Abstract
固、液兩相間有交互作用存在的耦合情況在工程上相當地常見,特別是在 土壤力學裡土壤的壓密過程中。本研究主要即是應用有限元素方法並基於 三維壓密理論(three dimensional consolidation theory)來對一固、液 耦合系統中隨著時間而改變的結構/流體(structure/fluid)關係來加以分 析。土壤由於自身之重量或結構物等之載重,而使土壤孔隙中之水份徐徐 排出而產生的壓縮,其壓縮量會隨著時間的經過而遞增,此種承受靜態載重 的壓縮過程即稱之為壓密。本研究對此固、液耦合系統的性質做了如下的 假設:(1)土壤為一只含水之飽和土壤;(2)土壤顆粒及孔隙水份均為不可壓 縮;(3)流體之流動遵守達西定律;(4)土壤架構為均質性;(5)應力-應變關 係為一線性關係;(6)透水係數在整個壓密過程中保持不變;(7)土壤排水狀 況為表面單向排水。文中所考慮的系統為一集中載重(strip load)的半無 限空間彈性固體,而模擬其隨著時間而改變的位移及應力之分佈情形,並探 討Mandel-Cryer效應或稱為應力傳遞效應(stress transfer effect)及孔 隙壓力擴張效應(effect of pore pressure spreading)所代表的物理意 義。