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第 !" 卷第 ! 期%&’(!" )&(!! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !水 利 水 电 科 技 进 展!##" 年 $ 月*>;( !##"*+,-./01 2. 3/20./0 -.+ 40/5.&’&6!7 &8 9-:0; <01&=;/01作者简介： 凌华 （?@"" —），男，江苏盐城人，博士研究生，从事非饱和土土力学和复合桩基研究。 ABC-2’： ’7DDDED5F12.-( /&C非饱和土二、 三维固结方程简化计算方法凌华，殷宗泽（河海大学岩土工程研究所，江苏 南京!?##@G）摘要： 针对非饱和土的固结问题的复杂性， 为了 计算的简化， 将非饱和土固结分为 H 个阶段： 初期压密、气压消散和水压消散。 假定前两个阶段是瞬间完成的， 其后独立考虑水压的消散。 分别 建立 H个阶段的二、三维控制方程， 以计算各阶段的气压、 水压、 骨架应力、 相应的土体变形和水量变化。算例的计算结果表明本文方法简便、实用 。 该简化方法主要适用 于饱和度不太高的非饱和土， 而对饱和度较高的非饱和土， 由于气压消散过程较长， 不宜采用 。关键词： 非饱和土； 二维问题； 三维问题； 土体固结； 简化计算法文献标识码： J中图分类号： 4I$"文章编号：?##K!"K$" （!##"）#!!##?G!#$!"#$ #% &’%(($)*+(,-*#,./ -*+0/*1*() 2#,-#/*).&*#, 2./23/.&*#, #1 3,-.&3%.&() -#*/44LM)N O=-， PM) Q&.6BD0 （ !"#$"%&’(%)*+",")-%& .’,$($/$" #01#&)( 2’(3"-,($4， 5)’6(’7 !?##@G， 8&(’)）56-&%.2&： M. /&.12+0;-:2&. &8 :50 /&C>’0E2:7 &8 :50 /&.1&’2+-:2&. >;&/011 &8 =.1-:=;-:0+ 1&2’ -.+ 8&; 12C>’282/-:2&. &8 :50/-’/=’-:2&.， :50 /&.1&’2+-:2&. >;&/011 R-1 +2,2+0+ 2.:& :5;00 1:-601， 2( 0( /&C>-/:2&. -: 2.2:2-’ >0;2&+， -2; >;011=;0 +2112>-:2&.，-.+ R-:0; >;011=;0 +2112>-:2&.( M: R-1 -11=C0+ :5-: :50 /&C>-/:2&. -: 2.2:2-’ >0;2&+ -.+ -2; >;011=;0 +2112>-:2&. R0;0 /&C>’0:0+2.1:-.:-.0&=1’7， -.+ :50 1:-60 &8 R-:0; >;011=;0 +2112>-:2&. R-1 1:=+20+ 10>-;-:0’7( 450. :R&B&; :5;00B+2C0.12&.-’ /&.:;&’ 0S=-:2&.18&; :50 :5;00 1:-601 R0;0 01:-T’2150+ ;01>0/:2,0’7 8&; /-’/=’-:2&. &8 :50 -2; >;011=;0， R-:0; >;011=;0， 0880/:2,0 1:;011， 1&2’+08&;C-:2&. -.+ ,-;2-:2&. &8 R-:0; ,&’=C0( U-10 1:=+7 15&R1 :5-: :50 >;010.: C0:5&+ 21 12C>’0 -.+ >;-/:2/-’， -.+ :5-: :5012C>’2820+ C0:5&+ 21 1=2:-T’0 8&; =.1-:=;-:0+ 1&2’ R2:5 ;0’-:2,0’7 ’&R +06;00 &8 1-:=;-:2&. T=: .&: 1=2:-T’0 8&; =.1-:=;-:0+ 1&2’ R2:55265 +06;00 &8 1-:=;-:2&. +=0 :& :50 8-/: :5-: 8&; 1=/5 1&2’ :50 -2; >;011=;0 +2112>-:2&. ’-1:1 - ’&.6 >0;2&+ &8 :2C0(7(8 "#%)-： =.1-:=;-:0+ 1&2’； :R&B+2C0.12&.-’ >;&T’0C； :5;00B+2C0.12&.-’ >;&T’0C； 1&2’ /&.1&’2+-:2&.； 12C>’2820+ /-’/=’-:2&.C0:5&+非饱和土的固结要比饱和土复杂得多， 它的流动介质包括水和气， 复杂性主要在于气相的变形和流动。 气可压缩，可溶于水，体积与压力有关并受温度影响，渗透性不恒定，流动复杂；由于气的存在，水的渗透系数变化， 渗透性也相应复杂。 非饱和土固结仅一维问题就有 ?# 余个变量， 并有 ?# 多个方程，可联列求解。 如 J-;+0.［?］， V;0+’=.+ 等［!］提出 的方法。 W-X15-.-C=;:57 等［H］、 李锡夔等［$］、 陈正汉等［Y］、杨代泉等［K］建立了非饱和土的三维固结方程， 但方程较为复杂，求解也相当困难， 难以在工程中应用。实用化 （即简化）问题是非饱和土固结方程所面临的最突出的问题。已有不少学者致力于非饱和土固结方程简化方法的研究，这些研究大体有以下几类："假定气与水一起流动，将气和水看成是统一的混合流体，就一维固结问题建立单一的混合流体的消散方程［"!?#］， 所建方程比较简单、参数少，但主要适用于高饱和度的情况。 此外，不能计算吸力的变化。 #假定固结主要是排气过程，忽略饱和度和吸力的影响，如扬代泉方法［??］。 $假定固结主要是水压的消散， 如沈珠江方法［?!］。 该法还通过引入排气率， 在一定程度上反映了气压的消散过程。非饱和土固结过程中水和气都存在流动。 对于饱和度不太高的非饱和土，气压消散很快，水的流动非常缓慢。 <-5-;+Z&［?H］也曾指出， 在很多情况下， 超孔隙气压力的消散几乎是立即完成的。 据此本文在建立固结方程时假定可以忽略气的流动过程， 认为气压消散瞬间完成，再独立考虑水的流动，以简化计算。 但这并不是无视气的存在， 固结中仍然考虑气的压缩，考虑气的压力。 这样，非饱和土受荷后变形可分成 H 个过程： 初期压密过程、气压消散过程和继后固结过程。 可合理假定前 ! 个过程是瞬间完成的，其后水压缓慢消散。 下面仅就二维问题讨论固结方程的建立 （对三维问题思路是一样的）。?G??水利水电科技进展， !##"， !" （ !）9"*： #!Y!GH"GKHHY:;<)(*： 6=F &&/ > "?/ > %’&$$@： AABBC > &&/ > "?/ > %’