重塑黄土三轴蠕变特性研究及模型分析
软弱路基土体三轴蠕变试验及蠕变模型研究
软弱路基土体三轴蠕变试验及蠕变模型研究徐进;张家生;赵同顺;黄林冲【摘要】采用相同面积置换率的微小砂桩模拟地基处理效果,对地基处理后路基土进行三轴蠕变试验.依据路基土三轴蠕变试验,提出一个基于双曲线函数核的黏塑性元件模型,描述路基土的非线性黏塑性蠕变特征.与Burges元件模型串联建立非线性黏弹塑性蠕变本构模型,将模型扩展到三维状态并确定模型参数.研究结果表明:应力水平是影响地基土蠕变变形的主要因素,应力水平S=0.6为路基土体线性黏弹性蠕变和非线性黏弹塑性蠕变的临界值,当S<0.6时,路基土体土表现出线性黏弹性蠕变特征;当S>0.6时,表现出非线性黏弹塑性蠕变特征.%The triaxial rehological tests of equal replacement ratio treated embankment foundation soil with sand pile were executed. According to the experiment results, a Theological body based on hyperbola function was put forward to describe the non-linear viscous plastic rheological properties including the accelerating phase. The rheological body was allied with Burgers model in series to set up a new non-linear viscous plastic rheological model, which was expended to 3D and whose parameters were identified. The results show that the stress level S is the critical influencing factor of the rheological deformation properties. .$=0.6 is the critical stress level between linear viscoelastic rheological properties and non-linear viscous plastic rheological properties for the foundation soil. At the middle stress level (S<0.6), creep curves show the linear viscoelastic rheological properties. However, at the high stress level (0.6 <S) creep curves show the non-linear viscous plastic rheological properties.【期刊名称】《中南大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2011(042)010【总页数】7页(P3136-3142)【关键词】路基土体;非线性蠕变模型;蠕变特性;蠕变试验【作者】徐进;张家生;赵同顺;黄林冲【作者单位】中南大学土木工程学院湖南长沙 410075;中南大学土木工程学院湖南长沙 410075;中国矿业大学土木建筑学院北京 100083;中山大学工学院广东广州 510275【正文语种】中文【中图分类】TU472.3蠕变模型可以分为线性蠕变模型和非线性蠕变模型,许多学者对非线性模型进行了研究,如:韦立德等[1]根据岩石黏聚力在蠕变中的作用提出了一个新的SO非线性元件模型,建立了新的一维黏弹塑性本构模型;金丰年等[2]基于试验结果,结合传统线性黏弹性模型的分析,提出了非线性黏弹性模型;邓荣贵等[3]根据岩石加速蠕变阶段的力学特性,提出了一种非牛顿流体黏滞阻尼元件,将该阻尼元件与描述岩石减速蠕变和等速蠕变特性的传统模型结合,构成了新的综合蠕变力学模型;王来贵等[4]以改进的西原正夫模型为基础,利用岩石全程应力-应变曲线与蠕变方程中参数的对应关系,建立了参数非线性蠕变模型;徐卫亚等[5] 将提出的非线性黏塑性体与五元件线性黏弹性模型串联,建立一个新的岩石非线性黏弹塑性蠕变模型(河海模型)。
纤维加筋黄土的三轴蠕变试验研究
摘要摘要土的流变问题是岩土工程设计中普遍需要考虑的一个问题,土的流变效应是土体变形随时间变化的过程。
蠕变作为土的流变效应的一种,近年来已有大量学者参与研究,已有研究表明黄土具有明显的蠕变效应,纤维加筋黄土作为新型复合土,必然存在蠕变特性。
对于纤维加筋黄土的蠕变研究,不仅能对纤维加筋黄土的理论进行补充,还能对黄土地区地基改良技术做相应的实践指导。
本文采用了固结排水的试验方式,对杨凌某工地黄土进行了玄武岩纤维加筋黄土三轴剪切蠕变试验,通过对不同偏应力、初始含水率、加筋率和围压控制,分析了纤维加筋黄土的蠕变特性,模拟了纤维加筋黄土的蠕变经验方程。
研究表明:(1)黄土和纤维加筋黄土试样的蠕变变形均随着偏应力的增大而增大,都符合标准的蠕变曲线类型,可分为4阶段:弹性阶段、衰减蠕变阶段、蠕变稳定阶段与等速蠕变阶段。
在施加低水平偏应力时,土体先发生瞬时弹性变形,随着偏应力的升高,表现为衰减蠕变的趋势,偏应力达到某一临界值时,表现为蠕变稳定的过程,当偏应力增加到一定大小时,试样进入等速蠕变阶段。
(2)玄武岩的掺入,对黄土的蠕变变形抑制效果明显。
纤维加筋黄土的蠕变变形随着加筋率的升高先减小后增大,存在最优加筋率,本试验中以蠕变变形最小时加筋率0.25%为最优加筋率。
0.25%、0.50%、1.00%的加筋率的纤维加筋黄土相对于素土所减小的变形分别维持在31%、26%、19%左右,超过最优加筋率时,加筋效果随着加筋率的升高而减小。
(3)含水率对于黄土和纤维加筋黄土蠕变的影响效果显著,黄土和纤维加筋黄土的蠕变变形、蠕变速率、蠕变到达稳定阶段所用的时长都是随着初始含水率的升高而增大,纤维加筋黄土的加筋效果随着初始含水率的升高而减小,且在低偏应力下这种趋势表现得更为明显;围压对黄土和纤维加筋黄土的蠕变有一定影响,随着围压的升高,黄土和纤维加筋黄土的蠕变变形、蠕变速率均减小;纤维加筋黄土的加筋效果随着围压的升高而增大,这种趋势在高偏应力下更为明显。
土蠕变性质及其模型研究综述与讨论_王者超
。
因此,对于湿黏土,只有完成主固结过程后,真正 意义上的蠕变过程(有效应力保持不变)才开始出 现。 2.1.1 侧限蠕变性质 侧限条件下,湿黏土的压缩过程曲线通常用一 条两阶段曲线来描述 ,如图 1 所示。在 t ≤ tEOP 的 主固结阶段,是超孔隙水压力逐渐消散的过程;在
[9]
Type I EOP OC
[1, 6-8] [1-5]
设施建设规模逐渐扩大,隧道和边坡等土体结构的 长期变形问题引起了人们的重视。为了与工程需要 相适应,研究逐渐转向土的三维蠕变性质[3
-4,
13-14]
。
同时,在一些水电、能源等重大基础设施建设中, 人们迫切需要了解堆石、钙质砂、硅砂等砂质土的 长期力学性质。根据这些需要,与砂土蠕变性质相 关的研究也逐渐开展起来[15 蠕变微观机制研究[1, 6, 17, 21
[1, 5-6, 34, 41]
(1)
Singh 和 Mitchell 的研究还发现: 正常固结黏土 m 大
于 1.0,而超固结黏土则小于 1.0。此后,Bishop 和
