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半透水复合地基固结解析研究 摘要 关于敏体材料桩复合地基的理论和试验研究目前已取得相当的成就，但对于 实际地基处理工程中常见的半透水边界下复合地基固结等问题仍有待解决。针对 这一课题开展深入研究既有理论意义又有实际应用价值。本文在国内外关于竖井 地基和散体材料桩复合地基固结大量研究成果的基础上，对半透水边界下散体材 料桩复合地基固结解析理论和性状作了进一步研究。主要工作包括： 1 研究了综合考虑双面半透水边界、扰动效应、桩阻作用和应力集中效应 的单层复合地基固结问题的求解。根据平衡方程和连续条件建立双面半透水边界 下单层复合地基的固结方程，得到了相应的解析解，并通过计算分析，讨论了桩 阻作用和透水因子等对复合地基固结过程的影响。 2 针对双层散体材料桩复合地基固结问题，给出一种新的求解方法和解答， 分不同情况讨论了特征根的可能变化规律，并讨论了该解转化为双层竖井地基以 及双层天然地基的普遍适用性。进而研究了应力集中效应等对双层散体材料桩复 合地基固结性状的影响。 3 在上述研究基础上。对双面半透水边界下的双层散体材料桩复合地基固 结问题进行了研究，推导了不同情况下的各种解析解，并通过算例分析，讨论了 半透水边界、上下土层的渗透性、桩径比和桩体刚度等对双层复合地基固结性状 的影响规律。 关键词；半透水边界，复合地基，固结，解析解 s t u d yo na n a l y t i c a lt h e o r yf o r c o n s o l i d a i t o n0 fc o o s i t e f o u n d 枷o nw i t hi m 咿e d e db o u n d a r 皿s a b s t r a c t f o rc o n s o l i d a t i o no fc o m p o s i t eg r o u n dw i t hg r a n u l a rc o l u m n s ，t h et h e o r e t i c a l r e s e a r c h e sa n dl a b o r a t o r ye x p e r i m e n t sh a v eb e e na c h i e v e dc o n s i d e r a b l es u c c e s s e s h o w e v e r , m a n yp r o b l e m ss u c h 舔t h eo n e sw i t hi m p e d e db o u n d a r i e sa r er e m a i n e dt o b es o l v e d i n - d e p t hs t u d i e sa b o u tt h i sp r o b l e mh a v eb o t ht h e o r e t i c a la n dp r a c t i c a l s i g n i f i c a n c e s b a s e do nt h er e s e a r c hw o r ka v a i l a b l eo nt h e c o n s o l i d a t i o no f s a n d d r a i n e dg r o u n da n d0 1 1t h ec o m p o s i t eg r o u n d ，t h ea n a l y t i c a lc o n s o l i d a t i o nt h e o r y a n db e h a v i o ro fc o m p o s i t ef o u n d a t i o nw i t hi m p e d e db o u n d a r i e sa l es t u d i e d i nt h i s t h e s i ；t h em a i nw o r ki sf i t sf o l l o w s ： 1 a n a l y t i e a ls o l u t i o nf o rc o n s o l i d a t i o no fo n e l a y e r e dc o m p o s i t eg r o u n