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3 考虑非达西渗流的竖井固结理论
软黏土中的渗流会偏离达西定律在19世纪就有报道。20世纪60年代Hansbo提出著名的非达西渗流模型后,不少学者开始关注非达西渗流现象,并将其用于地基固结过程分析[18,29]。Hansbo非达西渗流模型中渗流速度v与孔压梯度i之间存在如下关系:当水力梯度i小于门槛水力梯度i1时,流速与梯度间为幂函数关系,渗透系数为κ;当i大于i1时,v与i间为线性关系,渗透系数为k。即
若i<i1,
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若i≥i1,
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式中 i0——起始水力梯度;
i1——门槛水力梯度。
i1和m为基本控制参数,其取值范围:1.0≤m≤1.5;0<i1≤40[18,30]。
Hansbo[16-18]根据其非达西渗流模型,结合其经典单井理论推导思路[12],得到了考虑非达西渗流的竖井地基某一深度处的径向平均固结度Ur计算式:
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式中 ——初始平均孔压增量;
q0——初始荷载;
mv——地基土体积压缩系数;
γw——水的容重。
Hansbo指出[18]:上式为近似解答;上式不能直接退化为达西渗流解答;但当参数取值接近达西渗流情况时,上式计算结果趋近于达西渗流解答。仿效Barron的做法[9],在获得Ur(z)后可通过数值积分方法得到竖井地基径向平均固结度。笔者通过一系列的数值检验,发现z=0.42l深度处的径向固结度与地基总体径向平均固结度近似相等,即
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