Lovenbury[3]及 Tavenas 等[4]发现对于轻超固结黏土,
m 在蠕变开始阶段开始大于 1.0,但超过一定时间 后,变为小于 1.0。
lg t
′ <σz ′ , pc σz
Type II
NC
′ ≈σz ′ , pc σz
EOP
εz
Type III
t > tEOP 的二次压缩阶段,是土在常值有效应力作用
下继续变形的过程。图中, tEOP 对应于主固结的完 成, Cα = Δe Δ lg t 为二次压缩系数, e 为孔隙比。 此条件下, 试样的体应变、 剪应变和轴向应变相等。 早期的黏土侧限蠕变性质研究主要围绕二次压缩系 数展开。Ladd 和 Preston[10]研究发现:黏土的二次 压缩系数不受时间、试样厚度和分级加载系数比的
重塑黄土剪切屈服及破坏特性的真三轴试验
L UO Ai - z h o n g ,S HAO S h e n g - j u n
( 1 .I n s t i t u t e o f Ge o t e c h n i c a l E n g i n e e r i n g , Xi ’ a n Un i v e r s i t y o f Te c h n o l o g y , Xi ’ a n 7 1 0 0 4 8 , C h i n a ) 2 . B i i i e Un i v e r s i t y , B i j i e 5 5 1 7 0 0 , Ch i n a )
Ab s t r a c t :Th e s h e a r y i e l d s u r f a c e a n d d e s t r u c t i o n s u r f a c e o f t h e s o i l i s t h e b a s i s f o r i n v e s t i g a t i o n o f s o i l
冻结黄土三轴蠕变特性
摘 要:通过不同温度作用下冻结黄土的蠕变试验,得到了轴向应变、体应变随时间的变化关系。 结果表明:当应力水平较低时,冻 结黄土发生衰减型蠕变,轴向应变速率随时间延长逐渐降低,体积表现为体缩,体应变与时间大致呈线性关系,径向应变速率在零 附近波动,最终趋于零;当应力水平较高时,冻结黄土发生非衰减型蠕变,轴向应变速率随时间延长呈 U 形曲线变化。 各个蠕变阶 段轴向应变速率的大小和所占时间的长短与应力水平相关,体积表现为体胀,在蠕变非稳定和稳定阶段,体积随时间延长呈线性膨 胀,进入加速阶段后,体积随时间延长加速膨胀,体应变随轴向应变线性增大;径向应变速率在蠕变前两个阶段数值较小,数值在负 值处动态波动,进入加速蠕变阶段后,径向应变速率加速增大,试样鼓曲破坏。 最后,从蠕变速率的角度提出用蠕变速率法确定长 期强度。 关键词:蠕变试验;体应变;蠕变速率法;长期强度;冻结黄土 中图分类号:TU411.3;P642.13+ 1;TV16 文献标志码:A doi:10.3969 / j.issn.1000-1379.2019.02.032
Cold and Arid Regions Environmental and Engineering Institute, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000, China) Abstract: Through the creep tests of frozen loess under different temperatures, the creep curves of the axial strain⁃time and volumetric strain⁃ time were analyzed. The results show that when at low stress levels, the sample exhibits an attenuation creep, the axial strain rate decreases gradually with time. Volume shrinks and volumetric strain with time is roughly linearly dependent. The radial strain rate fluctuations approach zero, eventually reaching zero. When at high stress levels, the sample exhibits a non⁃attenuation creep, the axial strain rate curve with time is U⁃shaped and the axial strain rate and the length of time of each the stage of the creep stage are associated with stress level. Volume ex⁃ pands, and linearly expands with time in unstable stage and stable stage of creep; volume expansion rate accelerates over time during the ac⁃ celeration stage, volumetric strain increased with axial strain linearly; the radial strain rate is lower and numerical dynamic fluctuations stay negative at the first two stages; after the creep enters the accelerated creep stage, the radial strain rate increases, and the sample buckles and fails. Finally, from the perspective of creep rate, the creep rate method to determine the long⁃term strength is put forward. Key words: creep test; volumetric strain; creep rate method; long⁃term strength; frozen loess
高塑性土蠕变破坏的新模型
高塑性土蠕变破坏的新模型毕港;韦健飞;牛红梅;秦秋文【摘要】提出一个新的表征高塑性土蠕变破坏的模型.基于常规三轴试验得到土的归一化特征曲线和三轴蠕变试验得到n值应力水平曲线后,可以预测任何应力水平下的蠕变破坏时间;并得出如下结论:土体存在一条归一化特征曲线来表征其直到峰值应力前的应力应变行为,该曲线能辅助确认蠕变试验中的峰值应力和临界应变;模型在双对数轴上是一条直线,其斜率为n值;且不同应力水平下n值基本相同,n值可被认为是土的黏土指标;任何应力水平下土体都可能蠕变破坏,只是所需的时间长短不同,土体蠕变破坏的依据是蠕变累积应变超过临界应变.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2016(016)023【总页数】6页(P53-58)【关键词】蠕变破坏;模型;归一化特征曲线;n值;临界应变【作者】毕港;韦健飞;牛红梅;秦秋文【作者单位】Department of Civil Engineering,Texas A&MUniversity,77843,USA;重庆联盛建设项目管理有限公司,重庆401122;广西交通科学研究院,南宁530007;广西交通科学研究院,南宁530007;广西交通科学研究院,南宁530007【正文语种】中文【中图分类】TU449高塑性土在美国德州非常普遍,且美国德州交通部在支挡结构设计中大量使用了土钉墙。
