胡亚元：半透水边界砂井真空联合堆载预压Hansbo固结解 ·787· 压和堆载预压引起的量纲为一的沉降. 0 1.4最终有效应力分析 根据式(20)可得固结完成后（即T.→∞）深度 z处沿径向平均的最终孔压分布为： a()=-(a-g.音)4 (39) 根据式(14)、式(17)和式(39)可得固结完成后砂井 内深度：处的最终孔压分布为： R u.(a)=-(a.-) (40) 根据式(39)~(40)可知，真空联合堆载预压下 0 3 1.0 砂井地基的最终孔压为负孔压，其分布特性与真空 可a 预压施加在上边界上的负孔压数值以及a.和B. 相关.根据式(12a)~(12b)可知.和B.的数值取 图2R=x时RL对=/o随：分布特性的影响 决于砂井上下边界的透水系数Ru和RL:由于o Fig.2 Effect of Ron the distribution characteristics of /uo as a function of z at R= 为真空预压压力，故真空联合堆载预压下砂井地基 的最终负孔压只与真空预压压力有关而与堆载预压 331.0 547 压力无关.上下边界的透水系数会影响最终负孔压 的大小和沿深度的线性衰减率.从式(22)可以看 出，不管上下边界的透水系数如何变化，堆载预压引 起的最终有效应力沿深度变化函数始终为P。(z), 因此上下边界的透水特性不会影响堆载预压固结引 起的最终有效应力，因而不会影响堆载预压引起的 竞 R 最终沉降量.但上下边界的透水系数会通过式 (12a)~(12b)改变a.和B.值，影响真空预压u,引 起的最终有效压力的大小和沿深度的线性衰减率， 从而影响真空预压固结引起的地基最终沉降.这说 0 导 明半透水边界对真空预压的影响规律与堆载预压相 v.(ayun 比具有较大的不同， 图3RL=0.5时R.u对./o随：分布特性的影响 令σ{(z)为真空预压引起的最终有效应力，图 Fig.3 Effect of R on the distribution characteristics of v/uo as 2给出了Ru=时不同R对σz(z)/uo随深度z a function of z at R=0.5 分布特性的影响.图3给出了RL=0.5时不同Ru 对σ.(z)/。随深度z分布特性的影响. 孔压沿深度分布也是不均匀的.堆载预压固结完成 从图2和图3可以看出，边界透水系数对真空 的渗透条件是超孔压等于零，砂井和周围环境之间 预压引起的最终有效应力沿深度分布特性具有明显 因孔压重新恢复平衡而导致渗流量等于零，固结沉 影响.造成这一影响的原因是真空预压造成砂井地 降也因此不再增加.由于真空预压固结完成条件与 基区域内的孔压即使在固结完成时也小于地基底部 堆载预压的不同，因此在半透水边界砂井地基一维 土体中的孔压.在半透水边界条件下，部分孔隙水 固结中，真空预压引起的土体有效应力会随深度发 在负压作用下始终从砂井底部土体流入砂井地基， 生衰减变化，而堆载预压引起的有效应力不会随深 造成真空预压固结完成时的渗透条件与堆载预压固 度发生衰减变化. 结完成时的渗透条件完全不一样真空预压固结完 现在分析一种特殊的边界条件，即下边界透水 成的渗流条件是砂井中任意深度孔隙水的上部排水 系数R.=0.把这一条件代入式(12a)~(12b)得 量等于下部流入量，土体的孔隙比保持不变，相应地 a.=1和B=0,此时式(39)退化为u(z)=-,预 土体也不再增加沉降变形而导致固结结束.真空预 压固结引起的最终有效应力由式(22)可知σ(z)= 压固结完成时孔隙水渗流量是不等于零的，相应地 o这一结果表明，当R=0时，不管上边界透水胡亚元: 半透水边界砂井真空联合堆载预压 Hansbo 固结解 压和堆载预压引起的量纲为一的沉降. 