该论文的研究目的是对渗流固结基本课题进行深入、系统的数值分析,总结出最新的认识,帮助解决粘性土-砂井地基固结的基础问题,同时,对现有的粘性土-砂井地基固结模型和数值计算方法进行整理和改进,使之更合理、更具有实用价值.该文提出了单井固结新的理论模型,即一维双重介质模型,并得到在完整砂井条件下的解析解,该解析解为完整砂井等应变固结的普遍解.一维双重介质模型克服了现有单井固结理论将砂井周围土体简单划分为涂抹区和非涂抹区的缺点,适用于砂井周围土体渗透系数任意分布的情况,减少了单井固结分析的不确定性参数.更重要的是,该模型最大限度的降低了砂井地基模型的空间维数,却不失合理性.该文总结了粘性土-砂沟地基Biot固结的有限单元法(FEM)和Terzaghi固结的有限差分法(FDM).对Biot固结数值方程组迭代求解的收敛性问题,该文经过反复的数值实验发现了一个最小时间步长的限制条件.该文讨论了研究砂沟地基固结的意义.通过粘性土-砂沟地基的数值实验,该文对比了FEM和FDM两种数值方法的适用性,结果表明:对粘性土-砂沟地基,FDM用于判断粘性土-砂沟地基的超静孔压消散程度基本可行,但夸大了由于砂沟造成的地基不均匀沉降.该文分析认为,由于考虑了耦合作用,FEM能够同时计算地基的变形和超静孔压,既满足渗流的连续性,又满足静力平衡和变形的连续性以及边界条件,而FDM是通过单纯计算超静孔压间接的计算地基沉降量,这种计算不一定能够满足静力平衡和变形连续性及边界条件.因此,用FEM计算比FDM更全面、更准确,但FDM也具有原理简单、操作方便、计算量小的优点.数值模拟揭示了粘性土-砂沟地基预压排水的一些基本特性:浅表硬质土层的刚度对表面沉降的时空分布有较大的影响,表现为减少砂沟部位和其它部位的沉降差,减少预压区的总沉降量,硬质层刚度越大,这种作用越显著;浅部土体超静孔压的消散快于深部土体,含砂沟土体超静孔压的消散明显比不含砂沟土体快;地基的侧向膨胀随预压荷载增加在某个时间达到最大后,若保持荷载不变,则随排水固结逐渐减小,发生里缩现象;竖向排水体对地基空间渗流场的影响十分强烈.该文认为,砂井地基平面应变-空间渗流(PDSS)的数值分析法,是目前值得大力发展的模拟方法.对谢康和提出的PDSS模型,该文进行了改进.利用改进的三维模型,该文对广东省广肇高速公路软基处理工程做了模拟分析,该工程采用砂井排水进行真空联合堆载预压加固.根据模拟结果,该文对砂井地基空间渗流场、应力场在预压过程中的演化特征进行了分析.