【摘 要】
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含气土广泛存在于我国长三角、珠三角等滨海地区,气体通常在孔隙内以离散封闭气相的形式赋存.封闭气相对温度和压力变化敏感,导致土体压缩性、渗透性等改变.针对封闭气相热膨胀和土骨架蠕变特性对滨海含气软土固结过程的影响,基于精细积分法(precise integration method,简称PIM)对含气地基热水气力耦合时变行为开展研究.在控制方程中引入考虑温度和压力影响的气相体积变化因子反映封闭气相热膨胀特性,采用分数阶Merchant流变模型描述骨架的蠕变过程,基于稳定性好和计算精度高的PIM并结合积分变换
【机 构】
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浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室,浙江杭州310058;浙江大学超重力研究中心,浙江杭州310058
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含气土广泛存在于我国长三角、珠三角等滨海地区,气体通常在孔隙内以离散封闭气相的形式赋存.封闭气相对温度和压力变化敏感,导致土体压缩性、渗透性等改变.针对封闭气相热膨胀和土骨架蠕变特性对滨海含气软土固结过程的影响,基于精细积分法(precise integration method,简称PIM)对含气地基热水气力耦合时变行为开展研究.在控制方程中引入考虑温度和压力影响的气相体积变化因子反映封闭气相热膨胀特性,采用分数阶Merchant流变模型描述骨架的蠕变过程,基于稳定性好和计算精度高的PIM并结合积分变换获得考虑蠕变效应的含气土多场多相耦合问题的解.对比所得解答与饱和土热水力耦合问题解析解和固结问题有限元结果,验证其有效性.针对不同饱和度、不同黏滞系数的含气地基,探讨了气相膨胀、骨架蠕变效应对地基时变行为的影响.研究发现含气地基的黏滞系数对热固结过程影响显著,地基蠕变效应对位移的影响大于孔压,当黏滞系数大于1×1012 MPa·s时孔压与弹性地基相近,而变形过程被大幅延缓;地基中封闭气相膨胀会显著提高孔压峰值和位移幅值,对埋地高温管线等产生不利影响;对于Gibson地基,采用平均剪切模量计算孔压往往导致不可忽略的偏差,预测表面位移时偏差一般小于5％.
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