dw i t h i m p e d e db o u n d a r i e si so b t a i n e d ，i nw h i c h , t h ee f f e c t so ft h ed i s t u r b a n c ed u et op i l e i n s t a l l a t i o na n dt h ep i l er e s i s t a n c ea sw e l la st h es t r e s sc o n c e n t r a t i o na r et a k e ni n t o c o n s i d e r a t i o n b a s e do nt h es o l u t i o na n dn u m e r i c a lc o m p u t a t i o n ，t h ee f f e c t so fp i l e r e s i s t a n c ea n dp e r m e a b l ef a c t o ro nt h ec o n s o l i d a t i o nb e h a v i o ra r ed i s c u s s e d 2 an e wm e t h o df o rs o l v i n gc o n s o l i d a t i o np r o b l e mo f d o u b l e l a y e r e dc o m p o s i t e g r o u n dw i t hg r a n u l a rc o h t m n si sp r o p o s e da n dt h ea n a l y t i c a ls o l u t i o np r e s e n t e d n w a p p l i c a b i l i t yo ft h i ss o l u t i o nt od o u b l e l a y e r e dn a t u r ef o u n d a t i o na n ds a n d - - d r a i n e d g r o u n di sd i s c u s s e d f u r t b e n n o r e ，t h es t u d i e sf o rt h ee f f e c t so fm a n yf a c t o r ss u c h 器 s t r e s sc o n c e n t r a t i o no nt h ec o n s o l i d a t i o no fd o u b l e l a y e r e dc o m p o s i t eg r o u n da r e i n a d e 3 f u r t h e rs t u d i e sf o rc o n s o l i d a t i o no fd o u b l e - l a y e r e dc o m p o s i t eg r o u n dw i t h i m p e d e db o u n d a r i e s 黜m a d eo nt h eb a s i so ft h ea b o v e - m e n t i o n e dw o r k , a n dt h e c o r r e s p o n d i n ga n a l y t i c a ls o l u t i o n sa r ed e r i v e df o rd i f f e r e n tc a s e s t h r o u g hn u m e r i c a l c o m p u t a t i o n sa n da n a l y s e s ，t h ei n f l u e n c e so fi m p e d e db o u n d a r i e s ，p i l e r a t i oa n d s t i f f n e s s 罄w e l l 弱t h ep e r m e a b i l i t yo fs o i ll a y e r so nt h ec o n s o l i d a t i o nb e h a v i o ro f d o u b l e l a y e