成层饱和软粘土地基大应变非线性流变固结理论研究

通过系统深入的理论研究，建立和发展可考虑土的成层性、非线性、流变等复杂因素的饱和土体大应变固结理论，全面分析上述各因素对软粘土地基固结性状的影响，全面分析考虑上述因素后大、小应变固结理论的差别，并提供各种有关的实用固结分析程序和计算曲线，为软土地基上大型重要工程的建造提供更加实用可靠的关健理论和技术。 2100433B

建立了基于成层地基一维固结解析解的求解非线性小应变固结问题的半解析法。建立了求解线弹性大应变固结问题和非线性大应变固结问题的半解析法。建立了变荷载下软粘土非线性一维固结半解析解。研究了软土的沉积作用、大应变、土压缩性和渗透性在固结过程中的变化，加荷条件等对地基变形发展规律的影响，编制了计算程序，得到了有关固结曲线，可以分析软粘土地基在变荷载作用下的非线性一维固结性状。研究表明：固结速率主要因素有压缩指数与e-logk曲线斜率的比值Cc/ck、σf/σo和Tvc，加荷速率越快，固结速率和沉降速率都越快。Cc/Ck值决定非线性特性时固结过程的影响。本课题研究为开展饱和粘土在复杂条件下的大应变固结理论提供了有效的思路。 2100433B

软土地区盾构隧道工后沉降病害日益困扰着不少城铁的正常运营,其在土力学方面的关键问题可归于壁后浆体及周围扰动土体的固结理论。以往研究通常基于小应变太沙基或比奥固结理论，与实际浆体应变一般高于10%的大应变事实不符。项目拟在广义多孔介质范畴内，将壁后浆体作为具有固结-胶结特性的广义土体，与周围扰动土体形成广义复合土层，开展其大应变固结理论研究。首先基于有限变形理论及大应变固结理论既有成果，新引入反映胶结特性的广义有效应力原理及客观性本构模型，提出广义复合土层多维大应变固结模型控制方程；然后研究其大应变拟变分原理及虚功原理，据此导出拉格朗日和ALE描述的有限元法，并编制程序。通过浆体、扰动土体和复合土层的固结-胶结与固结大应变室内试验成果，提出实用的多维大应变客观本构模型等。结合试验结果对比、工程实例应用以及参数研究，验证理论模型及其有限元法和程序的合理性与可靠性，给出传统小应变方法的适用范围。