任意荷载下双面半透水边界分数阶导数黏弹性饱和土层一维固结

基于Terzaghi一维固结理论，分析了考虑半透水边界条件的分数阶导数黏弹性饱和土层在随时间变化的任意荷载作用下一维固结问题。首先，应用Laplace变换联立求解饱和土层一维固结微分方程和分数阶Kelvin-Voigt黏弹性本构方程，推导出有效应力和沉降在Laplace变换域内的解析解，采用Crump方法进行Laplace逆变换，得到了时间域内的半解析解。然后将本文得到的半解析解分别退化为半透水边界条件下基于黏弹性假设的一维固结半解析解和双面透水边界条件下基于分数阶黏弹性假设的一维固结半解析解，结果与已有文献的半解析解相同，验证了本研究所提出解的可靠性。最后通过算例分别考察了半透水边界参数、分数阶黏弹性模型参数和荷载参数对饱和土层固结沉降的影响。研究表明，半透水边界条件参数、分数阶次与黏滞系数主要影响饱和土层固结的发展快慢，而饱和土层的最终沉降量主要受到土层压缩模量的影响；另外，饱和土层的固结规律与外荷载变化规律一致。