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            軟土地基加固理論的基本問題

            發(fā)布日期:2022/1/27 19:46:43 來源:

            軟土地基加固理論屬于土體工釋理論范疇,而對干后者,基于以土力學 (及十動力學)等為代表的基礎理論及應用基礎理論。如前言所敘,土力學與土體工程學科的理論及,方法依然存在許多問題,就作者體會而言,概括起來大致可分為三個方面∶

            (1)物理力學方面——主要表現(xiàn)為對土體性質認識還遠遠不夠;

            (2)數(shù)學及分析工具方面——描述及分析方法依然存在難以克服的問題;

            (3)周圍及外界條件的非確定性。

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            上述的問題(1),主要又包含兩類問題∶基本問題與特性問題。

            基本問題主要是一般變形體力學中目前仍未解決的關于獨立變量個數(shù)及非獨立變量之間關系問題,諸如∶何種條件下可能影響結果的量中起控制性作用的是哪些量? 哪些量是獨立的?獨立的量在數(shù)量上是否確定?共有多少?非獨立量之間存在何種關系? 這些量是如何相互影響 (本構)甚至導致本身發(fā)生質的變化?在何種自然與外界條件下土體有何種物理(與化學)力學響應及演變?其中關于獨立變量個數(shù)的確定目前還做不到。特性問題則是土力學及土體工程學中的問題,即不同外界環(huán)境條件下土體本身性質(以及參數(shù))及其變化如何?這一問題的回答通常是非確定的。與之相伴的是其本構關系及強度理論描述的非客觀性。

            上述的問題(2),主要也包含兩類問題∶工具的不適合性與數(shù)學本身的困難。求解數(shù)學工具的不適合性,其表現(xiàn)如;①非確定性問題用確定性數(shù)學方法處理———由于土的三相性與時空變異性特點,土體工程問題呈現(xiàn)明顯的非確定性,而目前卻一般用確定性的求解方法來分析處理,自然存在由此帶來的許多問題;②)非線性問題用線性方法及工具描述——土體的力學響應一般是物理非線性與幾何非線性的,線性只是其特例,用線性方程描述非線性問題本身就帶來固有差別;③非連續(xù)性問題用連續(xù)性方法處理——連續(xù)性對于土體來講完全是相對的,在許多情況下關鍵力學量不存在足夠高的連續(xù)性,甚至連應力與應變量的采用都存在概念上意義的喪失,求解結果的非客觀性是可想而知的;④非適定性問題用適定性理論處理——就變形體力學而言,除了彈性力學等少數(shù)學科分支外,對于大多數(shù)復雜條件下土體工程中的力學問題,目前尚未能從理論上證明是適定性的,而在許多情況下實際是非適定性的。

            數(shù)學的困難,其表現(xiàn)又如;①非適定性問題描述的困難——由于解的存在性、唯一性與穩(wěn)定性都可能存在問題,如何求解分析是基本的困難;②非連續(xù)性問題描述的困難-—諸如連應力、應變等基本概念均基于連續(xù)性條件,非連續(xù)性問題的描述存在很大的局限性,更難以解決復雜的實際問題;③非線性問題及聯(lián)立微分方程組解析解求解的困難——即使變形體力學中最簡單的彈性力學空間問題,15 個基本未知量用 15 個基本方程在某一定解條件下求解,是一個適定性問題,但往往還采用逆解法或半逆解法或數(shù)值近似解法(如有限元法等);而對于非彈性力學問題,解析求解的難度是可以想像的,而其適定性沒有保證,期望數(shù)值近似解也常常令人困惑。

            上述的問題(3),主要是外界條件(特別是非自由面及非臨空面處)的非確定性,包括∶①荷載條件的非確定性;②位移邊界條件的非確定性;③水力邊界條件的非確定性;④)初始條件的非確定性。

            上述這些困難給我們帶來極大的挑戰(zhàn),也給試圖將理論方法應用于實際工程問題并指望有較好準確度的同仁帶來一定的打擊。但有意思的是,這些并不妨礙土體工程建設的大力推進,其原因一方面是社會發(fā)展的驅動,另一方面則來自本領域土力學等學科在相當程度上的支撐,盡管在很多情況下是粗糙的。

            本文標題:軟土地基加固理論的基本問題

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