程简化为幂函数形式,则往往会高估砂井地基的固结程度,特别是在固结的初期。最后对比了自由竖向应变假定和等竖向应变假定对计算结果的影响。 展开更多

关键词 理想砂井 固结 hansbo渗流 有限差分 固结度

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基于Hansbo渗流的平面应变固结分析

2

作者 马跃 刘忠玉 刘朝凡 《河北工业科技》 CAS 2024年第5期345-350,共6页

为了考察非Darcy渗流对二维地基固结过程的影响,引入Hansbo渗流方程描述饱和黏性土中的渗流规律,修正了Terzaghi-Rendulic平面应变固结方程,并给出了有限体积法数值求解格式;采用不同的Hansbo渗流参数,分析了条形荷载作用下有限深度地... 为了考察非Darcy渗流对二维地基固结过程的影响,引入Hansbo渗流方程描述饱和黏性土中的渗流规律,修正了Terzaghi-Rendulic平面应变固结方程,并给出了有限体积法数值求解格式;采用不同的Hansbo渗流参数,分析了条形荷载作用下有限深度地基的固结特性。结果表明:Hansbo渗流延缓了平面应变固结的过程,并且随着Hansbo渗流参数的增大,超静孔压的消散变得更为缓慢,因此,按Darcy渗流对二维地基进行的常规固结分析将会高估其固结速率;与Biot固结理论相比,在Terzaghi固结理论框架内,条形荷载下固结初期地基中局部的孔压增大现象并不明显。研究成果可为探寻更为准确的饱和黏性土地基沉降预测方法提供理论基础。 展开更多

关键词 地基基础工程 平面应变固结 饱和黏性土 hansbo渗流 有限体积法

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考虑Hansbo渗流及变井阻的竖井地基非线性大应变固结分析

3

作者 李阔 李传勋 郭霄 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第9期144-154,共11页

大量资料表明,软土中孔隙水渗流在低水力坡降时会偏离达西定律,同时高压缩性软土在外载作用下产生的较大应变致使经典的小应变固结理论不再适用,竖井地基中的软土大应变也必然导致排水体发生弯折、出现淤堵等不良排水状态从而影响竖井... 大量资料表明,软土中孔隙水渗流在低水力坡降时会偏离达西定律,同时高压缩性软土在外载作用下产生的较大应变致使经典的小应变固结理论不再适用,竖井地基中的软土大应变也必然导致排水体发生弯折、出现淤堵等不良排水状态从而影响竖井的通水量。基于此,应用经典的Hansbo渗流定律描述软土中的渗流规律,采用随时间、深度变化的变井阻模型描述竖井在固结过程中通水量的变化,在Gibson大应变几何假定下建立可以考虑外荷载随时间变化的竖井地基大应变非线性固结模型,并给出其数值解答。通过与退化工况下已有的解答和工程实例开展对比分析,验证所建固结模型的可信性。对不同工况下的竖井地基大变形固结性状进行分析时发现:Hansbo渗流参数m和i1在合理取值范围内时其与达西渗流竖井地基固结度间的差异可高达10%,但当井径比小于13时,两者间的差异不到5%,此时可忽略土中存在的非达西渗流现象,一旦井径比超过13,竖井地基固结计算就有必要考虑土中的Hansbo渗流现象;变井阻导致竖井的通水量逐渐降低,在考虑土中Hansbo渗流后,变井阻与常井阻计算的竖井地基平均固结度间的差异最大达10%;竖井长度与竖井影响区半径之比(H/r_(e))达到12.5时,土中竖向渗流已影响甚微,且随着H/r_(e)的增大竖向渗流的影响会更小,此时可忽略不计。 展开更多

关键词 岩土工程 竖井地基 数值解 hansbo渗流 变井阻 大应变 非线性固结

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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

4

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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考虑Hansbo渗流的饱和黏土一维弹黏塑性固结分析 被引量：3

6

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Hansbo渗流时施工荷载下饱和黏土的一维固结 被引量：2

7

作者 程天博 刘忠玉 张杰 《郑州大学学报（工学版）》 CAS 北大核心 2012年第1期28-31,共4页

引入Hansbo渗流方程描述非Darcy渗流,考虑施工过程中荷载随时间的变化,修正了Terzaghi饱和黏土一维固结方程,建立了以有效应力为求解对象的非线性控制方程,并用有限体积法进行数值计算,讨论Hansbo渗流参数和施工速度对饱和黏土层固结特... 引入Hansbo渗流方程描述非Darcy渗流,考虑施工过程中荷载随时间的变化,修正了Terzaghi饱和黏土一维固结方程,建立了以有效应力为求解对象的非线性控制方程,并用有限体积法进行数值计算,讨论Hansbo渗流参数和施工速度对饱和黏土层固结特性的影响.计算结果表明:Hansbo渗流加剧了施工期孔压的累积,延缓了竣工后孔压的消散,地基的固结速度随Hansbo渗流参数增大而变慢,而施工速度仅对施工期和竣工初期的地基固结影响显著. 展开更多

