[发明专利]固结模型试验相似准则建立方法

权利要求书

1.一种固结模型试验相似准则建立方法，该方法是基于Terzaghi一维固结理论，采用原始场地土样即原型土进行模型试验相似常数理论推导，得到适用于模型试验的固结相似准则，该方法包括以下步骤：

(1)假定原始场地的土层厚度为H₁，模型土厚度为H₂，则几何相似常数C_l为:

式中：Z₁为原始场地取土深度，Z₂为模型槽取土深度；

(2)所述模型试验中，模型与原型采用同一种土，则此时模型土的重度等于原型土的重度而

其中：C_γ为土的重度相似常数，γ_原为原型土的重度，γ_模为模型土的重度，C_N为集中荷载的相似常数，由C_γ＝1得到公式(3)为

C_N＝(C_l)³ (3)

则面荷载的相似常数C_p为

(3)根据量纲相似准则，超静孔隙水压力与面分布力具有同样的量纲，根据量纲法推导得到孔压相似常数C_u为：

式中：u₁、u₂分别为原型孔隙水压力和模型孔隙水压力；

(4)根据固结微分方程解析解可得：

式中：u₁为原型孔隙水压力，u₂为模型孔隙水压力，P₁、P₂分别为原型面荷载和模型面荷载，T_V1为原型时间因数，T_V2为模型时间因数，H₁为原始场地的土层厚度，H₂为模型土层厚度，Z₁为原始场地取土深度，Z₂为模型槽取土深度；

由式(1)几何相似常数、式(5)孔压相似常数可得：

由式(7)确定原型与模型之间时间因数关系T_V1＝T_V2即：

式中：C_v1为原型固结系数，C_v2为模型固结系数，t₁为原型固结所需时间，t₂为模型固结所需时间；

因此，固结时间的相似常数C_t为

从而建立固结时间相似常数C_t、几何相似常数C_l与固结系数C_v之间的关系：

(5)根据Terzaghi一维固结理论在模型试验中的应用分析，提出时间相似常数修正系数ξ，令

由公式(9)推导：

式中：ξ为修正系数，C_t1为初始固结时间相似常数，C_t2为修正后的固结时间相似常数，

根据固结微分方程，建立了的模型试验相似准则。