非飽和膨脹土參數分析

邱平華

摘 要:本文對非飽和膨脹土進行了一系列的剪切蠕變試驗研究,基于試驗結果對膨脹土的各個參數進行了分析。結果表明:剪切模量隨剪切水平的增加而減小;隨含水量的增加也逐漸減小。相同剪切水平下,粘滯系數隨豎向應力的增加而增加;相同豎向力下,粘滯系數隨剪切水平的提高而減小。

關鍵詞:剪切蠕變非飽和膨脹土粘滯系數

中圖分類號:TU443 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)05(b)-0010-01

土的蠕變是指在恒定荷載作用下,土體的變形隨時間而變化的現象。工程實踐表明,任何土體都具有蠕變特性。膨脹土的變形可分為彈性變形、塑性變形、粘性變形三部分,其中粘性變形表現為蠕變性狀。因此膨脹土的變形不但與應力有關,而且與時間有關。隨著時間的推移,處于膨脹土地區工程設施均受到不同程度的破壞,這些與時間有關的破壞都是由于膨脹土的蠕變而引起的。因此本課題小組對膨脹土流變特性進行了一系列的研究,并取得很多重要成果。但針對膨脹土的各個參數進行分析的文獻至今還不多見。本文基于剪切蠕變試驗數據,對膨脹土的參數進行了探討,得出了一系列具有指導實踐意義的結論。

1 剪切模量

土的剪切模量是評價土體性能的指標之一,它描述了土骨架在剪切應力作用下,土體的粘滯性隨時間的變化規律。剪切模量是在剪應力-剪應變等時曲線基礎上,按照繪制而成的。膨脹土剪切模量-時間關系曲線見圖1和圖2。

由圖1、圖2知,相同豎向力作用下,剪切模量隨時間增加而減小,隨剪切水平的增加也減小,且其瞬時剪切模量和七天后的剪切模量都減小;相同豎向力作用下,剪切模量隨含水量的增加而減小,受含水量影響較大。

2 粘滯系數

粘滯系數是描述土的蠕變特性的另一個重要指標,粘滯系數,則粘滯系數可以根據圖3關系曲線得到,即曲線的斜率。發現粘滯系數隨豎向應力、剪切應力水平和時間的變化而變化。從圖3可得在同一剪切水平作用下粘滯系數隨豎向壓力增加而增加,從圖4可得在同一豎向應力作用下粘滯系數隨剪切水平的提高而減小,從圖3、圖4可得粘滯系數隨時間增加而增加,而且增加得相當大。粘滯系數變化較大的原因是因為土具有粘滯性,但并不是只有粘滯性,還存在抵抗外荷載變形的彈性和塑性,是三者共同作用的結果。(如圖3圖4)

3 結語

本文以非飽和膨脹土為研究對象,對非飽和膨脹土的蠕變特性及參數進行了分析,得出了如下結論:(1)膨脹土具有明顯的非線性流變特性,相同豎向應力下,隨著剪應力的增加,膨脹土蠕變特性越來越明顯;隨著含水量的增加,膨脹土的瞬時變形、蠕變變形也相應增加;(2)在相同豎向力下,剪切模量隨時間的增加逐漸減小,隨剪切水平增加其瞬時模量和七天后的剪切模量都減小;在不同含水量下,剪切模量隨含水量的增加而減小。(3)粘滯系數影響因素較多,本文得出粘滯系數隨豎向應力的增加而減小,在應力水平較低情況下粘滯系數隨時間的增加逐漸增大,并且增加的幅度相當大。

參考文獻

[1] 肖宏彬,許豪.非飽和重塑膨脹土一維壓縮蠕變特性試驗研究[J].公路工程,2009,34(6).

[2] 肖宏彬,范志強.基于膨脹土蠕變實驗的粘彈性模型對比研究[J].自然災害學報,2009,18(3).

[3] 謝寧,孫均.上海地區飽和軟粘土流變特性[J].同濟大學學報,1996,24(3).