[發(fā)明專利]雙層地基一維固結(jié)體的建立方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610126856.2
• 申請(qǐng)日: 2016-03-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105714753A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張軍輝;江慶平;鄭健龍;彭俊輝;馮百純
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長(zhǎng)沙理工大學(xué)
• 主分類號(hào): E02D1/00
• 分類號(hào): E02D1/00;G06F19/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種雙層地基一維固結(jié)體的建立方法，其特征在于，具體按照以下步驟進(jìn)行，

步驟a.建立附加應(yīng)力與初始超孔隙水壓力沿深度任意分布的的雙層地基固結(jié)模型，即利用飽和土固結(jié)機(jī)理和變形連續(xù)條件，單級(jí)勻速加載附加應(yīng)力沿深度任意分布的固結(jié)方程為：

∂u∂t=Cv1∂2u∂z2+L(z,t)0≤z≤h1Cv2∂2u∂z2+L(z,t)h1≤z≤h2---(1)]]>

其中u_i(z,t)為孔隙水壓力；C_vi為第i層的固結(jié)系數(shù)，h_i為第i層地基厚度，i＝1,2；L(z,t)＝K(z)R(t)，K(z)為雙層地基附加應(yīng)力系數(shù)沿深度變化的函數(shù)，R(t)＝dq(t)/dt為加載速率，z為在地基內(nèi)的深度；q(t)為外部荷載隨時(shí)間變化的函數(shù)；t為加載歷時(shí)；

邊界條件：

底面不透水：u(0，t)＝0，u_z(H，t)＝0，底面透水：u(H，t)＝0(2)

其中，H＝h₁+h₂；

初始條件：u_i(z,0)＝p_i(z)(3)

u_i和p_i分別為土層i中深度z處的超孔隙水壓力和初始超孔隙水壓力，i＝1,2；

層間連續(xù)條件：u₁(h₁,t)＝u2(h1,t)，

其中，k_vi為土層滲透系數(shù)，i＝1,2；

步驟b.輸入加載曲線函數(shù)；輸入加載曲線函數(shù)q(t)，初始荷載q0，最終荷載qu；

步驟c.輸入初始超孔隙水壓力沿深度分布函數(shù)p(z)；

步驟d.輸入雙層地基附加應(yīng)力系數(shù)沿深度變化的函數(shù)K(z)；

步驟e.輸入上層地基計(jì)算參數(shù)；輸入上層地基的厚度h1、壓縮模量Es1、滲透系數(shù)k_v1；輸入下層地基的厚度h2、壓縮模量Es2、滲透系數(shù)k_v2；

步驟f.輸入下層地基計(jì)算參數(shù)；輸入總固結(jié)時(shí)間T、固結(jié)時(shí)間計(jì)算點(diǎn)數(shù)M、特征方程求解區(qū)間范圍(0，G)、求解區(qū)間范圍劃分段數(shù)n；

步驟g.特征方程數(shù)值求解；首先根據(jù)羅爾定理求得有正根區(qū)間，然后通過(guò)二分法求得有根區(qū)間對(duì)應(yīng)的正根λ_m；

單面排水條件下的特征方程為：μatan(λ_m)tan(μcλ_m)＝1(5)

雙面排水條件下的特征方程為：

其中，a＝k_v2/k_v1、b＝E_s1/E_S2、c＝h₂/h₁、

步驟h.輸出雙層地基孔隙水壓力的表達(dá)式；通過(guò)變量分離法得到上層地基與下層地基的孔隙水壓力表達(dá)式；

單面排水附加應(yīng)力與初始超孔隙水壓力沿深度任意分布的雙層地基一維固結(jié)解答為：

u1=Σm=1∞sin(λmzh1)e-βmt(Bm+Cm∫0teβmτR(τ)dτ)---(7)]]>

u2=Σm=1∞sin(λm)cos(μcλm)cos(μλmH-zh1)e-βmt(Bm+Cm∫0teβmτR(τ)dτ)---(8)]]>

其中

Bm=2[∫0h1p(z)sin(λmzh1)dz+b∫h0Hp(z)Amcos(μλmH-zh1)dz]h1(1+bcAm2)---(9)]]>

Cm=2[∫0h1K(z)sin(λmzh1)dz+b∫h1HK(z)Amcos(μλmH-zh1)dz]h1(1+bcAm2)---(10)]]>

其中

雙面排水附加應(yīng)力與初始超孔隙水壓力任意分布的雙層地基一維固結(jié)解答為：

u1=Σm=1∞sin(λmzh1)e-βmt(Bm+Cm∫0teβmτR(τ)dτ)---(11)]]>

u2=Σm=1∞sin(λm)cos(μcλm)sin(μλmH-zh1)e-βmt(Bm+Cm∫0teβmτR(τ)dτ)---(12)]]>

其中

Bm=2[∫0h1p(z)sin(λmzh1)dz+b∫h1Hp(z)Amsin(μλmH-zh1)dz]h1(1+bcAm2)---(13)]]>

Cm=2[∫0h1K(z)sin(λmzh1)dz+b∫h1HK(z)Amsin(μλmH-zh1)dz]h1(1+bcAm2)---(14)]]>

其中

步驟i.輸出雙層地基按沉降定義的平均固結(jié)度表達(dá)式：

Us=(q(t)-q0)K1‾+p1‾-u1‾+bc[(q(t)-q0)K2‾+p2‾-u2‾](qu-q0)K1‾+p1‾+bc((qu-q0)K2‾+p2‾)---(15)]]>

其中K2‾=1h2∫h1HK(z);]]>

q_u和q₀分別為附加應(yīng)力穩(wěn)定值和初始值；

步驟j.輸出雙層地基一維固結(jié)體各固結(jié)時(shí)間計(jì)算點(diǎn)的固結(jié)度。