三维固结（three-dimensional consolidation）是指土体在外荷载下三向排水、三向变形的固结过程，由比奥(M．A．Biot)于1941年提出三维固结理论。此理论涉及土的弹性应力-应变特性、平衡条件、变形协调条件和水流连续条件。联立解比奥微分方程，可得时刻t土体中一点的超静水压强和土骨架在x、y、z三个方向上的位移。按此理论，在恆定外荷载下土体内一点的总应力随固结过程连续变化，这是由于土的泊松比不断改变引起应力重分布所致。太沙基(K．Terzaghi)和伦杜利克(L．Rendulic)也提出过三维固结理论，但假设恆定外荷载下土内一点的总应力为常量，且只考虑了水流连续条件，所以该理论也称假三维固结理论或扩散方程理论。在实际工程中，软土地基的砂井加固便是三维固结问题。
基本介绍
- 中文名：三维固结
- 外文名：Three-dimensional consolidation
- 条件：孔隙水沿竖直、水平方向渗流
- 举例：软土地基的砂井加固
简介
当饱和粘性土内孔隙水不是竖直方向渗流，而在水平方向（辐射向）渗流，即是二维固结。若水的渗流不仅在竖直方向，同时也有水平方向渗流时，便构成了三维固结问题。三维固结理论有两种，一种是比奥（Biot. M.A）于1941年提出的“比奥固结理论”，称为“真三维固结理论”，另一种是太沙基（K. Terzaghi）提出，经伦杜利克（L．Rendulic）推广形成的太沙基—伦杜利克三维固结理论，称为“拟三维固结理论”，人们在一般情况下提到的三维固结理论都是指太沙基的三维固结理论。两理论解的显着差别是，前者出现曼代尔效应，即固结初期超静水压强先上升后消散的现象。用比奥理论解固结问题要藉助数值解法，但理论上比较严谨。
真三维固结理论
将弹性理论求解土体的应力和变形的方法与渗透水流连续条件相结合，建立偏微分方程所组成的固结方程组，可同时求解土体在固结过程中任意点的孔隙水压力和土体变形，常称为真固结理论。该理论由比奥于1941年提出，也称比奥固结理论。其求解非常複杂，一般需用数值法并藉助于电子计算机。
太沙基—伦杜利克固结理论
理论假设
（1）首先假定饱和粘性土地基内贯穿有若干个砂井，每个砂井汇集一个圆柱範围内的孔隙水；
（2）每个圆柱面顶面上的荷载是均布的和瞬时施加的；
（3）地基土仅有竖向压密变形；
（4）土的渗透係数k和压缩係数a是常量；
（5）加荷开始时，全部荷载均由孔隙水承受。
理论方程
太沙基—伦杜利克三维固结微分方程式如下：
式中：K—为各方向的渗透係数；
Cv—为固结係数；
rw—为水的容重；