高圍壓下卸載速率對飽和黏土力學(xué)性質(zhì)的影響試驗及其微觀機理.pdf

1、本文采用高壓三軸試驗和微觀分析方法，對重塑飽和黏土和原狀飽和黏土進行了固結(jié)不排水卸載試驗，研究了在高圍壓下，卸載速率、圍壓以及土樣性質(zhì)對飽和黏土的應(yīng)力應(yīng)變、孔隙水壓力等力學(xué)特性的影響。主要工作與獲得的認識如下：
　?。?）試驗獲得了不同卸載速率對土樣應(yīng)力應(yīng)變特性的影響特點。當卸載速率為5kPa/min和50kPa/min時，重塑土樣應(yīng)力應(yīng)變曲線呈應(yīng)變軟化型，且卸載速率越小，峰值點所對應(yīng)的軸向應(yīng)變越大。當卸載速率為10kPa/min

2、～50kPa/min時，最大偏應(yīng)力值隨卸載速率的增大而增大，且卸載速率越大，應(yīng)力應(yīng)變曲線的起始坡度越陡；當卸載速率減小到5kPa/min時，應(yīng)力應(yīng)變曲線的變化趨勢有所改變，最大偏應(yīng)力不是減小反而增大，曲線起始坡度也變陡，即在5kPa/min~10kPa/min之間存在一個“轉(zhuǎn)換卸載速率”；原狀土樣與重塑土樣的應(yīng)力應(yīng)變曲線變化規(guī)律相似，但“轉(zhuǎn)換卸載速率”值有所不同，原狀土樣“轉(zhuǎn)換卸載速率”在20kPa/min～40kPa/min范圍內(nèi)。<

3、br>　?。?）試驗獲得了不同的卸載速率對土樣孔壓特性的影響特點。整體上原狀土樣的孔隙水壓力峰值比重塑土樣的峰值大，但是原狀土樣和重塑土樣在相同的卸載速率下孔隙水壓力隨偏應(yīng)力變化曲線的發(fā)展規(guī)律是不相同的。重塑土樣孔壓隨軸向應(yīng)變的發(fā)展存在一個“拐點”，即“拐點”前后孔壓隨軸向應(yīng)變的增長速率有所改變，在“拐點”前孔壓隨軸向應(yīng)變增長快，在“拐點”后增長速率變慢，且卸載速率越大，“拐點”所對應(yīng)的軸向應(yīng)變值越大?？讐?軸向應(yīng)變變化曲線表明，卸載速

4、率在20kPa/min～50kPa/min范圍內(nèi)存在一個“轉(zhuǎn)換卸載速率”，使得在這一卸載速率上下土樣的孔壓特性有所改變。
　?。?）試驗獲得了不同固結(jié)圍壓對土樣應(yīng)力應(yīng)變特性的影響特點。同一卸載速率20kPa/min，當固結(jié)圍壓為2MPa、3MPa時，原狀土樣應(yīng)力應(yīng)變曲線為應(yīng)變硬化型，固結(jié)圍壓越大，偏應(yīng)力峰值越大。當固結(jié)圍壓為6MPa時，應(yīng)力應(yīng)變曲線為應(yīng)變軟化型，偏應(yīng)力峰值變??；在同一固結(jié)圍壓下，當偏應(yīng)力大小相等時，圍壓越小，土樣變

5、形越大。
　?。?）通過環(huán)境掃描電子顯微鏡對卸載試驗后土樣微觀分析。重塑土樣和原狀土樣經(jīng)過三軸卸載試驗后，土樣結(jié)構(gòu)變得松散，孔隙變多，發(fā)生剪切變形破壞的土樣在剪切面有明顯的定向性擦痕；剪切面上有數(shù)條拉張裂縫，且張裂縫大多處于較大的顆粒周圍，主裂縫旁邊衍生出許多細小的次級裂縫。
　?。?）利用液氮吸附試驗研究卸載試驗前后土樣孔隙變化。發(fā)現(xiàn)隨著卸載速率的增加，平均孔直徑減小，對于原狀土樣，直徑由5.77nm減小到4.76nm，對