而美联邦土钉墙规范中提及土钉墙也许并不适用于高塑性土中(因蠕变),然而并未交待原因或提供支撑论点的论据,因此有了此项针对高塑性土蠕变行为的研究[1]。
岩土领域的第一次做蠕变实验是由Casagrande and Wilson[2]于1951年完成的,他发现无扰动原状黏土在一定应力水平下蠕变并最终破坏,该应力值显著小于通过常规三轴试验得出的剪切强度值。
自此后的数十年,不同学者对土的蠕变行为展开了大量的研究,并可分为三类:蠕变破坏的应力阈值、蠕变破坏的临界应变、预测蠕变破坏的模型。
预压作用下重塑软土蠕变特性试验研究
第 4 期水 利 水 运 工 程 学 报No. 4 2023 年 8 月HYDRO-SCIENCE AND ENGINEERING Aug. 2023 DOI:10.12170/20220129002王金龙,胡立健,陈建绮,等. 预压作用下重塑软土蠕变特性试验研究[J]. 水利水运工程学报,2023(4):122-129. (WANG Jinlong, HU Lijian, CHEN Jianqi, et al. Experimental study on creep behavior of reconstituted soft clay considering preloading effect[J]. Hydro-Science and Engineering, 2023(4): 122-129. (in Chinese))预压作用下重塑软土蠕变特性试验研究王金龙1,胡立健2,陈建绮2,潘坤2(1. 中铁十六局集团北京轨道交通工程建设有限公司,北京 101100; 2. 浙江工业大学土木工程学院,浙江杭州310023)摘要: 杭州地区滨海软黏土具有含水量高、强度低和压缩性高等特点,研究其固结蠕变特性对保证构筑物地基稳定具有重要意义。
利用GDSAOS全自动固结仪对杭州重塑软黏土展开了一维固结蠕变试验,分析前期预压对土体蠕变特性的影响。
试验结果表明:不同加荷比或不同预压条件下,土体蠕变变形量均随加载而逐渐减小;应变与孔隙比时程曲线具有类似发展规律,在应力施加100 min后主固结基本完成,进入次固结阶段;次固结系数与固结压力、预压条件和加荷比均有关,加荷比越小,次固结系数在后期加载中的增长越明显;在相同加载模式下,预压荷载越大,次固结系数在分级加载前期的值越小。
这表明可通过施加预压荷载增大土体的固结度,以提高实际工程中软土地基的稳定性。
关 键 词:重塑软黏土;蠕变;加荷比;预压中图分类号:TU411 文献标志码:A 文章编号:1009-640X(2023)04-0122-08软黏土具有含水量高、强度低和压缩性高等特点,导致软土地区的建筑物易产生过大沉降。
重塑饱和黄土K0固结三轴试验研究
通过称 量所装 试样 质量 反算 其 干 密度 ,直 至满 足试 验要求 。 2 . 2 试件尺寸
土体 在某 一深 度 所对 应 的应力 状态 ,具 有重 要 为 1 2 . 4~
0 引 言
2 试 验方案设计 2 . 1 试 样制备
土是 一 种多 孔 、多相 、松 散 的 堆 积物 ,土工
问题复杂 ,室 内土 工试 验 应忽 略 次 要影 响 因素 ,突 出主要影 响 因素 。在土 的三 轴试 验 中 J ,土 固结 的 方 法常采用各 向等压 固结 ,即试 件在 围压 o r 下 进行
固结 。围压 是 用 静 水 压 力 通 过 橡 皮 膜 向试 件 施
加 ,试件为 各 向等 压 应 力 状 态 , 即 =I T : :=
。
固结完成 ,轴 向加载直 至破坏 。 而天 然土 体一 般 认 为 处 于 固结 状 态 ,试
件 固结 状态 不 同 ,应 力 、应变 和孔 隙水 压力 也 会有 差异_ 3 ] ,从 而影 响试 件 在轴 向加 载过 程 中的渗 透及
的试件 ,其 轴 向应 变越 大 ;不 同加 载速 率 下 ,土样 侧 压力 系数 与 轴 向应 变的 关 系曲线 趋势基 本
一
致 ;加 载速率不 同 ,试件侧压 力 系数 的稳定值也 不 同,但仅 在一定 范围 内变化 。 关键 词 :g o固结 ;加 载速率 ;饱 和重塑黄 土 ;侧压 力 系数 ;孔 隙水压力 中图分 类号 :T U 4 1 1 . 7 文献标 志码 :A 文章编 号 :1 0 0 3— 8 8 2 5 ( 2 0 1 7 ) 0 2— 0 0 7 5— 0 4
( 长 安 大 学 ,西 安 7 1 0 0 6 4 )
不同压实度重塑黄土持水特性和渗透特性试验研究
摘要摘要近年来,黄土地区基础设施工程应“一带一路”、“西部大开发”等国家战略而大量开展,典型的工程有延安新区、兰州削山造城等。
其在建设及运营过程中,遇到的工程问题愈来愈多。
如延安削山造城工程中重塑黄土填方区沉降变形尚未稳定同时由于施工水平的差异导致一些区域压实度不够而存在地基潜在湿陷的问题。
黄土地基增湿过程与土体的持水特性和渗透特性有关。
本文在已有的基础上进一步探究不同压实度非饱和黄土的持水性和渗透性问题。
主要工作和研究成果如下:(1)为了研究不同压实度重塑黄土持水曲线,采用自制低吸力测试装置、张力计和GDS非饱和土三轴仪等仪器测定不同压实度重塑黄土持水曲线,并应用VG模型和基于VG模型考虑变形效应的持水曲线模型分别对单一压实度持水曲线拟合和所有压实度持水曲线拟合,得到模型参数并分析预测精度。
结果表明:采用多手段测试持水曲线的方法是可行的;不同压实度黄土VG模型拟合函数中进气值发生变化,而控制持水曲线变化速率的n除高压实度外都很接近,为考虑变形效应的持水模型函数形式提供了试验依据;基于VG模型考虑变形效应的持水曲线模型在预测不同压实度持水曲线方面具有足够的精度,可以用于具有不同压实度黄土填方中的持水曲线预测。
(2)应用变水头法和常水头法测定了不同压实度重塑黄土的饱和渗透系数,并进行对比分析,得出饱和渗透系数从低压实度到高压实度逐渐减小,在一定压实度范围内,随压实度增加加速减小。
(3)根据室内一维竖直土柱浸水饱和和积水入渗试验,结合改进的浸润峰前进法获得了不同压实度重塑黄土在不同吸力下的非饱和渗透系数,基于VG模型间接法计算得到的非饱和土渗透系数函数能较好地预测高压实度非饱和渗透系数随吸力的变化关系,对预测低压实度试样非饱和渗透系数与吸力关系存在一定的误差。
应用Zhai和Rahardjo(2015)提出的基于土体孔隙分布的饱和渗透系数方程和相对渗透系数方程预测出杨凌黄土在低压实度下的饱和渗透系数和相对渗透系数。
固化黄土力学特性三轴试验研究刘
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土固化中,并探讨了这些固化剂对黄土的强度、渗透
2.
1 围压对固化黄土力学特性的影响
图 1 给出了掺量 3% 和 5% ,
7d 龄 期 的 试 样 在
等 [25]先后从宏观与微观的层面入手,探 讨 了 木 质 素
很明显,不同围压下 固 化 土 的 应 力 应 变 曲 线 呈 现 应
对黄土的固化作 用. 值 得 注 意 的 是,上 述 研 究 中 土
1160.
DOI:
10.
20000/
1000
G
j.
0844.