关键词 固结理论 有限体积法 hansbo渗流 施工荷载

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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

8

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

原文传递

考虑Hansbo渗流的砂井地基大变形固结问题 被引量：1

9

作者 时刚 王宇虓 +1 位作者 李永辉 刘忠玉 《力学与实践》 北大核心 2019年第4期405-415,共11页

基于Gibson大变形固结理论,通过引入Hansbo渗流模型和软黏土非线性变形特性,同时考虑土层的沉积效应,分别建立了以孔隙比e和超孔压u表示的砂井地基大变形固结方程。通过与已有研究成果的对比,验证了本文方法的可靠性和砂井地基大变形固... 基于Gibson大变形固结理论,通过引入Hansbo渗流模型和软黏土非线性变形特性,同时考虑土层的沉积效应,分别建立了以孔隙比e和超孔压u表示的砂井地基大变形固结方程。通过与已有研究成果的对比,验证了本文方法的可靠性和砂井地基大变形固结方程两种描述方式的等效性。通过FlexPDE得到方程的数值解,在此基础上,研究了砂井地基大、小应变固结理论与Barron固结解的差异性,探讨了Hansbo渗流参数m和I1对砂井地基固结的影响,最后对比分析了砂井地基轴对称固结、径向固结和竖向一维固结的关系。研究结果表明:考虑Hansbo渗流的砂井地基非线性大变形固结模型的固结速率最慢,且在固结后期,Hansbo渗流时大、小应变固结与Barron固结的平均固结度基本趋近;随着Hansbo渗流参数m和I1的逐渐增大,砂井地基的固结速率逐渐降低;随着砂井影响半径的增大,砂井地基轴对称固结与径向固结的差异性也越来越大,且在固结早期会出现一维竖向固结速率高于轴对称固结和径向固结的现象。 展开更多

关键词 砂井地基 大变形固结 hansbo渗流 固结特性

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基于Hansbo渗流的未打穿砂井地基固结分析 被引量：1

10

作者 时刚 康一 刘忠玉 《郑州大学学报（工学版）》 CAS 北大核心 2019年第6期84-89,共6页

基于Hansbo渗流模型,推导了未打穿砂井地基在非Darcy渗流条件下的轴对称固结方程,采用FlexPDE软件对方程求解,并通过算例验证了本文方法的可靠性.在此基础上,研究了砂井打入深度、Hansbo渗流参数和涂抹区对未打穿砂井地基固结的影响规律... 基于Hansbo渗流模型,推导了未打穿砂井地基在非Darcy渗流条件下的轴对称固结方程,采用FlexPDE软件对方程求解,并通过算例验证了本文方法的可靠性.在此基础上,研究了砂井打入深度、Hansbo渗流参数和涂抹区对未打穿砂井地基固结的影响规律.结果表明:砂井打入深度对未打穿砂井地基平均固结度影响显著,砂井打入深度比为0.6时,平均固结度达到90%所需时间大约是理想砂井地基的10倍;未打穿砂井地基的平均固结度随涂抹区范围的增大和渗透系数的减小而逐渐降低,随Hansbo渗流参数m和I1的增大而降低. 展开更多

关键词 hansbo渗流 未打穿砂井地基 涂抹区 固结特性 FlexPDE

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循环荷载作用下考虑Hansbo渗流的饱和黏土固结分析 被引量：1

11

作者 时刚 朱邦华 张玉蓉 《力学与实践》 北大核心 2021年第1期26-37,共12页

针对传统一维Terzaghi固结理论的局限性,本文引入了考虑时间效应的UH (unified hardening)本构模型,将Hansbo渗流模型耦合到UH本构模型固结方程中,建立了几种典型循环荷载作用下基于UH模型和考虑Hansbo渗流模型的固结方程。采用FlexPDE... 针对传统一维Terzaghi固结理论的局限性,本文引入了考虑时间效应的UH (unified hardening)本构模型,将Hansbo渗流模型耦合到UH本构模型固结方程中,建立了几种典型循环荷载作用下基于UH模型和考虑Hansbo渗流模型的固结方程。采用FlexPDE软件进行了数值分析,将计算结果与已有文献结果对比,验证了该算法的可靠性。在此基础上,研究了饱和黏土在几种典型循环荷载作用下的渗流固结特性,分析了各模型参数对饱和黏土固结特性的影响。结果表明:在循环荷载作用下,地基的平均固结度、沉降量等始终处于循环状态;Hansbo渗流模型参数对平均固结度的影响相对于Darcy渗流参数影响程度较大,其中UH模型中次固结系数对固结过程影响程度较大。另外,Hansbo渗流参数及土的回弹指数和渗透指数等对固结过程的影响主要体现在中期,固结过程后期将处于稳定循环状态。 展开更多

关键词 饱和黏土 循环荷载 hansbo渗流 UH(unified hardening)模型

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基于Hansbo渗流的圆球土样Biot固结分析 被引量：1

12

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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基于Hansbo渗流的圆柱土样Biot固结分析 被引量：1

13

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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