层状横观各向同性饱和土的非轴对称动力响应

通过方位角的Fourier变换,将圆柱坐标系下横观各向同性饱和土的Biot非轴对称波动方程转化为一组一阶常微分方程组.然后基于径向Hankel变换,建立问题的状态方程;求解状态方程后,得到传递矩阵.进而利用传递矩阵,结合饱和层状地基的边界条件、排水条件及层间接触和连续条件,求解了任意震源力作用下层状横观各向同性饱和地基频域动力响应问题.时域解可通过频率的Fourier积分得到.     

两相介质饱和土三维非轴对称稳态响应分析

用积分变换方法分析饱和土三维非轴对称波动方程，用刚度矩阵方法分析层状饱和土三维非轴对称稳态响应。以数值算例对比分析了单相土介质与两相饱和土介质三维非轴对称稳态动力响应。分析中未引入势函数及传统的Helmholtz分解，推导过程及解答均非常简捷，为边界元方法在三维非轴对称饱和土与基础结构动力相互作用研究中的应用奠定基础。     

时变载荷作用下饱和黏土地基的流变固结特性研究

基于Biot多孔介质理论,利用分数阶Kelvin模型描述土骨架流变效应,引入斜坡、三角形和梯形载荷的时空域解析函数,构建时变载荷作用下饱和黏土地基的三维轴对称固结模型.采用Hankel–Laplace联合变换和张量运算推导控制方程的变换域解析解,利用数值反演得出时空域解.通过算例分析,对模型和计算方法的有效性进行验证,并研究了3种时变载荷作用下饱和黏土地基的流变固结行为和参数影响规律.结果表明,饱和黏土的次固结沉降更为显著.土骨架流变性对孔隙水渗透具有抑制作用,使土体在主固结阶段沉降速率减缓,次固结阶段沉降速率加快,而且长期沉降量增大.加载速率越大,孔隙压力峰值越大.卸载阶段土体发生变形恢复,土骨架弹性扩张产生负孔压,卸载速率越大,产生的负孔压越大.土骨架流变性越强,变形恢复量越小,产生的负孔压也越小.载荷类型和加载路径主要影响固结过程中位移和孔压随时间的变化形态,而土骨架流变性影响土体的长期沉降量.     

考虑在地基固结和流变的上部结构和地基基础的共同作用问题

本文提出一种能同时考虑地基的瞬时变形,团结变形和流变的地基基础与上部结构共同作用的一种新的计算方法,在这种方法中,土的计算考虑了Biot固结理论和流变,上部结构利用子结构法进行凝聚可得边界刚度矩阵和边界力,利用位移协讯条件则可以得到共同作用的控制方程,对上述方程进行Laplace变换,可以得到Laplace变换域内的控制方程,在Laplace变换域内对上述方程进行数值求解并进行相应的Laplace逆变换则可以得到时间境内任意时刻的解。     

考虑地基固结和流变的上部结构和地基基础的共同作用问题

本文提出了一种能同时考虑地基的瞬时变形、固结变形和流变的地基基础与上部结构共同作用的一种新的计算方法.在这种方法中,土的计算考虑了Biot固结理论和流变.上部结构利用子结构法进行凝聚可得边界刚度矩阵和边界力;利用位移协调条件则可以得到共同作用的控制方程.对上述方程进行Laplace变换,可以得到Laplace变换域内的控制方程;在Laplace变换域内对上述方程进行数值求解并进行相应的Laplace逆变换则可以得到时间域内任意时刻的解.     

层状饱和土Biot固结问题状态空间法

针对饱和多孔介质空间非轴对Biot固结问题,引入状态变量,构造了两组相比独立的状态变量方程,利用Fourier级数和Laplace-Hankel变换,将状态变量方程转换为两组一阶常微分方程组,提出了均质饱和多孔介质空间非轴对称Biot固结问题的传递矩阵,得到以状态变量和传递矩阵乘积的形式表示的均质饱和多孔介质空间非轴对称Biot固结问题的解,利用层间完全接触的条件,可得到N层饱和多孔介质空间非轴对称Biot固结问题的一般解析表达式,文中考虑几种不同的边界条件,分析了两个算例,数值结果表明该方法具有较高的计算精度和良好的计算稳定性。     

饱和多孔介质的热固结理论

本文严格地从混合物理论出发,详细地推导出了描述饱和多孔介质在热合固结耦合作用下性状的方程.作研究的混合物为温度单一和可混溶体,固液两相均为热弹性线性状态,且没有化学因索鑫与.本文的结果为研究热固结问题提供了理性基础和实用性方程.本文还对耦合效应、组分的可压缩性以及有效应力等概念进行了讨论,得出了一些有意义的结论.做为应用实例,本文还指出热固结问题的一般解法,并给出球对称加热情形的解析解答.     