20221027005
LIU Zhongyu,
ZHUShaope
i,
ZHANGJ
非饱和重塑黄土的力学特性研究
非饱和重塑黄土的力学特性研究非饱和黄土的强度特性比一般的粘性土更为复杂,其强度是黄土抗剪能力的量度,同时也是黄土边坡工程、地基工程和洞室工程设计计算的重要参数。
文中以陕西杨凌地区的黄土为对象,通过三轴不固结不排水实验研究不同围压、不同干密度对非饱和重塑黄土强度特性的影响。
依据实验所得的数据,确定每组土样的强度指标c、φ 值,找出土样的抗剪强度随干密度的变化规律。
标签:非饱和黄土;常规三轴试验;含水率;干密度1、研究背景和意义黄土在我国分布较广,主要分布在黄河流域,是一种区域性特殊土,分布面积大约占国土面积的 6.6%。
黄土是一种特殊的第四纪陆相松散堆积物,覆盖了我国西北、华北等地区64万km2的疆土。
位于西北地区的杨凌黄土,在干旱、半干旱及地下水深埋条件下,通常处于非饱和状态。
近几年来,包括国内外许多学者已经在非饱和土理论研究方面取得了比较大的进展。
从黄土的主要工程力学性质:渗透性、动力特性、压缩变形特性和黄土剪切强度特性等方面做了大量研究,取得了一定的成果。
但是,正如沈珠江院士指出的“非饱和土力学的发展已经到了从量的积累到质的飞跃的关键时刻”。
非饱和土理论的不断发展为解决非饱和黄土的工程问题也开辟了一条新的途径。
目前,关于非饱和土的强度理论与本构模型是研究非饱和土力学的难点,至今对黄土动力特性研究的主题仍然是土的动力学的三大基本课题,即为黄土的震陷与动变形,黄土的动强度与液化和黄土的动应力-应变关系(含动力特性参数)问题。
2、研究思路及内容采用常规三轴剪切试验,对陕西省杨凌区黄土采用不固结不排水方法(UU)进行抗剪强度的研究。
分别控制重塑黄土的含水率和干密度ρd,研究其抗剪强度的变化规律。
初步拟定土样含水率为13%,干密度ρd为1.3g/cm3、1.4 g/cm3、1.5 g/cm3、1.6 g/cm3的土样。
共4组,每组3个土样,每组土样施加的围压为100kPa、200kPa、300kPa,剪切速率为0.18mm/min。
重塑黄土剪切屈服及破坏特性的真三轴试验
重塑黄土剪切屈服及破坏特性的真三轴试验罗爱忠;邵生俊【摘要】The shear yield surface and destruction surface of the soil is the basis for investigation of soil engineering. True tri-axial experiment on remolded loess was employed to test and analyze the shear stress-strain curves of remolded loess with different moisture, consolidation stress, and ratio of middle stress to principal stress. According to the test result, the variation pattern of the shear yield surface and destruction surface was further analyzed with the strain as the condition. The analysis showed that in condition of definite moisture, the destruction surface on identical π-plane of the remolded loess with different initial consolidation stress would tend to be identical; in condition of definite initial stress, the shape of destruction surface of the remolded loess with different moisture would basically be similar on identical it-plane. Along with the increase of the moisture, the destruction surface would gradually contract inward and its curved shape would basically be similar and its strength lines on the meridian plane would all exhibit straight and intersect at an identical point on p-axis, namely the strength destruction surface of remolded loess with different moisture would be a curved cone. It could be found by comparing the yield surfaces on the π-plane in different condition of strain that the yield surfaces and destruction surfaces exhibited their similarity.%岩土体的剪切屈服和破坏面是岩土工程研究的基础.利用重塑黄土的真三轴试验,测试分析不同含水量重塑黄土在不同固结应力、不同中主应力比条件下的剪切应力-应变曲线.依据测试结果,以应变为条件进一步分析剪切屈服面和破坏面的变化规律.分析表明:一定含水量条件下,不同初始固结应力重塑黄土在同一,r平面上的破坏面趋于一致;在一定的初始应力条件下,不同含水量重塑黄土在同一π平面上的破坏面形状基本相似,随着含水量的增大,破坏面逐渐向内收缩,但曲面的形状基本相似;子午平面内不同含水量重塑黄土的强度线均呈直线,且交汇于p轴的同一点,即不同含水量重塑黄土的强度破坏面为具有同一顶点的曲面锥;通过不同应变条件下π平面上屈服面的比较可以看出,各屈服面与破坏面具有相似性.【期刊名称】《兰州理工大学学报》【年(卷),期】2013(039)002【总页数】5页(P136-140)【关键词】重塑黄土;真三轴试验;屈服;破坏【作者】罗爱忠;邵生俊【作者单位】西安理工大学岩土工程研究所,陕西西安710048【正文语种】中文【中图分类】TU411.3岩土材料的屈服和破坏是岩土工程研究中的关键问题.从1773年摩尔提出摩尔库伦强度准则以后[1],许多学者研究了岩土材料的屈服特性[2-8].土受荷作用后,由弹性状态发展到弹塑性状态,其应力-应变所服从的条件为屈服条件.剪切变形充分发展,即产生塑性破坏,其应力-应变所服从的条件为破坏条件.如果以应变为参变量,则屈服条件就仅是应力的函数,在应力空间可以绘出屈服面.最初出现的屈服面称为初始屈服面,随着塑性变形的发展,在应力或应变空间中变化的屈服面称为后继屈服面.对于理想塑性材料,应力状态点一旦达到屈服面,即产生持续的塑性流动,屈服面也就是破坏面;对于硬化型材料,应力状态点达到初始屈服面即产生塑性变形,随着塑性变形的发展,屈服面也在不断变化.塑性变形发展最终使得材料破坏,应力状态点达到破坏面.以往,把土材料视为理想弹塑性材料,即在屈服破坏之前土材料呈线性变形体,初始屈服面也就是破坏面.因而,试验研究重点是破坏时的应力状态及其在应力空间中的描绘,破坏应力状态点形成的一个面就叫做破坏面.针对土材料,已建立的描述破坏面的强度准则有广义的米塞斯准则、摩尔-库仑准则[1]、拉德-邓肯准则[6]、松岗元-中井准则[7-8]、双剪应力准则[9-10]、三剪应力准则[11]等,部分学者对这些准则进行了系统分析和总结[11-12].本文利用重塑黄土的真三轴试验,测试分析不同含水量条件下重塑黄土在不同固结应力、不同中主应力比条件下的剪切应力-应变关系.