考虑土中非达西渗流的深厚软土地基一维大变形固结理论

对于深厚软土的一维固结问题，引入大变形固结理论的必要性以及软粘土中渗流会出现偏离达西定律的现象已经为人们所认识。然而能够考虑土中非达西渗流的一维大变形固结理论至今尚无，导致目前的软土地基大变形固结计算只能采用达西定律，这无疑会引起计算偏差。本项目拟将土中的非达西渗流引入至一维大变形固结理论中，考虑土体的非线性固结特性，结合室内固结渗透联合试验成果，通过深入的理论分析，最终建立基于非达西渗流下的软土一维非线性大变形固结理论。采用有限差分法进行数值求解，通过大量的数值计算全面分析各个参数对固结性状的影响，进而揭示基于非达西渗流和达西渗流下大变形固结性状的异同以及非达西渗流下大、小变形之间固结性状的差别。最后，绘制可供实际工程使用的考虑非达西渗流下的软土一维大变形固结曲线。通过本项目的研究，能够为土中非达西渗流下的一维大变形固结计算提供理论依据，使一维固结理论得到进一步的完善。

对于软土固结问题，引入大应变几何假定的必要性及土中渗流会出现偏离达西定律的现象已取得共识。然而能够考虑非达西渗流的软土大变形固结理论至今尚无。为研究非达西渗流模型下大、小应变固结理论的区别，项目前期的研究重点是建立小应变假定下考虑非达西渗流的软土固结理论，给出了常见的三种非达西渗流模型下小应变固结理论的差分解和半解析解。在此基础上，在拉格朗日坐标系中分别将三种非达西渗流模型引至Gibson一维大变形固结理论中，考虑软土的非线性固结特性，建立了考虑非达西渗流模型的软土一维大变形非线性固结理论，并应用有限差分法求取模型的数值解。最后，揭示了非达西渗流模型和达西渗流定律下大变形固结性状的异同以及非达西渗流下大、小变形固结理论间固结性状的差别，并绘制可供工程使用的考虑非达西渗流的软土一维大变形固结曲线。本项目得到以下结论：（1）非达西渗流模型对大变形固结性状的影响与其对小变形固结性状的影响相同；（2）大、小变形固结理论计算的固结速率明显不同，且大变形几何假定下土体固结速率明显偏快；（3）大、小应变不同几何假定下计算的地基最终沉降量出现明显差异的原因在于两种理论中土体初始应力场（自重应力）的计算方法不同。