层状地基轴对称问题的Mindlin解

本文在文献〔１〕的基础上，对层状地基应力和位移的计算方法做了一些创新的工作，首先作者提出求解传矩阵的逆矩阵的简便公式。并在应力、位移的计算上，对荷载作用面上下分别采用二种不同的传递矩阵。加快了计算速度，避免了层状体系计算中常见的溢出问题及大数减大数造成的计算困难。     

考虑非达西渗流的单层非均质地基固结分析

各类地质作用形成的非均质粘性土地基在工程界中广泛存在,同时非均质粘性土中渗流在低水力坡降下会出现非达西渗流的现象.但考虑非达西渗流的非均质粘性土地基一维固结理论尚不完善,应用达西定律计算低水力坡降情况下非均质粘性土中的渗流,会存在较大的误差.因此通过假定粘性土压缩模量随深度线性增加且渗透系数随深度指数减小来考虑地基的非均质性,并考虑实际中变荷载作用建立了非达西渗流下非均质地基固结模型.在此基础上,运用有限差分法获其数值解,并与相应的达西渗流解析解进行对比,验证了本文解的正确性;分别研究了非达西渗流参数m、i1和非均质地基参数α、μ、p对土体孔压、地基沉降、地基平均固结度的影响.结果表明:m和i1值越大,非均质地基中孔压消散越慢,土体固结速率也随之变慢;非均质粘性土地基参数的影响各异,α越大或μ越大、p越小的情况下,固结速率越快,且随着α值增大,非均质土体的最终沉降值越小;而m、i1,μ、p对地基最终沉降量没有影响.非达西渗流和地基的非均质性都会影响土体的固结性状,故此两者在固结计算过程中不可忽略.     

矩形移动荷载作用下饱和-非饱和土双层地基的动力响应分析

考虑地基为饱和-非饱和土双层半空间,利用连续介质力学和多相孔隙介质理论,构建双层地基的统一动力控制方程并进行耦合求解。利用Dirac-delta函数和Heaviside阶跃函数将矩形移动荷载作用描述为时间和空间坐标的解析函数,将荷载函数代入地基动力控制方程,采用三重Fourier变换以及降阶法进行求解,并对推导结果进行退化验证及对饱和-非饱和土双层地基的动力响应进行分析。研究表明,当荷载移动速度小于瑞利波速时,竖向振动峰值很小,振幅随速度的增大发生小幅增涨,但当荷载速度达到瑞利波速时,竖向振动发生激增;随着速度进一步增大,竖向位移多次出现峰点。非饱和土的饱和度及土层厚度也对地基振幅存在显著影响。     

A new analytical solution to axisymmetric Blot's consolidation of a finite soil layer

A new analytical method is presented to study the axisymmetric Blot's consolidation of a finite soil layer. Starting from the governing equations of axisymmetric Blot's consolidation, and based on the property of Laplace transform, the relation of basic variables for a point of a finite soil layer is established between the ground surface (z= 0) and the depth z in the Laplace and Hankel transform domains. Combined with the boundary conditions of the finite soil layer, the analytical solution of any point in the transform domain can be obtained. The actual solution in the physical domain can be obtained by inverse Laplace and Hankel transforms. A numerical analysis for the axisymmetric consolidation of a finite soil layer is carried out.     

A new method for solving Biot＇s consolidation of a finite soil layer in the cylindrical coordinate system

A new method is developed to solve Biot＇s consolidation of a finite soil layer in the cylindrical coordinate system. Based on the governing equations of Biot＇s consolidation and the technique of Laplace transform, Fourier expansions and Hankel transform with respect to time t, coordinate θ and coordinate r, respectively, a relationship of displacements, stresses, excess pore water pressure and flux is established between the ground surface （z = 0） and an arbitrary depth z in the Laplace and Hankel transform domain. By referring to proper boundary conditions of the finite soil layer, the solutions for displacements, stresses, excess pore water pressure and flux of any point in the transform domain can be obtained. The actual solutions in the physical domain can be acquired by inverting the Laplace and the Hankel transforms.     

以u—U形式方程为基础的结构—饱和土壤相互作用的固结有限元分析

提出用u-U形式方程对饱和土固结问题进行分析,对于结构则采取多重子结构技术实现向饱和土交界面上的凝聚,从而建立了结构与饱和土相互作用的固结控制方程。文中给出了方程的求解方案。文末给出了数值算例。本文的工作已在DIASS程序系统中实现。     

解析法求解成层渗透各向异性地基Biot固结轴对称问题

采用解析法研究成层渗透各向异性地基,该法从渗透各向异性Biot固结轴对称问题的基本方程(静力平衡方程,物理方程及渗透连续方程)出发,利用Laplace～Hankel变换及有关矩阵理论等,得到Biot固结基本量不同深度之间的传递矩阵.利用传递矩阵,边界条件以及Laplace～Hankel逆变换技术可求解多层渗透各向异性地基体系.采用更为有效的F.Durbin的方法实现Laplace逆变换.编制了计算程序,可更方便地计算成层渗透各向异性地基,且精度高,速度快,假定少.最后给出算例.     

A new analytical solution to axisymmetric Biot＇s consolidation of a finite soil layer

A new analytical method is presented to study the axisymmetric Biot＇s consolidation of a finite soil layer. Starting from the governing equations of axisymmetric Blot＇s consolidation, and based on the property of Laplace transform, the relation of basic variables for a point of a finite soil layer is established between the ground surface （z= 0） and the depth z in the Laplace and Hankel transform domains. Combined with the boundary conditions of the finite soil layer, the analytical solution of any point in the transform domain can be obtained. The actual solution in the physical domain can be obtained by inverse Laplace and Hankel transforms. A numerical analysis for the axisymmetric consolidation of a finite soil layer is carried out.     

土体固结分析的一种有效算法

对土体固结分析,提出一种有效算法,避免了文[1]求解的迭代过程。文末附有算例。     

热局部非平衡下一维半无限长饱和多孔柱体的温度场分析

对于端部受温度载荷的一维半无限长多孔介质柱体,给出了热局部非平衡下固相和流相温度场在Laplace变换域中的解析表达式.对于冲击温度载荷的情况,获得了温度场在短时间内的Laplace逆变换渐近解析解.数值分析了流、固两相热扩散系数之比以及热交换系数对固相和流相温度场的影响,比较了热局部非平衡下加权温度与热局部平衡下温度之间的差别.