软土地基的电渗固结理论研究与模型试验

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
50978139
项目类别：
面上项目
资助金额：
36.0万
负责人：
胡黎明
依托单位：
清华大学
学科分类：
E0807.岩土与基础工程
结题年份：
2012
批准年份：
2009
项目状态：
已结题
起止时间：
2010-01-01 至2012-12-31

项目参与者：
濮家骝； Glendinning；孙逊；王小波；丁艳辉；赵敏；吴伟令；王建；
关键词：
数值分析物理模型电渗固结多场耦合软粘土

项目摘要

随着社会经济发展和基础建设的要求，电渗固结逐渐成为有巨大潜力的软土固结脱水高效处理技术。本项目通过一维土柱电渗试验，分析土体物理力学、水力学、电学性质的相关关系；研制二维物理模型试验系统，进行电渗固结试验，研究电场、流场和位移场耦合效应；建立非线性多场耦合电渗固结数学模型，开发有限元数值计算软件，模拟电渗固结过程中的电场、渗流、孔压变化和土体变形规律，与模型试验成果和现场实测数据对比分析，深入认识电渗固结机理，具有重要的学术价值。采用开发的有限元分析软件，结合模型试验和现场试验成果，分析复杂边界条件下电渗固结过程中土体物理力学参数和电场参数的变化规律，预测孔隙水压力、土体变形和工程性质变化过程，研究电渗固结效率的主要影响因素，提出电渗固结技术的优化设计方案，应用于软土地基处理等工程实践，有广泛的工程实用价值。

结项摘要

随着社会经济发展和基础建设的要求，电渗固结逐渐成为有巨大潜力的软土固结脱水高效处理技术。本项目通过一维土柱电渗试验，分析土体物理力学、水力学、电学性质的相关关系，提出了电渗参数随土体孔隙比变化的非线性经验公式；研制轴对称物理模型试验系统，可以进行电渗固结与其它处理技术耦合的模型试验，实时监测电压、孔隙水压力、土体位移等物理量的变化特征，研究电场、流场和位移场耦合效应；建立三维非线性多场耦合电渗固结数学模型，采用土体位移、总水头和电势作为基本未知量，并针对常见工程实际情况对理论模型进行简化，推导了不同边界条件下的孔隙水压力和固结度时空变化过程的解析解；开发有限元数值计算软件，模拟电渗固结过程中的电场、渗流、孔压变化和土体变形规律，与模型试验成果和现场实测数据吻合良好，表明软件可以合理描述电渗固结过程。本项目研究深入认识电渗固结机理，提出非线性多场耦合电渗固结了理论模型，具有重要的学术价值。采用开发的有限元分析软件，结合模型试验和现场试验成果，分析复杂边界条件下电渗固结过程中土体物理力学参数和电场参数的变化规律，预测孔隙水压力、土体变形和工程性质变化过程，研究电渗固结效率的主要影响因素，提出电渗固结技术的优化设计方案，应用于软土地基处理等工程实践，有广泛的工程实用价值。