1郾 4 最终有效应力分析 根据式(20)可得固结完成后(即 Th寅肄 )深度 z 处沿径向平均的最终孔压分布为: ( u(z) = - ( 琢w - 茁w z ) H u0 (39) 根据式(14)、式(17)和式(39)可得固结完成后砂井 内深度 z 处的最终孔压分布为: uw (z) = - ( 琢w - 茁w z ) H u0 (40) 根据式(39) ~ (40)可知,真空联合堆载预压下 砂井地基的最终孔压为负孔压,其分布特性与真空 预压施加在上边界上的负孔压数值 u0以及 琢w和 茁w 相关. 根据式(12a) ~ (12b)可知 琢w和 茁w的数值取 决于砂井上下边界的透水系数 RwU和 RwL . 由于 u0 为真空预压压力,故真空联合堆载预压下砂井地基 的最终负孔压只与真空预压压力有关而与堆载预压 压力无关. 上下边界的透水系数会影响最终负孔压 的大小和沿深度的线性衰减率. 从式(22) 可以看 出,不管上下边界的透水系数如何变化,堆载预压引 起的最终有效应力沿深度变化函数始终为 p0 ( z), 因此上下边界的透水特性不会影响堆载预压固结引 起的最终有效应力,因而不会影响堆载预压引起的 最终沉降量. 但上下边界的透水系数会通过式 (12a) ~ (12b)改变 琢w和 茁w值,影响真空预压 u0引 起的最终有效压力的大小和沿深度的线性衰减率, 从而影响真空预压固结引起的地基最终沉降. 这说 明半透水边界对真空预压的影响规律与堆载预压相 比具有较大的不同. 令 滓忆V肄 (z)为真空预压引起的最终有效应力,图 2 给出了 RwU = 肄 时不同 RwL对 滓忆V肄 (z) / u0 随深度 z 分布特性的影响. 图 3 给出了 RwL = 0郾 5 时不同 RwU 对 滓忆V肄 (z) / u0 随深度 z 分布特性的影响. 从图 2 和图 3 可以看出,边界透水系数对真空 预压引起的最终有效应力沿深度分布特性具有明显 影响. 造成这一影响的原因是真空预压造成砂井地 基区域内的孔压即使在固结完成时也小于地基底部 土体中的孔压. 在半透水边界条件下,部分孔隙水 在负压作用下始终从砂井底部土体流入砂井地基, 造成真空预压固结完成时的渗透条件与堆载预压固 结完成时的渗透条件完全不一样. 真空预压固结完 成的渗流条件是砂井中任意深度孔隙水的上部排水 量等于下部流入量,土体的孔隙比保持不变,相应地 土体也不再增加沉降变形而导致固结结束. 真空预 压固结完成时孔隙水渗流量是不等于零的,相应地 图 2 RwU = 肄 时 RwL对 滓忆V肄 / u0 随 z 分布特性的影响 Fig. 2 Effect of RwL on the distribution characteristics of 滓忆V肄 / u0 as a function of z at RwU = 肄 图 3 RwL = 0郾 5 时 RwU对 滓忆V肄 / u0 随 z 分布特性的影响 Fig. 3 Effect of RwU on the distribution characteristics of 滓忆V肄 / u0 as a function of z at RwL = 0郾 5 孔压沿深度分布也是不均匀的. 堆载预压固结完成 的渗透条件是超孔压等于零,砂井和周围环境之间 因孔压重新恢复平衡而导致渗流量等于零,固结沉 降也因此不再增加. 由于真空预压固结完成条件与 堆载预压的不同,因此在半透水边界砂井地基一维 固结中,真空预压引起的土体有效应力会随深度发 生衰减变化,而堆载预压引起的有效应力不会随深 度发生衰减变化. 现在分析一种特殊的边界条件,即下边界透水 系数 RwL = 0. 把这一条件代入式(12a) ~ (12b)得 琢w = 1 和 茁w = 0,此时式(39)退化为 ( u(z) = - u0 ,预 压固结引起的最终有效应力由式(22)可知 滓忆V肄 (z) = u0 . 这一结果表明,当 RwL = 0 时,不管上边界透水 ·787·