本研究旨在考慮復合地基二維變形的前提下，采用解析理論和模型試驗的研究技術，克服現有復合地基固結理論中諸多不合理假定，推導能夠考慮樁體固結與變形之間協調關系、土體壓縮模量和滲透性非線性變化以及地基內的附加應力隨時間和深度同時變化等復雜條件下的復合地基固結的控制方程及其解答。并對復合地基在二維變形條件下的固結性狀進行室內試驗研究以驗證解析解的合理性。本項目采用解析理論和模型試驗的技術探索二維變形條件下復合地基的固結性狀，其研究成果不僅能為數值解答提供驗證，而且由于解析解簡單實用，也可以為工程實踐提供更為方便可靠的理論指導。本研究充分考慮復合地基的自身特點，使得研究成果更能反映復合地基的固結性狀。由于本研究項目引入了樁體內的徑、豎向組合滲流，并對樁體和土體均采用固結方程求解，所以研究成果更具普遍性，不僅適用于散體材料樁復合地基的固結，同時也適用于不排水樁復合地基的固結。

隨著我國經濟建設的發展和基礎建設規模的擴大，復合地基技術由于其良好經濟效益和成熟的施工工藝，在土木工程的各個領域中得到了越來越廣泛的應用。工程的大量應用推動了理論的發展。作為復合地基計算的重點和難點，對復合地基固結理論進行研究，對提高其設計和計算水平有著重要的理論指導意義。該項目以散體材料樁（包括碎石樁和砂井）復合地基和粘結材料樁復合地基為對象，對其固結理論從以下方面進行了研究： (1)對超靜孔壓影響下的碎石樁復合地基二維變形（即豎向變形和徑向變形）性狀進行分析，給出復合地基土體和樁體的體積應變、應力及位移等的解析表達式；然后，基于二維變形分析的結果，考慮土體內徑、豎向組合滲流以及擾動區土體水平向滲透系數3種變化模式，給出考慮外部荷載瞬時施加和單級施加兩種情況下的復合地基固結解。最后，對二維變形條件下的復合地基固結性狀進行分析。結果表明：傳統的不考慮二維變形特性的復合地基固結理論高估了地基的固結速率；復合地基樁–土應力比隨著地基固結逐漸增大，但和以往一維變形解預測的結果不同，其值并不會增大到樁–土壓縮模量比之值；跟一維變形解不同，瞬時荷載下考慮二維變形時的樁–土應力比在初始時刻并不等于0。 (2)在軟土地區，加載速率過快可能會導致地基快速失穩。這時，工程中采用荷載多級線性施加的方法可以減少此類事故的發生。鑒于此，假定外部荷載多級施加，同時附加應力沿深度線性變化，給出砂井地基徑、豎向耦合滲流固結解析解。同時考慮井阻作用和涂抹作用的影響。最后對砂井地基的固結性狀進行了分析，并對解的收斂性進行了討論。 (3)考慮了砂井地基在固結過程中土體滲透性和壓縮性的非線性變化，給出了外部荷載隨時間任意變化時的砂井地基徑向非線性固結普遍解答，并通過兩種簡單荷載下（瞬時荷載和單級荷載）的已有解答對本文解進行了驗證；然后給出了兩種加載形式，即多級荷載和超載預壓-卸載-再加載下的詳細解答；最后對地基在該兩種加載形式下的非線性固結性狀進了分析。 (4) 采用軸對稱固結模型，得到了粘結材料樁復合地基固結問題的控制方程，從理論上證明了粘結材料樁復合地基土體內只會產生豎向滲流，而且樁體施工擾動造成的土體徑向滲透系數變化對地基固結不產生影響。然后分別給出了外部荷載瞬時施加、外荷單級施加以及外部荷載單級施加且附加應力沿深度線性變化三種情況下的地基固結解析解，最后對粘結材料樁復合地基的固結性狀進行了分析。 2100433B

三向變形條件下的固結沉降計算法系由黃文熙所提出。本方法考慮了實際土體三向受力與三向變形條件，用三軸實測土的應力和應變關系。因此，本法是一種計及應力水平與應力路徑影響的計算方法。

假設地基中一點由于基礎荷重引起的附加正應力為

令，

按彈性理論，由

令上述二式

將上式代入

這就是三向應力狀態下垂直應變的表達式。

對于平面應變問題，

而地基沉降為：

圍海造陸是解決沿海地區經濟建設土地緊張的快速、經濟的方法。目前圍海造陸工程加固前吹填土為含水量高達120%以上、初始孔隙比為2.8以上的流塑態，屬欠固結土，欠固結吹填土在真空預壓加固過程中及加固后的本構關系、固結理論與天然沉積土存在較大區別。如何根據規劃標高確定吹填標高以及加固后吹填土地基的變形特性是目前工程中遇到的兩大難題，因此對填土加固前后固結變形理論的研究具有緊迫性，已成為國內外學者研究熱點；本項研究通過自主研發的抽真空三軸試驗設備和常規三軸儀對吹填土加固過程中及后期使用期的應力-應變關系進行試驗研究，建立吹填土不同狀態下的本構關系；利用滲流固結儀研究滲透系數和壓縮系數隨孔隙比、有效應力的變化規律，提出固結系數非線性的固結理論；建立吹填土流固耦合計算模型并在計算機上給以實現；通過真空預壓模型試驗對計算模型進行驗證。研究成果可豐富吹填土在土力學理論上的內容并對工程具有較大的指導意義。