基于分数阶Kelvin模型的饱和黏土一维流变固结分析

• 作者: 刘忠玉 杨强
• 来源期刊: 岩土力学
• 关键词: 流变固结 分数阶导数 Kelvin模型 Laplace变换 孔隙水压力 固结度
• 年，卷（期）: 2017,（12）
• 所属期刊栏目: 数值模拟
• 页码范围: 3680-3687,3697
• 页数: 9页
• 分类号: TU443
• 语种: 中文
• DOI: 10.16285/j.rsm.2017.12.036

摘要

引入基于Caputo分数导数的弹壶元件修正Kelvin模型,以描述饱和黏土的一维流变本构关系.沿用Terzaghi饱和土一维固结理论的假设推导流变固结方程,引入Laplace变换和基于Fourier级数展开的Laplace数值逆变换解法进行数值求解.通过与基于整数阶导数模型解析解的对比,证明数值解法的有效性.通过对文献中一维流变固结试验结果的模拟,验证修正Kelvin模型的适用性.然后分析弹壶元件中分数导数阶数和黏滞系数对地基流变固结进程的影响.计算结果表明,在固结开始相当长的一段时间内,孔隙水压的整体消散速度要快于Terzaghi一维固结理论,但在固结后期则会慢于后者;而且在整个固结过程中,地基沉降速率都要慢于后者.总体来看,地基沉降滞后于孔压消散,并且分数导数阶数越小或黏滞系数越大,这种现象就越明显,而且沉降稳定需要的时间越长.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	刘忠玉	郑州大学土木工程学院	85	1144	21.0	31.0
2	杨强	郑州大学土木工程学院	15	36	3.0	5.0