依据测试结果,以应变为条件进一步分析剪切屈服面和破坏面的变化规律.1 重塑黄土的真三轴试验1.1 试验仪器及试验土样试验仪器采用西安理工大学真三轴仪[13](图1),它具有轴向刚性板加载、侧向双轴液压柔性囊加载的三向加载方式,侧向双轴相邻液压囊之间采用径向弹性伸缩、平面弹性转动的薄壁刚性板有效隔离技术,伺服步进电机驱动滚珠丝杆推进活塞产生压力的液压与体变控制器独立施加三向主应力的自动控制系统.该真三轴仪通过轴向刚性接触加载、水平面双向柔性面接触液压加载,能够独立控制三向主应力以及剪切过程轴向的变形速率,测试三向主应变.利用该真三轴仪,进行了含水量12%、18%、22.4%及26%重塑黄土在固结围压50、100、150 kPa,中主应力比0、0.25、0.5、0.75、1.0条件下的试验.试验土样为Q3黄土,取自西安市南郊,取土深度8.5~10.0 m.黄土的塑性指数19.6.图1 新型压力室真三轴仪Fig.1 True tri-axial apparatus with new pressure cell 1.2 试验结果图2给出了同一固结围压、不同中轴应力比b值应力路径条件下,不同含水量重塑黄土的应力-应变测试曲线.从图2可以看出,在不同的应力条件下,重塑黄土的应力-应变关系曲线从弱软化型曲线过渡到强硬化型曲线.依据不同固结压力、不同应力路径的应力-应变关系曲线,就可以确定不同应变水平的屈服面以及破坏应变条件下的破坏面.图2 不同含水量重塑黄土的应力-应变Fig.2 Stress-strain of remolded loess with different moisture2 重塑黄土的剪切屈服特性2.1 偏平面上的屈服线图3 b=0时偏平面上的屈服线Fig.3 Yield line in bias plane when b=0图3给出同一应变条件(ε1=10%)下偏平面上的屈服线.从图3可以看出,在偏平面上,在不同的初始含水量条件下,屈服曲线基本呈线性变化;同时也表明,重塑黄土的剪切破坏面为一簇锥面,随着初始含水量的增加,剪切破坏时的应力比逐渐降低,锥面向内收缩.2.2 π平面上的剪切屈服线2.2.1 相同固结应力和含水量条件下重塑黄土π平面上的屈服线依据一定应变条件下偏平面内剪切屈服线呈线性变化,可以得到剪切应力-应变曲线在同一应变条件下的应力状态确定给定球应力π平面上的应力状态点,从而能够分析不同含水量重塑黄土π平面上的屈服线.图4、5给出固结围压为50、100 k Pa,不同含水量重塑黄土在不同应变条件时(p=300 k Pa)π平面上的屈服线.从图中可以看出,不同重塑黄土π平面上的屈服线随着应变的增长,逐渐向外扩展,且具有相似性;同时也说明重塑黄土的强度屈服具有一致性.对于重塑黄土,以往假定屈服面与破坏面相似的方法是适用的.2.2.2 相同固结围压,不同含水量重塑黄土π平面上的屈服线图6给出初始固结围压50、100、150 kPa,球应力300 k Pa时π平面上不同初始含水量重塑黄土轴向应变5%的屈服线.从图6中可以看出,初始含水率不同,平面上的屈服线形状不完全相同;随着初始含水率的增大,屈服线逐渐向内收缩.可见,非饱和土含水量的变化对其剪切屈服面的影响较大.分析认为由于含水率的增大,重塑黄土颗粒间的基质吸力减小,宏观上表现为重塑黄土强度的降低.图4 重塑黄土固结围压π平面上的屈服线Fig.4 Yield line of remolded loess with consolidated circumferential pressure onπ-plane图5 π平面上的屈服线Fig.5 Yield line onπ-plane图6 不同含水量重塑黄土π平面的屈服线Fig.6 Yield line of remolded loess with different moisture onπ-plane3 重塑黄土的强度破坏面3.1 偏平面上的破坏线依据同一中轴应力比的真三轴试验结果,可以分析得到偏平面上破坏应变破坏线(轴向应变达到15%为标准).如图7所示,给出初始含水量为12%、18%、22.4%和26%时重塑黄土中轴应力比为0偏平面上的破坏应力点.从图7中可以看出,不同初始固结围压条件下中主应力比b=0的破坏应力点在偏平面上也呈现线性变化的特征;这些破坏曲线最终都交于一点.图7 b=0时偏平面上的破坏线Fig.7 Destruction line on bias plane when b=03.2 π平面上的剪切破坏线3.2.1 相同固结应力、不同含水量重塑黄土π平面上的破坏线依据真三轴试验测试的应力-应变曲线,以轴向应变15%为破坏标准,可以分析不同含水量重塑黄土的应力空间强度破坏面.图8给出固结围压为50、100、150 k Pa,不同含水量重塑黄土在球应力300 k Pa时π平面上的破坏线.湿度对非饱和重塑黄土强度特性具有显著的影响,基于重塑黄土的真三轴试验结果,研究它的强度规律对于工程建设具有重要意义.通过同一固结围压下不同含水量重塑黄土的试验结果得到同一球应力下π平面上的破坏面.可以看出,含水量的变化,使得重塑黄土强度在π平面上的破坏轨迹具有一定的差异性;随着含水量的增大,破坏轨迹曲线逐渐向内收缩,说明随着含水率的增大,对于黄土,其强度具有显著地降低;另外,从图中还可以看出,不同的含水量变化条件下,重塑黄土在π平面上的破坏轨迹具有相似性.3.2.2 相同含水量,不同固结围压重塑黄土π平面上的破坏面图9描述了相同含水量,不同固结压力条件下重塑黄土π平面上的破坏面.从图9可以看出,在相同的球应力水平条件下,如果初始含水量一定,初始固结围压的大小并不会改变其在π平面上的破坏面的形状和大小.可以认为,在小于150 kPa固结压力范围内,固结压力并不会影响该类黄土的破坏强度条件.在剪切过程中,随着应变的发展,土的结构性迅速发挥,次生结构的压硬性表现出抵抗力外力的作用,应力比的增长趋缓,应变较大时,土内部的结构调整已经基本完成,宏观上就表现为试样土样的整体变形及强度破坏轨迹趋于一致.3.3 重塑黄土在三维应力空间的强度条件分析以往,黄土强度条件的研究主要集中在中轴应力比为0的偏平面内,即一般只研究在常规三轴应力条件下的强度特性,并据此提出黄土的破坏面.邢义川[14]通过非饱和黄土的真三轴试验研究了强度破坏面,并建议描述黄土强度破坏面在三维应力空间中变化的π平面形函数.基于试验结果,在三维应力空间比较分析测试结果与常用强度准则.从图10可以看出,重塑黄土π平面上的破坏面在Mohr-Coulomb条件和Matsouka-Nakai条件之外,广义Mises条件之内.三轴挤伸时的强度与三轴压缩时的强度之比K处于Mohr-Coulomb条件的K值和广义Mises条件的K 值之间;同时,还表明邢义川提出的形状函数很好地模拟了本文所研究的重塑黄土的强度. 图8 不同含水量重塑黄土π平面上破坏线Fig.8 Destruction line of remolded loess with different moisture onπ-plane图9 重塑黄土的破坏面Fig.9 Destruction surface of remolded loess图10 破坏应力点与破坏准则的比较Fig.10 Comparison between destruction stress point and destruction criterion4 结论在重塑黄土真三轴试验的基础上,分析初始应力状态和含水量变化条件下重塑黄土的剪切屈服和强度变化规律.试验表明:一定含水量条件下,不同初始固结压力的重塑黄土在同一π平面上的破坏面趋于一致;在一定的初始压力条件下不同含水率条件的重塑黄土在同一π平面上的破坏面形状基本相似,随着含水量的增大破坏面逐渐向内收缩,但曲面的形状基本相似;偏平面内不同含水量重塑黄土的强度线均呈直线,且交汇于p轴的同一点,即不同含水量重塑黄土的强度破坏面为具有同一顶点的曲面锥;通过不同应变条件下π平面上屈服面的比较可以看出,各屈服面与破坏面具有相似性;通过对π平面上破坏面的拟合分析,重塑黄土的破坏面较好的符合邢义川提出的破坏面形状.