r e dc o m p o s i t eg r o u n da r ed i s c u s s e d k e y w o r d a ：i m p e d e db o u n d a r i e s ，c o m p o s i t ef o u n d a t i o n , c o n s o l i d a t i o n ，a n a l y t i c a l s o l u t i o n s n 第一章绪论 1 1 引言 第一章绪论 在软粘土地基处理工艺中，上世纪三十年代出现了在地基中设置横向或竖向 排水井来加速地基固结的排水固结法。其中设置的排水系统从最初的普通砂井到 袋装砂井，再后来出现了塑料排水板，由于这种排水板可以进行大规模的工业化 生产，同时由于出现了专门的插板机具，使得这种工法具备易于施工的特点，从 最初的十米左右发展到今天，这种排水扳的长度已经可以到达几十米的深度，这 种加固工法利用先在需要处理的地基中设置竖向排水系统( 普通砂井，袋装砂井， 塑料排水板等) ，然后利用建筑物自身的重量分级逐渐加载或真空预压的方法， 使软粘土中的孔隙水加速排出，土体发生快速固结。随着土中水的捧出，土体发 生压缩和变形，土体中的孑l 隙减小，强度得到提高，从而达到减少地基的工后沉 降和提高地基承载力的目的。 从1 9 3 4 年美国加利福尼亚公路局建造的第一个砂井工程开始，砂井地基发 展到今天，已经广泛被应用于各种工程地基的处理中。公路、铁路、机场跑道、 堤坝、大型油罐和一些工业民用建筑物等的地基处理中，竖井地基的应用到处存 在。 曾国熙等( 1 9 9 7 ) 曾指出设置竖向排水井的地基都可以称作竖井地基。 和竖井地基相类似的地基处理工法是散体材料桩复合地基技术。两者所不同 的是地基处理时所使用的材料不同。散体材料桩是砂桩、碎石桩以及粗颗粒土柱 等竖向增强体的统称。与砂井地基相比，散体材料桩主要有以下几个特点( 龚晓 南，1 9 9 7 ：王瑞誊，2 0 0 1 c ) ：一是桩体具有较高的强度；二是桩体具有较好的透 水性；三是桩体具有较高的抗液化性能。 对于使用散体材料桩加固的地基，习惯上我们现在都是将它归类为复合地 基，而非和其性质近似的竖并地基。关于复合地基的概念，龚晓南( 1 9 9 2 ) 曾经 专门做出过定义。复合地基是指天然地基在地基处理过程中部分土体得到增强， 或被置换，或在天然地基中设置加筋材料，加固区是由基体和增强体两部分组成 浙江大学硕士学位论文 半透水复合地基固结解析研究孙举2 0 0 7 8 的人工地基。 由上可见复合地基是在天然地基不能满足结构物对地基承载力、变形等要求 时t 需要进行地基处理，形成的一种人工地基，以保证结构物的安全和正常使用。 人工地基大致可以分为三类：均质地基、多层地基和复合地基。其中均质地 基是指天然地基在地基处理过程中加固区土体得到全面改善，加固区土体的物理 力学性质基本上是相同的，加固区的宽度和厚度与荷载作用面积或与其相应的地 基持力层或压缩层厚度相比都已满足一定的要求，其示意图如图1 1 所示。例如 采用排水固结法形成的人工地基。均质人工地基承载力和最终变形计算方法基本 上与均质天然地基的计算方法相同。 在多层地基中，最基本的形式是双层地基。双层地基有人工形成的，也有天 然形成的。人工地基中的双层地基是指天然地基经地基处理形成的均质加固区的 厚度与荷载作用面积或者与其相应持力层和压缩层厚度相比较为较小时，在荷载 作用影响区内，地基由两层性质相差较大的土体组成。双层地基示意图如图1 2 所示。采用表层压实或垫层法处理形成的人工地基一般属于双层地基。这种地基 的处理深度往往不大。 复合地基是高层建筑和运动荷载及大面积堆载常用的地基处理形式。其加固 区主要是增强体和基体组成。根据增强体的设置方向不同可以分为竖向增强体复 合地基和水平向增强体复合地基。其示意图分别如图1 3 和图1 4 所示。水平向 增强体复合地基主要包括由各种加筋材料，如土工聚合物、金属材料格栅等形成 的复合地基。竖向增强体习惯上称为桩，有时也称为柱。竖向增强体复合地基通 常称为桩体复合地基。根据竖向增强体的性质，桩体复合地基可分为三类：散体 材料桩复合地基、柔性桩复合地基和刚性桩复合地基。散体材料桩复合地基如碎 石桩复合地基、砂石桩复合地基等。