摘要：綜合回顧了非線性固結理論的發展歷史，在此基礎上，討論了非線性固結理論的研究意義和理論基礎，對影響非線性固結理論發展的因素進行了分析。
　　關鍵詞：Terzaghi固結理論；非線性固結理論；本構關系；多場耦合
　　
　　1引言
　　土體固結理論主要是描述土體固結規律的數學模型及其解答。Terzaghi是最早研究土的固結問題的，1923年他對飽和土的一維滲透固結提出了固結模型。Terzaghi建立的一維固結理論奠定了現代土力學的基礎，但是其中的一些假設與許多工程實際并不相符，特別是當荷載較大且土的壓縮性也較大時，土體的變形具有明顯的非線性、大變形特點。
　　飽和軟粘土地基一維非線性固結理論的研究開始于20世紀60年代。Davis[1]等基于線性的關系，并假設豎向滲透系數與體積壓縮系數，得到固結系數在固結過程中為恒值的固結方程，并獲得了解析解。隨后Barden、Mesri[2]等采用有限差分法研究了一維非線性固結問題。謝康和等[3-9]先后給出了單層地基的非線性固結解的解析解和半解析解、雙層地基的非線性固結解、成層地基的非線性固結解。
　　2開展非線性固結理論研究的意義
　　在現行的固結理論中，采用的壓縮曲線為圖1中的曲線2，曲線2是研究人員為了簡化計算而假想出來的一條曲線，并不能真實地反映土體的壓縮特性。曲線1是經過室內土工試驗得到的軟粘土的曲線，反映土體的真實的壓縮特性，具有很強的非線性特性。
　　
　　圖1軟粘土的壓縮曲線
　　3非線性固結理論的理論基礎
　　3.1基本假定
　　非線性固結理論有以下主要假定：
　　（1）土體是完全飽和的正常固結土；
　　（2）土中滲流和變形是一維的；
　　（3）土中滲流服從達西定律；
　　（4）土顆粒和孔隙水都是不可壓縮的；
　　（5）土體固結變形是微小的，即小應變假定；
　　（6）圖2描述了固結過程中土的壓縮性的關系；
　　
　　圖2關系曲線
　　（7）圖3描述了固結過程中土的滲透性的關系；
　　
　　圖3關系曲線
　　對假定（6）和假定（7）的說明：本構關系是指自然界中一個作用與其產生的響應之間的關系。圖2反映了土體在受荷時孔隙比與荷載的關系，對應式（1）。圖3反映了土體滲透系數與孔隙比的關系，對應式（2）。以上兩個公式反映了非線性固結理論與傳統固結理論的重要區別。
　　(1)
　　(2)
　　（8）荷載服從關系曲線，即荷載不是一次驟然（瞬時）施加。
　　3.2對非線性特性的說明
　　Terzaghi固結理論是線性的，土的滲透系數隨著的增大而線性增大，可以用來反映、和三者之間的關系。而在非線性理論中，考慮到非線性，對三者的關系重新推導如下：
　　土的體積壓縮系數：
　　(3)
　　因此有：
　　(4)
　　式中，為初始土體體積壓縮系數。
　　由式（2）減去（1）可得：
　　(5)
　　進一步得到：
　　(6)
　　式中，，為初始土體滲透系數。
　　由和可以得到土體的固結系數：
　　(7)
　　式中，。
　　進一步推導可得到：
　　(8)
　　基于以上推導，可做如下分析：
　　（1）當，有，；
　　（2）當，有，；
　　（3）當，有，；
　　由以上分析可知，隨有效應力增大，和都會發生變化，且變小。由于，因此、和都是深度和時間的函數。由此可以總結出非線性一個重要的特征：土的各指標都是空間和時間的函數。
　　4非線性固結理論發展的影響因素
　　4.1工程實際情況
　　理論研究很大一部分是為工程服務的。固結理論是確定地基沉降的理論基礎，而地基沉降又是巖土工程中一個十分重要的問題，這需要能與工程更接近的理論來反映工程實際情況，同時工程又能給理論研究提供經濟保障。由于理論和工程存在著這種需求與被需求的關系，因此固結理論可以持續的發展。
　　4.2本構關系的發展
　　在固結理論中，有兩個重要的關系：孔隙比與荷載的本構關系和滲透系數與孔隙變化的本構關系。Terzaghi固結理論假定孔隙比與荷載是線性關系，滲透系數是個常數，這與實際情況不相符。非線性固結理論雖然考慮到了這個不足，用式（1）和式（2）來反映上述兩組關系，但也并不能完全反映所有土的真實本構關系。本構關系是影響固結理論發展的重要理論因素。
　　4.3多場耦合理論的發展
　　在Terzaghi固結理論和非線性固結理論中都有“土體是完全飽和的”的假定，這與土體是三相體的真實工況不完全相符。而現有的理論不能很好的反應這種三相體各相之間的關系，因此對固結理論的發展也有一定的阻礙。因此，如果能很簡潔明了的表達多場耦合的情況，對固結理論的發展會是個大的貢獻。
　　4.4計算機的發展
　　計算機的出現使人類生活發生了根本性的改變，當然對固結理論的影響也很深遠。固結方程的傳統求解都是采用解析解，求解析解的工作是很繁瑣的，而且隨著固結理論的發展，很多固結方程很難得到解析解。于是，研究人員便基于計算機程序提出了固結理論的數值解。計算機的發展給固結理論提供了一條新的研究思路。
　　5結語
　　天然地基土的實際分布情況和土體的力學性質是十分復雜的，但隨著研究人員對土的性質認識的深入，從線性固結到非線性固結，從飽和土固結到非飽和土固結，從一維固結到二三維固結，固結理論在不斷的完善，從而使固結理論更趨近實際。
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