本文得到毕节学院自然科学基金(200903)的资助,在此表示感谢.参考文献:[1]HEYMAN J.Coulomb’s memoir on statics[M].Cambridge:Cambridge Univ Press,1972.[2] HVORSLEV M J.Physical properties of remoulded cohesive soils [M].Vicksburg Miss:Waterways Experimental Station,1937.[3] ROSCOE K H,SCHOFIELD A N,WROTH C P.On the yielding of soil [J].Geotechnique,1958,8(1):22-53.[4] ROWE P W.The stress-dilatancy relation for static equilibrium of an assembly of particles in contact[J].Mathmatical and Phsical Science,1962,269:500-527.[5] MOGI K.Failure and flow of rocks under high triaxial compression [J].J Geophys Res,1971,76:1255-1269.[6] LAD P V.Elastoplastic stress-strain theory for cohesionless soil with curved yield surfaces[J].Int J Solids Struct,1977,13(1):63-76.[7] MATSUOKA H,NAKAI T.A new failure criterion for soils in three-dimensional stress [C]//Proc Conf on Deformation and Failure of Granular Materials.Edmonton,Canada:[s.n.],1982:253-263.[8] MATSUOKA H,SUN D.Extension of spatially mobilized plane(SMP)to frictional and cohesive materials and its application to cemented sands [J].Soils Found,1995,35(4):63-72.[9]俞茂宏.双剪理论及其应用[M].北京:科学出版社,1998.[10] YU Maohong,ZAN Yuewen,ZHAO Jian,et al.A unified strength criterion for rock material[J].International Journal of Rock Mechanicsand Mining Sciences,2002,39(8):975-989.[11]郑颖人,高红.岩土材料基本力学特性与屈服准则体系[J].建筑科学与工程学报,2007,24(2):1-5.[12]沈珠江.关于破坏准则及屈服函数总结[J].岩土工程学报,1995,17(1):1-8.[13]罗爱忠.新型真三轴仪的调试及重塑黄土强度变形特性的试验研究[D].西安:西安理工大学,2008.[14]邢义川,谢定义,李振.非饱和黄土破坏准则[J].工程力学,2004,21(2):167-172.。
滑坡滑带土蠕变特性及其模型研究综述与展望
| 工程前沿 | Engineering Frontiers·34·2020年第14期基金项目:深圳市地质灾害防治管理工作现状及对策研究作者简介:王明龙,男,博士,高级工程师,研究方向:岩土工程,地质灾害发生机理及防灾减灾技术。
滑坡滑带土蠕变特性及其模型研究综述与展望*王明龙1,2(1.深圳市不动产评估中心,广东 深圳 518040;2.深圳市地质环境监测中心,广东 深圳 518040)摘 要:滑带土是滑坡滑动过程中形成的特殊岩土体,其蠕变特性是滑坡动态演化过程的直接反应。
文章主要从滑坡滑带土蠕变影响因素(含水率、围压、应力水平等)和蠕变模型两个方面对滑坡滑带土蠕变试验进行了总结,并对今后滑坡滑带土蠕变试验的研究进行了展望,以期为后续的研究工作奠定基础。
关键词:滑坡;滑带土;蠕变试验;蠕变模型中图分类号:P642.22;TU411 文献标志码:A 文章编号:2096-2789(2020)14-0034-03 滑坡是一种常见的全球性的地质灾害,也是我国最主要的地质灾害之一。
1995年以来,全国范围内滑坡造成的年均死亡人数已连续多年超过1000人[1];在2008年汶川地震中,由滑坡等地质灾害造成的死亡人数就约达2万人[2];2019年,贵州水城“7•23”特大山体滑坡造成近1600人受灾,43人死亡,21幢房屋被埋,直接经济损失达1.9亿元。
滑坡灾害常常中断交通、堵塞河道、掩埋村庄、摧毁工厂、破坏农田,给人们的生命财产造成极大的损失,同时也给工程建设带来了严重的影响。
因此,对于滑坡的研究具有十分重要的意义。
在传统土力学研究中,土通常被看做线性弹性体,随着土力学的逐步发展,研究人员把土假定为非线性弹塑性体来研究。
无论是弹性体还是弹塑性体,其本构关系都是应力应变关系,而岩土体的蠕变则是在应力应变关系的基础上考虑到了时间的因素。
岩土材料的蠕变是指在固定应力不断作用下,岩土体的变形随时间而不断增长的过程[3]。
延安新区Q3原状与重塑黄土的湿载变形特性及结构性研究
延安新区Q3原状与重塑黄土的湿载变形特性及结构性研究延安新区Q3原状与重塑黄土的湿载变形特性及结构性研究引言黄土是中国特有的一种土壤,其在工程建设中广泛使用。
延安新区作为中国西部地区的重要发展区域,对黄土的研究具有重要意义。
本文主要从延安新区Q3黄土的原状和重塑态出发,研究其湿载变形特性和结构性,以期对工程建设中的黄土处理提供科学依据。
1. 延安新区Q3黄土的原状特性黄土是由风化作用下的岩石颗粒经多次沉积、氧化还原和水分作用等过程形成的一种特殊土壤。
延安新区的Q3黄土主要由粉砂质黄土和细砂质黄土组成。
在原状下,Q3黄土具有以下特性:1.1 颗粒组成及分布延安新区Q3黄土的颗粒主要由石英、长石、云母、伊利石等矿物组成。
其中,石英和长石颗粒占主导地位,并且粒径分布较广,从0.001 mm到0.1 mm不等。
1.2 孔隙结构Q3黄土中具有不同大小的孔隙,包括微孔、介孔和宏孔。
这些孔隙的存在对黄土的渗透性、压缩性和变形性能有重要影响。
1.3 含水性质黄土是一种含水量较高的土壤,其含水量随季节和气候的变化而变化。
延安新区Q3黄土的含水性质与地下水位、降雨等因素相关。
2. 延安新区Q3黄土的重塑特性重塑是指将原状黄土经水分调节后形成的可塑状态。
重塑态黄土在工程建设中具有较大的应用价值。
延安新区Q3黄土的重塑特性主要包括以下几个方面:2.1 吸水膨胀性重塑黄土在吸水过程中会发生蓬胀现象,随着含水量的增加,黄土体积会扩大。
这种吸水膨胀性对黄土的稳定性和工程建设中的处理过程有重大影响。
2.2 塑性指标塑性指标是评价重塑黄土可塑性及工程性质的重要指标之一。
延安新区Q3黄土具有较高的塑性指标,表明其适合进行一定程度的模塑和成土。
2.3 压缩性重塑黄土在受外力作用下会发生压缩变形,这种压缩性是黄土用于建筑物基础处理的重要考虑因素之一。
3. 延安新区Q3黄土的湿载变形特性湿载变形特性是指延安新区Q3黄土在水分作用下的变形行为。
黄土动力塑性变形特性的试验研究及定量分析
地 震 工 程 与 工 程 振 动
EARTHQUAKEENGINEERINGANDENGINEERINGDYNAMICS
Vol.39No.4 Aug.2019
文章编号:1000-1301(2019)04-0139-09
DOI:10.13197/j.eeev.2019.04.139.suny.014
黄土动力塑性变形特性的试验研究及定量分析
孙 昱1,张炜超2,任 浩2,孙军杰3,张创军1
