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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(duì)干后者,基于以土力學(xué) (及十動(dòng)力學(xué))等為代表的基礎(chǔ)理論及應(yīng)用基礎(chǔ)理論。如前言所敘,土力學(xué)與土體工程學(xué)科的理論及,方法依然存在許多問題,就作者體會(huì)而言,概括起來大致可分為三個(gè)方面∶

(1)物理力學(xué)方面——主要表現(xiàn)為對(duì)土體性質(zhì)認(rèn)識(shí)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠;

(2)數(shù)學(xué)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。

巖土工程

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(xué)中目前仍未解決的關(guān)于獨(dú)立變量個(gè)數(shù)及非獨(dú)立變量之間關(guān)系問題,諸如∶何種條件下可能影響結(jié)果的量中起控制性作用的是哪些量? 哪些量是獨(dú)立的?獨(dú)立的量在數(shù)量上是否確定?共有多少?非獨(dú)立量之間存在何種關(guān)系? 這些量是如何相互影響 (本構(gòu))甚至導(dǎo)致本身發(fā)生質(zhì)的變化?在何種自然與外界條件下土體有何種物理(與化學(xué))力學(xué)響應(yīng)及演變?其中關(guān)于獨(dú)立變量個(gè)數(shù)的確定目前還做不到。特性問題則是土力學(xué)及土體工程學(xué)中的問題,即不同外界環(huán)境條件下土體本身性質(zhì)(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(gòu)關(guān)系及強(qiáng)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(xué)本身的困難。求解數(shù)學(xué)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(xué)方法處理———由于土的三相性與時(shí)空變異性特點(diǎn),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(xué)響應(yīng)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(duì)于土體來講完全是相對(duì)的,在許多情況下關(guān)鍵力學(xué)量不存在足夠高的連續(xù)性,甚至連應(yīng)力與應(yīng)變量的采用都存在概念上意義的喪失,求解結(jié)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(xué)而言,除了彈性力學(xué)等少數(shù)學(xué)科分支外,對(duì)于大多數(shù)復(fù)雜條件下土體工程中的力學(xué)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(shí)際是非適定性的。

數(shù)學(xué)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(yīng)力、應(yīng)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(fù)雜的實(shí)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(xué)中最簡單的彈性力學(xué)空間問題,15 個(gè)基本未知量用 15 個(gè)基本方程在某一定解條件下求解,是一個(gè)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(duì)于非彈性力學(xué)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(yīng)用于實(shí)際工程問題并指望有較好準(zhǔn)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(shè)的大力推進(jìn),其原因一方面是社會(huì)發(fā)展的驅(qū)動(dòng),另一方面則來自本領(lǐng)域土力學(xué)等學(xué)科在相當(dāng)程度上的支撐,盡管在很多情況下是粗糙的。

本文標(biāo)題:軟土地基加固理論的基本問題

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