非饱和软土路基的一维固结沉降及其影响因素的研究

摘要

由于非饱和土体含有固、液、气三相，且液相与气相之间有相互作用关系，使非饱和土固结沉降机理复杂，饱和土固结理论直接运用于实际工程中会造成较大误差。但目前路基设计仍主要采用饱和土固结理论，而非饱和土的工程性质和沉降机理与饱和土存在明显区别，这对于构筑物工后正常使用造成了不利。本文在分析和研究了当前主流的非饱和土固结理论成果基础上，提出一个较为完备的非饱和软土路基在长期荷载作用下的沉降理论及其计算方法。本文的主要研究内容及成果如下：
　　①提出非饱和软土变形由有效应力引起的变形和由吸力引起的变形两部分组成，建立考虑吸力影响的非饱和软土固结-蠕变模型。将建立的非饱和土本构理论模型与孔隙水和孔隙气体的控制方程以及非饱和土有效应力理论结合，推导出非饱和土固结-蠕变沉降计算表达式。
　　②针对某软土路基工程实例，分别采用本文理论计算方法、数值模拟计算，将理论解、数值解与实际观测值对比分析研究，发现理论方法得到的最终沉降值与实际观测值和模拟值在误差范围内能够良好的吻合，验证了本文固结-蠕变沉降理论的正确性和实用性。
　　③根据本文提出的非饱和软土固结-蠕变理论，通过控制变量的方式分别研究了软土路基边界条件和初始孔隙水压力对其固结速度、孔隙压力分布的影响。发现排水条件较好的边界有利于非饱和软土尽快完成孔隙压力的消散，加快固结进程；当初始孔隙水压力在土层范围内分布不均匀时，固结过程中可能出现负孔隙水压力。

目录

1 绪 论

1.1选题背景

1.2非饱和土理论体系

1.3国内外固结研究现状

1.4经典沉降理论

1.5本文研究内容

2 考虑吸力的非饱和软土固结沉降理论

2.1非饱和土应力-应变关系模型

2.2非饱和软土非线性蠕变本构模型

2.3 非饱和土固结沉降理论

2.4本章小结

3 工程实例

3.1工程简介

3.2理论计算

3.3数值模拟

3.4结果比对与分析

3.5本章小结

4 非饱和软土固结沉降的影响因素

4.1边界条件对固结沉降的影响

4.2初始孔隙水压力分布对固结沉降的影响

4.3本章小结

5 结论与展望

5.1结论

5.2展望

致谢

参考文献

附录

A作者攻读硕士期间发表的论文

B在读研究生期间参加的主要科研项目