(1.陕西省地震局 乾陵地震台,陕西 咸阳 713300;2.陕西省地震局 应急中心,陕西 西安 710068; 3.中国地震局 兰州地震研究所,甘肃 兰州 730000)
摘 要:根据室内动三轴试验结果,得到了黄土的含水量、孔隙比、试验振次、固结应力比等关键参量 对黄土震陷变形的影响特性;通过对黄土震陷的时程曲线进行分析,描绘了黄土在发生塑性变形过 程时的发展规律;在原状非饱和黄土的残余变形定量研究中对黄土震陷的几个基本参数及其主要影 响因素进行了分析,实现了不同含水量下原状非饱和黄土震陷残余应变数学模型的建立,并对黄土 体塑性破坏的力学机制进行了分析。 键词:非饱和黄土;动荷载;残余应变;动三轴试验 中图分类号:TU411;TU435;P315.9 文献标志码:A
非饱和土的力学特性一直是岩土地震工程研究的核心问题,土的力学性质的研究对于岩土工程、结构工 程和地震工程等均具有很大的现实意义。非饱和黄土的变形特性是其重要力学性质。因此,研究动荷载作 用下黄土残余变形并提出相应的处理措施是减轻黄土地震灾害需要解决的一个迫切问题。国内方面,王兰 民[2-3]、孙军杰[4-7]、骆亚生等[8-10]学者对黄土的变形特性进行了较为全面、深入的研究,积累了丰富的成 果资料[11-16];国外方面,学者对土的动力变形进行了大量的数值研究,但由于黄土分布不广泛,有关黄土震 陷(残余应变)的研究较少,主要集中在俄罗斯、日本等国家。
高应力条件下黄土三轴蠕变试验及经验模型
2 0 1 5 年 1 O月
空
军
工
程
大
学
学
报( 自然科 学 版 )
Vo I . 1 6 No . 5
Oc t . 2 01 5
J O U R N A L O F A I R F O R C E E N G I N E E R I N G U N I V E R S I T Y ( N A T UR A L S C I E N C E E D I T I O N)
ZHANG Ha o , GU Qi a n g k a n g , PEI Yu a n x i n , W ANG Le f a n , LI U S h a o b o , YI N Bo Ch e n g
( 1 .De pa r t me n t o f Ai r p o r t Ar c h i t e c t u r a l Eng i ne e r i ng,Ai r For c e Eng i ne e r i ng U ni ve r s i t y,Xi a n 7 1 0 03 8。 Chi n a;2 .Uni t 9 3 8 08,La nz h ou 7 3 01 09,Ch i n a) Ab s t r a c t : To i nv e s t i ga t e t he c r e e p p r o p e r t i e s o f l o e s s i n h i gh — f i l l f o un da t i o n u nd e r c ond i t i o ns o f hi g h s t r e s s a nd d i f f e r e nt de pt h,t he CU t r i — a x i a l c r e e p t e s t s o f l oe s s a t Ya n ' a n a i r p or t a r e c a r r i e d o ut un de r c on di t i o ns o f d i f f e r e nt c on f i n i ng pr e s s u r e .The c r e e p c ur v e s o f mu l t i — s t e p c o ns t a nt l o a d a nd t h e e q ua l — t i me s t r e s s —
基于不同应力路径加载的黄土蠕变研究的综述
基于不同应力路径加载的黄土蠕变研究的综述李丽摘要:针对黄土蠕变问题,结合对相关学者所采用的一维固结蠕变试验、三轴蠕变试验、平面蠕变试验及其他试验方法下所展开的研究进行简要论述,目的是对未来黄土蠕变的后续研究提供一些有益的参考和借鉴。
Abstract:Aimingatthequestionofloesscreep,thispaperbrieflydiscussestheresearchcarriedoutundertheone-dimensionalconsolidationcreeptest,triaxialcreeptest,planecreeptestandothercreeptestsadoptedbyrelevantscholars,inordertoprovidesomeusefulreferencesforthefollow-upresearchofloesscreepinthefuture.关键词:黄土;蠕变试验;应力路径;研究现状Keywords:theloess;creeptest;stresspath;theresearchstatus0 引言中国是世界上黄土分布范围最广、厚度最大的国家。
近年,随着经济高速发展及“西部大开发”、“一带一路”等战略的实施,西部城镇建设工作大力开展,用地需求不断增加,极大地推动了对黄土的深入研究。
黄土属于典型的非饱和土,具有独特的柱状节理与高孔隙性,其物理力学性质受含水状态影响较大。
因其特殊的结构性与水敏感性,黄土产生的持续性蠕变容易引起边坡滑坡、路基挖方边坡失稳、建筑物地基沉降等工程破坏问题,严重威胁到人民的生命财产安全[1-2]。
目前,已有众多学者对黄土的蠕变问题展开了研究[3-8]。
黄土蠕变的试验方法大致分为两种:现场蠕变位移监测、室内蠕变试验。
现场蠕变位移监测[9-10]经济成本相对较高,且易受到环境干扰,但在工程实践中必不可少;室内蠕变试验能便捷、准确地得到蠕变变形曲线及其特征参数,包括微观试验与宏观试验;部分学者在完成现场蠕变位移监测或室内蠕变试验后还会基于有限元法等对相关问题进行数值模拟。
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不同粒径颗粒组成 /% 土颗相对 液限 wL 塑限 wP 塑性指数 按塑性 密度 Gs /% /% IP 图分类 >0.075 0.075~ <0.005 mm 0.005 mm mm 2.74 32.7 16.5 16.2 CL 0.88 69.86 29.26
第6期
0.6
王鹏程等:重塑黄土三轴蠕变特性研究及模型分析
1629
在每级荷载增量相同的情况下,应变增量随着 荷载等级的增加而增大,前 3 级等荷载增量所引起 的应变增量接近,而第 4 级荷载增量所引起的增量
ε/%
0.3 w=15%, p=100 kPa 荷载 50 kPa 100 kPa 150 kPa
3
试验结果分析
试验采用分级加载方式,利用 Boltzmann 叠加
3.1 重塑黄土的蠕变特性 原理对试验资料进行整理分析,绘制不同偏应力、 围压与含水率条件下的应变-时间曲线(图 1~3) 。
3.0 荷载 50 kPa 100 kPa 150 kPa 200 kPa
2
土样性质和蠕变试验方案
ε/%
3=150 kPa, w=15%
已经开展了大量的黄土室
内蠕变试验研究,从无围压的单向控制蠕变试验一 直发展到现今的可控围压大小的三轴蠕变试验。在 此基础上,通过理论分析与数理统计并参考 Mesri 蠕变模型和 Singh-Mitchell 蠕变模型,建立了大量 的黄土经验蠕变模型。然而各模型只能适用于某一 地区某一特定条件(如定含水率、定干密度等)下 的黄土,由此,笔者以陕西省咸阳市泾阳县某边坡