由于其桩体材料为散体材料所组成，故而其 桩体单独不能起作用，只能在周围土体的围箍作用下才能起到增强地基承载力的 作用。柔性桩复合地基如深层搅拌桩复合地基、旋喷桩复合地基等。刚性桩复合 地基如小桩复合地基、低强度桩复合地基、疏桩复合地基等。 组成复合地基中增强体的材料不同，施工方法不同，复合地基的效用就不同。 综合各类复合地基的效用，主要有以下五个方面： 1 桩体效用； 第一章绪论 图1 1均质人工地基 图1 2 双层人工地基 l4i ； 荷载 增 强 体 图1 3竖向增强体复合地基 增强体 图1 4 水平向增强体复合地基 浙江大学硕士学位论文半透水复合地基固结解析研究孙举2 0 0 7 8 2 垫层效用： 3 摊水效用； 4 挤密效用； 5 加筋效甭 每种复合地基都具备其中的一种甚至多种效用。各种复合地基的效用都是为 了达到提高地基承载力，改善地基的变形特性，减小在荷载作用下可能发生的沉 降和不均匀沉降，有对还为了改善地基的抗震性能。并且复合地基技术较充分的 发挥了桩间土的承载能力，有效的节省了工程造价。选用合理的增强体材料，如 二灰桩复合逢基技术，合联利用工业废料，能解决琢境污染阔题。会理豹选耀和 使用复合地基技术，具有较好的社会效益和经济效益。这些优点使得复合地基技 术具有较大的生命力，日益受到重视，并得到越来越多的应用。复含地基现在较 多应用于大面积堆载、油罐基础、港口码头、路堤等基础处理上。 1 2国内外竖井地基固结研究现状 c a r r i l o ( 1 9 4 2 ) 定理是最早的关于轴对称圈结滴题的研究成果，其内容是：在 瞬时加载条件下，轴对称( 例如：竖井地基) 固结问题可分为径向固结和竖向固 结问题分别考虑，然后按下式计算平均固结度： 疗= l 一( 1 一玩) ( 1 一玩) ( 1 1 ) 其中，口为考虑径竖向组合渗流的平均固结度，只是径向平均固结度，玩是竖 囊平均固结度。 1 9 4 5 年由b a r t o n 首次建立了砂著地基等应变和自由应变固结方程，其形式 如下： 咯降+ 割+ 。窘= 署 咯k 石+ 矿户。虿2 虿 ( l 2 ) 6 陪等卜a 矿2 _ y u 鲁 g s ) 6 f 石+ 伊j + q 掰2 否 p ) 式中靠和q 分别为径向和竖向固结系数，球和百分别为未扰动区体超静稳压和 平均超静孔压。 第一章绪论 等应变( e q u a lv e r t i c a ls t r a i n ) 条件是指荷载材料剧性较大，在地基发生不均匀 沉降的同时，它所起的拱作用将导致荷载重分布并足以削除不均匀沉降，从两使 地基中同一水平面的各点羹直变形相等；自由应变( f r e em a i n ) 条件则是指在均布 荷载作用下，地基的竖向变形是自由的，地基表面将因各点的固结速率不同而产 生不均匀沉降，但由此引起的剪切变形不影响固结速率( 谢康和，1 9 8 7 ) 。其中， 等应变概念常被用于复合地基固绪理论的研究。b a r t o n 求解了只考虑径向渗流的 砂并地基固结方程，给出了殒种应变条件下的理想井固结解，和假定涂抹区不可 压缩的无井阻情况下的等应变和自由应变固结解。当考虑井阻作用时，他给出了 等应变解，但该解是错误懿，因为只有在 = 0 时才满足西结方程。 h o r n e ( 1 9 6 4 ) 首先研究了等应变条件下双层竖井地基固结问题。求解了直角 坐标系下的双层理想井地基固结方程，得到了求解时间函子的特征方程。但没有 给如孑l 压、固结度解的具体表达式，而且其求解方法不便予应用。 h a r t 瓯a l ( 1 9 5 8 ) 首先对软土层底面不擗水的未打穿竖井地基固结进行了理 论研究和试验研究，提出了迄今仍在广泛采用的总平均固结度近似计算式： u = 巧+ ( 1 一巧) 址 ( 1 4 ) 式中，己= 巧盯，称为打穿度( 贯入比) ，l 为竖并长度，为软土层厚度；口 为未打穿竖井地基总平均围结度；玩为竖井打穿楚个软土层情况下或竖井深度 范围内土层的平均固结度，可按谢康和解( 1 9 8 9 a ) 计算；矿为竖井底面以下土层 的平均固结度，按t e r z a g h i 一维固结理论计算，排水距离取髟或疗一l ( 此时取 竖井底面为排水面) 。 显然，由于打设竖并，竖井底面以下士层豹摊水条件得翻改善，其竖向排水 距离将小于日，故h a r t 等人的方法是偏于保守的。