不同含水量的非飽和土一維時效性試驗研究

(內蒙古科技大學　內蒙古　包頭　014000)

前言

黃土(Loess)是第四紀以來形成的多孔隙弱膠結沉積物，作為中國西北地區一種最常見的土工材料，既可以作為建筑材料使用，又是多種建筑依存的工程環境，因此對于黃土的工程性質研究一直是人們追求的核心工作之一。

土體的變形是巖土工程和土力學研究的最基本，最重要的問題之一，所有建筑物的設計都必須考慮沉降。本文在參考研究成果基礎[1-3]上，進行土體的變形試驗，測定的是穩定后的變形，從理論上講，它包括初始變形，固結變形，流變變形。

一、試驗方案

本文試驗土樣選自山西呂梁某基坑開挖土，土密度為1.79g/m3，為了研究不同含水量土樣的固結性質，分別制備出了飽和度含水率為13.6%，15.4%和17.2%的土樣各2組，共6組土樣，其干密度與原狀土相同。之后再分別進行相應的標準加載一維固結試驗。本次試驗所采用的儀器如圖1。

圖1　固結儀示意圖

土樣1土樣2土樣3土樣4土樣5土樣6濕密度(g/m3)2.032.032.072.072.102.10初始孔隙率e00.7130.7130.7410.7410.7680.768含水率ω13.6%13.6%15.4%15.4%17.2%17.2%干密度(g/m3)1.791.791.791.791.791.79

二、試驗方法

加壓等級采用12.5kPa，25kPa，50kPa，100kPa，200kPa，400kPa，800kPa，讀數時間為6s，15s，1min，2.25min，4min，6.25min，9min，12.25min，16min，20.25min，25min，30.25min，36min，42.25min，49min，64min，100min，200min，400min，23h，24h，施加每級壓力后24h測定試樣高度變化作為穩定標準。

三、試驗結果分析

各土樣應力-應變曲線如圖2，土樣e-p和e-lg(p)曲線如圖3和圖4，計算結果見表2。

圖2　各土樣應力-應變曲線

圖4　e-lg(p)曲線

土樣1土樣2土樣3土樣4土樣5土樣6壓縮系數α(MPa-1)0.0170.0200.0240.0200.0200.017壓縮指數Cc0.10150.13440.14350.13590.13440.1443蠕變系數Cα(100kpa)0.32360.37750.24270.31460.28760.1528蠕變系數Cα(400kpa)0.38650.34150.34150.41340.40450.4134Cα/Cc(100kpa)0.03190.02810.02490.02320.02740.0256Cα/Cc(400kpa)0.03810.02540.02380.03040.03010.0286

由結果分析可知：土樣孔隙率在0.713-0.768之間，屬于良好的天然地基；當初始含水率一定時，法向應力愈大，黃土的初始應變愈大；當法向應力水平一定時，含水率愈大，初始應變愈大；當應力水平較低時，應變-時間曲線在很短的時間內就趨于平緩而在高應力水平下，應變一時間曲線要經過相當長一段時間才能趨于平緩，即應力水平較低時，應變速率衰減得快，而隨著應力水平的升高應變速率的衰減隨之減緩；割線應變速率對數與應變關系在應力水平較低時呈線性關系，應力水平較高時呈明顯的非線性關系；不同時刻的應力一應變等時曲線是不同的，而且一般不是直線，說明蠕變是非線性的，應力水平越高，相等時間之間的應變越小，呈衰減蠕變。

四、結論

分析了含水率、法向應力水平對黃土固結蠕變特性的影響得出以下結論：1.當法向應力水平一定時，含水率愈大，初始應變愈大。2.即應力水平較低時，應變速率衰減得快，而隨著應力水平的升高應變速率的衰減隨之減緩。3.應力水平越高，相等時間之間的應變越小，蠕變衰減蠕變。