Abstract:A series of laboratory consolidated drained triaxial creep tests is performed with triaxial creep apparatus SR-6 to investigate the behaviors of the remolded loess from a loess slope of Jingyang in Shaanxi province. The tests focus on studying the creep characteristics of remolded loess with a 90% compaction degree under different water contents and confining pressures. Based on the experimental data, two different empirical models are developed. The results indicate that the loess in this area has obvious rheological properties, general showing a nonlinear attenuation creep. The creep behaviors of the loess are significantly influenced by confining pressure and water content. When the sample is under the conditions of smaller confining pressure and higher moisture, it exhibits notable creep companied by the bigger creep strain. A sudden increase in strain increment caused by equal load increment indicates that this level of load exeห้องสมุดไป่ตู้ted on sample has exceeded the yield stress value of soil, and soil sample will produce sticky plastic deformation. Both models can aptly describe creep properties of loess under the partial stress levels between 20% and 65% and also have fewer parameters and easier method of obtaining parameters. Keywords: remolded loess; triaxial creep test; creep characteristics; empirical creep model
摘 要: 采用 SR-6 型三轴蠕变仪对陕西省泾阳县某边坡重塑黄土进行了一系列室内三轴固结排水蠕变试验, 着重研究了 90% 压实度下重塑黄土在不同含水率与围压下的蠕变特性,并依据试验资料建立了两种经验蠕变模型。结果表明:该地区黄土具 有明显的流变特性,总体呈非线性衰减蠕变;围压与含水率均对蠕变特性有着显著的影响,土样在小围压、大含水率的条件 下蠕变现象明显且蠕应变较大;同等荷载增量引起的应变增量的突然放大,预示着该级荷载已经超过土体的屈服应力值,土 样产生黏塑性变形;两种模型的建立均能恰当地描述土体在 20% ~ 65%偏应力水平下的蠕变特性,且模型简单,参数易得。 关 键 词:重塑黄土;三轴蠕变试验;蠕变特性;经验蠕变模型 中图分类号:TU 411 文献标识码:A 文章编号:1000-7598 (2015) 06-1627-07
收稿日期:2014-01-10 基金项目:国家自然科学基金资助项目( No.51178392) 。 第一作者简介:王鹏程,男,1989 年生,硕士研究生,主要从事黄土流变特性方面的研究工作。 E-mail: wpc_no1@ 通讯作者:骆亚生,男,1967 年生,博士,教授,主要从事黄土力学与工程方面的生产与科研工作。E-mail: lyas1967@
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岩
土
力
学
2015 年
黄土为试验材料,开展了 90%压实度下重塑样的三 轴蠕变试验,着重分析了偏应力水平、围压、含水 率对黄土蠕变特性的影响,在分析试验数据的基础 上,构建了该地区重塑黄土应力-应变-时间经验模 型,以期更加完善和发展黄土蠕变理论,为蠕变所 引发的工程问题的解决奠定一定的理论基础,并且 可以利用该模型为一些实际工程 (如路基填方工程, 土石坝工程等) 的长期变形量计算提供一定的参考。
1
引
言
变特性的研究,查明影响其主要因素以及各因素之 间的耦合作用,并采取便捷有效的措施对这些不良 因素进行控制。 目前,许多学者[1
-10]
黄土地区自然和人工边坡的破坏与失稳、基坑 开挖临空面的缓慢侧向位移、地基以及路基的缓慢 竖向位移、土石坝的变形与失稳等工程问题会影响 建筑物的正常使用,甚至威胁到人类的生命与财产 安全,制约着黄土分布最为广泛的大西北地区的建 设和发展。此类工程问题的产生均建立在时间累积 效应的基础上,土体在外界条件(降雨、加卸荷、 干湿循环等)突变或者反复交替变化下,导致岩土 体发生蠕变破坏。因此,很有必要大力开展黄土蠕
第 36 卷第 6 期 2015 年 6 月
DOI: 10.16285/j.rsm.2015.06.014
岩 土 力 学 Rock and Soil Mechanics
Vol.36 No. 6 Jun. 2015
重塑黄土三轴蠕变特性研究及模型分析
王鹏程,骆亚生,胡连信,王书静
(西北农林科技大学 水利与建筑工程学院,陕西 杨凌 712100)
1.5
2.1 土样性质 试验土样取自陕西省咸阳市泾阳县太平镇某边 坡,取土深度为 3~4 m,属 Q3 黄土,酒精燃烧法测 得其天然含水率为 17.1%, 天然干密度为 1.28 g/cm3, 由标准击实试验得出其最大干密度为 1.70 g/cm3, 最优含水率为 18.1%,其他物理指标见表 1。
Research on triaxial creep characteristics and models of remolded loess
WANG Peng-cheng,LUO Ya-sheng,HU Lian-xin,WANG Shu-jing
(College of Water Resources and Architectural Engineering, Northwest A&F University, Yangling, Shaanxi 712100, China)
2.2 试验方案 蠕变试验采用固结排水方式, 仪器采用 SR-6 型 三联式三轴蠕变仪,试样尺寸为圆柱形61.8 mm× 125 mm。该仪器利用砝码施加法向应力,空压机提 供围压,采用固定在压力室上的百分表量测轴向位 移,加压砝码及百分表均经过国家计量认证。为了 抵消压力室内围压对轴向力传动轴的反压,试验时 应针对不同围压施加不同数量的平衡砝码,并且为 了保证试样与加载系统接触完好,试样加载等级是 按 12.5 kPa 预压稳定后,再进行逐级加载。当本级 荷载下试样变形稳定后(一般以 0.01 mm/d 为准) , 施加下一级荷载。实验室内温度控制在(20±1)℃。 试样采用重塑样,根据工程需要,控制其干密 度为 1.53 g/cm3 (90%压实度) , 含水率控制为 10%、 15%、20%、25%、30%共 5 个等级。先由自制压样 器制成 10%含水率的试样,然后采用水膜转移法调 整试样的含水率到其他目标含水率,并静置于保湿 缸中 48 h 以上,以便试样中水分扩散均匀。根据土 体在自然条件下初始应力状态以及结合土体在实际 工程中的应力状态,围压采用 50、100、150 kPa 3 个等级。利用三轴固结排水剪切试验预估土的破坏 应力值,以此将加载等级分为 50、100、150、200、 300 kPa 共 5 级。