另一方面，将竖井底面视为 撵承面也是欠妥当的，因为竖井的存在对其下土层捧永条件的改善毕竟有限，当 考虑井阻时更是如此，所以按此计算得到的固结度偏大，在某些情况下( 谢康年珏， 1 9 8 7 ) ，甚至会大于打穿竖井地基固结度，这显然是不合理的。 谢康帮( 1 9 8 7 ) 对h a r t 法作了一些改进。指出不管对于联想井还是菲理想并， 也不论是单面排水还是双面排水，均用h a r t 公式计算驴，计算玩时竖向排水距 离取为软土层厚度h ；丽计算疗，时竖肉排承距离为： h 。= l g 只) 科 ( 1 5 ) 浙江大学颐士学位论文半透水复合地基固结解析研究孙举2 0 0 7 8 归卜压铬 ( 1 6 ) 、p r + 8 ； 、| 其中，孱和屈分别表示竖井地基径向固结、天然地基竖向圊结时问因子。 当竖井捧水能力很大拜重( 即砖远大于成) ： a = l h - - ( i - p ) h = h - l ( 1 7 ) 此时骚井底面即为下卧层的排水面： 当并阻很大时( 即孱远小于疋) ： 搿圭0日= h ( 1 8 ) 此时下卧层的排水面为竖井地基顶面。 由于在一般情况下，0 口 l ，日一l 及( 民、瓦) 分别为未扰动土体内、涂抹区士体内程 桩体内任一深度她的平均总应力和平均孔胍，毛为复合地基中任一深度处的体积 斑交。 由式( 2 1 ) 、( 2 2 ) 得 e s 蕊 2 一f g 3 ) 8 t e 戳 ” l & 堂鬯望兰墅生兰兰堡堡窭- _ ! ! 兰墨查墨全些苎墅堡竺堑里塞! 堡堂! 塑三! 式中： 一孚巧+ 争瓦+ 嘉瓦拈了强+ 了瓦+ 紊瓦 e c = 丁n 2 $ 2e l + _ s 2 - 广1 瓦+ 瓦 上式中：玎2 ，0 为桩径比，j = 。；u 、置分别为复合地基任一深度的平均 孔压和复合压缩模量。 由流量连续条件，可得整个复合地基的基本固结方程为： 生r wf k 三r 盟a r + 等 + 等争= 一鲁( 哆。) ( 2 4 ) 辨等每磅軎= 一凡l r 知务2j 。几忽2 _ 且仁誓+ 粤 + 昱婆：一堕 l ，却加2j4 凡出2 一万 吨r s ) ( 2 5 ) 媲，) ( 2 6 ) 式中：凡为土中孔隙水的重度：、甜，分别为未扰动区、扰动区及桩体内 任一点的孔压；玩为桩周土体中任一深度的平均孔压 2 2 1 4 求解条件 瓦2 志( ，2 西+ b 叫 一s 2 1 = 订2 5 2 2 雨+ i 了虬 相关求解条件主要是边界条件及连续条件，汇总如下： 批。 罢= 鲁盯 扣 豢= 一鲁玎 ，。0 监：o 毋 ，2 ，w 球。2 “一 1 9 ( 2 7 a ) ( 2 7 b ) ( 2 7 c ) 第= 章半透水边界复合地基固结理论研究 r ； ，= k 警= t 等 俄7 d ) = 吒孥一气- 杈k - ” 墼：o 扫 ( 2 ，7 e ) 稼7 0 现始条1 牛为o t = o 万= = q o ( 2 7 9 ) 式审：# = l ，零分别失笈会缝基上、下边爨瑟戆透求困予。懿定义骛下： p i = k , h i耻篾 式中：k 为整个复合地基的竖向渗透系数，其定义如下： = 筝专k 2 2 2方程求籁 2 2 2 1 平均超静孔隙求压力 参照谢康和( 1 9 9 3 ) 的解法，可得双面半穗水条件f 的复合地基醐结方程的无 穷级数鳐答形式： 。 嬲+ s g 瓦2 m = l g m 。) 专：耳j i i 了万。一褂 ( 2 茗a ) 一v d 4 张茎榭力为嵩t 产 m l 一0 7 ”v 芽= 4 ( z ) e 讲 ， ( 2 s e ) 式孛： 啪) 一s i l l 警+ 敞c o s 警 ( 2 9 2 0 浙江大学硕士学位论文半透水复合地基固结解析研究孙举2 0 0 7 8 口：一a , c v 露 “h 1 筋+ 8 g a 。 仉= 二。= _ 一1 吼e 碟+ 8 g 1”2 1 吼2 芒+ 丁 = 专等+ 孚 卸+ 去争 f _ ( h 毪h s 一訇去+ 嘉h ( 1 - 爿+ 鲁去( - 一爿 g = 丢一阻酹 e ：笠生复合地基竖向固结系数 吐桩体的直径 将( 2 8 c ) 、( 2 9 ) 式代入求解条件式( 2 7 a ) 、( 2 7 b ) 可得 力一r ，吃= 0 无s 五十忍豳五哦( 五血五s 屯) = o 由( 2 1 l a ) 可得： 驴惫 f l q ( 2 1 l a ) 、但1 l b ) 可得求厶的特征方程： t a n 丸= 攀掣 由式( 2 7 9 ) 和三角函数正交性可得； 。 