软土地基上动力固结法的理论研究

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软土地基上的动力固结理论问题是比较复杂的,其本质是半无限多相介质在冲击载荷作用下所产生的动力反应,它所涉及的基础理论有土力学、波动理论、冲击动力学、多相介质理论(混合物理论)、数值计算理论、断裂动力学,它还涉及到了室内试验方法和原位测试方法.该文正是在这些理论和方法的基础上,展开对软土地基上动力固结理论问题的研究.由于所研究问题的特殊性,对动力固结理论的认识也应该具有观念性的突破.该文首先考察了软土在冲击载荷作用下的特点,包括强度特点、表面接触动应力、孔隙水压力和夯实特点四个方面,它们是动力固结机理的直接或间接反映,以上这些内容是进一步研究动力固结法的依据.针对目前震动波压密理论所存在的严重缺陷,该文通过夯锤的振动特性,结合R波的传播特点及对R波影响深度和引起变形的讨论,说明R波为动力固结法的有效加固波形,形影响深度约为一个波长.由于天然地基多为成层地基,文中给出了成层地基中R波弥散曲线的求解方法,据此可以确定R波的波长,从而可估算动力固结法的影响深度.该文针对软土地基上动力固结法的特点,在Zienkiewicz提出的饱和土体动力固结定解问题的基础上做拉氏变换,以变分原理为基本理论,构造动力固结方程的泛函,进一步推导得到动力固结方程的矩阵形式表达式.考虑到用有限元法求解半无限域波动问题必须进行边界处理,该文采用了常加速度-常边界力广义Smth非反射边界法.为纠正动力有限元计算中的虚伪阻尼和解的漂移现象,该文分别采用了正确的积分常数取值和牛顿-佛勒逊修正方法.根据上述成果编制了计算程序,并结合计算结果得出了有效加固深度计算公式.根据土中气体的存在对应力波的传播有显著影响的现象,以三相饱和土为研究对象,结合三相饱和土在爆炸载荷作用下的有关试验结论,以混合物理论为基础建立动力分析模型和本构关系,在此基础上得到用于三相饱和土的有限元方程,计算结果揭示了动力固结法的若干特点.
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