以= 甓 ：! 墨d 墨 墨! ! ! ! 盘生! 垫生2 2 厶( + 露) + s i n 2 & ( 名一焉) + 2 厶凡。( 1 一c o s 2 & ) 2 1 ( 2 1 0 ) ( 2 1 1a ) ( 2 1 1 b ) ( 2 n c ) ( 2 1 l d ) ( 2 1 2 ) 第二章半透水边界复合地基固结理论研究 将( 2 1l d ) 、( 2 1 2 ) 求出的结果代入( 2 8 a 卜( 2 s e ) l l p 可得到复合地基内各类不同 平均孔压的解析解答，从而也就可以了解复合地基固结过程中整个地基不同部分 的孔压消散过程。 2 2 2 2固结度 复合地基任一深度的崮结度为： u ( z ) ：1 一兰 = l 一厶g 卅( z ) p 哪 整个复合地基的平均固结度计算如下； 疗；1 一上f 旦出 h 山 斗砉以( 半+ 等卜 在以上各式中，为便于编程计算分析和绘图，令： 8 毒= f 3 ， 式中： f 。= 晖露 瓦；鲁时间因子 2 2 2 3 关于解析解的讨论 f 2 1 3 ) ( 2 1 4 ) 该解作为双面半透水复合地基固结问题的普遍解答，在复合地基参数取不同 值时，可以转化为天然地基、竖井地基以及各种不同类型的复合地基解。下面将 就该解转化的情况进行具体讨论。 1 天然地基 此时对应= ，w = 0 ，七v = k ，瓦= r = e ，由此可得： 浙江大学硕士学位论文半透水复合地基固结解析研究孙举2 0 ) 7 8 尾= 等 2 砂井地基 无井阻时对应k = k - - wo o ，瓦= = t ，由此可得： 尾= 矗( 等+ 万2 c , 式中： g ：盟 考虑井阻时由= k ，瓦= e = e ，此时可得： 成= 华 3 砂桩复合地基 此时对应k 七i ，k = 七w ，瓦 置 瓦，由此可得： 成= 华 4 碎石桩复合地基 无井阻时吒丘，= k - - - - - 0 0 ，瓦 瓦 置，由此可得： 成= 嘉降帮2 c h ) 该解即为桩体的渗透系数为无限大的双面半透水散体材料桩复合地基固结 解析解( 张玉国) 。 考虑井阻时屯屯，k = k ，瓦 民 巨，由此可得： 、 见= 华 5 部分柔性桩( 如搅拌桩) 及刚性桩复合地基 此时对应- - r , , ，- = o ，k = ，由此可得： 成= 刍等 6 顶面透水、底面不透水的情况 此时有r 。_ ，如= 0 ，由式( 2 1 l c ) 和式( 2 1 1 d ) 可得巩：0 ，屯：m ，则 第二章半透水边界复合地基固结理论研究 g m ( z ) ；s i n 等 式中： m = t ( 2 m - 1 ) n ( m = l , 2 - - ) 进而我们可由式( 2 1 2 ) 求出厶= 万2 ，此即单面排水的复合地基固结理论解 2 3半透水边界下复合地基固结特性分析 由复合地基固结度的最终计算式( 2 1 4 ) 可以看出，影响复合地基固结的因素 1f 比较多，但其中的主要因素还是置换率( 毒) 、桩体与土体的压缩模量i ：g 冬、 万 点。 透水因子r 和如。 下面我们将根据上一节推导的双面半透水条件下的复合地基固结度的解析 解，编制计算机程序，通过算例的计算结果来研究半透水边界复合地基的固结性 状，以便对半透水条件下复合地基中未扰动区、涂抹区超静孔压分布及整个地基 中平均超静孔压的分布情况，以及整个复合地基的固结过程有个全面了解。 算例采用的无量纲计算参数参见表2 1 ，计算结果如图2 2 2 7 所示。 图2 2 为双面半透水复合地基中的平均孔压沿深度的分布曲线。从图中可以 看出，随着时间因子的增加，即时间维上的增加，复合地基内的平均孔压在整个 地基内的分布趋势是逐渐减小的，由此引起的是地基内的有效应力的增加。 图2 3 是复合地基内任一平面的固结度沿深度的变化曲线。结合图2 2 和图 2 3 可以看出，随着地基内平均孔压的消散，固结度是增加的。而且在较早的时 期( 图2 3 ) ，较深层地基部分的平均孔压要大于上层部分的平均孔压，而随着时 间的推移，地基内的平均孔压沿着纵断中线对称分布，这是因为计算时顶端和底 面的透水因子是假设为相等的。 浙江大学硕士学位论文半透水复合地基固结解析研究 孙举2 0 0 7 8 表2 1 计算参数一览表 注：表中“一”代表该项参数为变化值。 图2 4 给出了r 。对整个复合地基固结过程的影响曲线。从图中可以看出， 随着r 的增加，即顶层透水条件变好时，固结曲线上移。亦即顶层透水因子越 大，固结将加速。不过可以看出，在透水因子增加到一定的程度时( 例如 r 1 0 0 ) ，其加速作用将减小。 图2 5 给出了r ，对整个复合地基固结过程的影响曲线。从图中可以看出， 随着r ：的增加，即底面透水条件变好时，固结曲线上移。亦即底面透水因子越 大，固结将越快。 从图2 4 和图2 5 可以看出，r 。和r ：对固结过程的影响是不同的。这是由 于地基的平均孔压分布形式不同造成的。 图2 6 和图2 7 反映了桩阻作用和桩体刚度对复合地基固结的影响。图2 6 代表的是桩、土径向渗透系数之比对固结的影响。从图中可以看出，随着两者比 值的增加，固结过程加速，也即桩阻越小，固结越快。图2 7 代表的是桩土压缩 模量之比对固结的影响。从图中可以发现，桩的压缩模量对固结的影响比较大， 桩体刚度越大，复合地基固结越快。 第二章半透水边界复合地基固结理论研究 2 4小结 ( 1 ) 本文的计算模型综合考虑了双面半透水、涂抹效应和应力集中效应，不 仅适用于双面半透水复合地基的固结计算，而且在一定条件下可以很方便的转化 为单、双面透水复合地基以及砂井地基和天然地基的计算模式，因此具有普遍适 用性。 ( 2 ) 复合地基内的平均孔压是随时间逐渐减小的，由此引起的是地基内有效 应力的增加。这符合土的有效应力原理。 ( 3 ) 透水因子r 和r ：对固结过程的影响不同，这是由于不同时刻地基内的 平均孔压分布形式不同而造成的。一般而言，月，。和r ：越大，地基固结越快。 ( 4 ) 桩、土渗透系数比和压缩模量比对固结过程均有重要影响。桩阻越小或 桩体刚度越大，复合地基固结越快。 浙江大学硕士学位论文半透水复合地基固结解析研究孙举2 0 0 7 8 匙 专 罨 o o 2 0 4 0 6 o 8 o o 2 0 4 0 6 o 8 l 00 2 0 40 60 。8 萌f q e 图2 2平均孔压沿深度分布曲线 00 20 4 u 。0 6 0 8 图2 3 固结度u ( z ，f ) 沿深度的变化曲线 第二章半透水边界复合地基固结理论研究 0 。8 o 6 o 4 o 2 o 0 0 0 0 0 10 0 0 0 10 0 0 1 0 0 10 1 o 8 o 6 o 4 o 2 o 图2 4 鼠。对固结过程的影响 0 0 0 0 0 10 0 0 0 1 0 0 0 10 0 10 1 图2 5如对固结过程的影响 浙江大学硕士学位论文半透水复台地基固结解析研究 孙举2 0 0 78 0 0 0 0 0 1 0 ，o l0 0 0 10 0 1 0 1 o 8 o 6 o 4 o 2 o 图2 6k 对阑结过攒的影响 0 0 0 0 0 10 0 0 0 1 0 0 0 10 0 10 1 图2 7 e 。e 。对固结过程的影晌 第三章双层激体材料桩复古地基简结理论 第三章双层散体材料桩复合地基固结理论 3 1前言 散体辛方辩穰受含逢基获产生之拐囊今灭，已经发展或凳籀当或熬静篷蒸憝理 手段之一，其工程应用极为广泛。该类复合地基作为一种行之有效的软弱地基处 理手段在主木工獠路基和遗基等方面得到愈来愈多的应用。特别是在沿海地带分 布着大量的深厚软层，陡着改革开放以藤，城市工程和邋鼹交透王程的兴建热 潮促使这袭地基处理的手段不断成熟，这冀中也促使了散体材料桩复合地基在各 类工程斡广泛应题。 作为与工程实际相联系的复含地基固结理论，麒固结研究也直处于不断发 溪之孛，获最镪熬警屡整两撵求势茭鏊基及敬俸耱辩摭复会逡基窭l 双鼹鋈淘撩零并 地基的固缩理论，可以说相关理论的研究一直没有停滞过。y o s h i k u n i ( 1 9 7 9 ) 、陈 搬媛( 1 9 8 4 ) 、韩杰等( 1 9 8 9 a ，t 9 8 9 b ，1 9 9 0 a ，1 9 9 0 b ，1 9 9 1 ，1 9 9 2 a ，1 9 9 2 b ，1 9 9 2 e ， 1 9 9 3 a ，1 9 9 3 b ，2 0 0 0 ) 、谢康和( 1 9 9 3 a ，2 0 0 1 ) 、龚晓南( 1 9 9 7 ) 、t a n gx