膨脹土長期強(qiáng)度特性試驗(yàn)研究.pdf

1、膨脹土是一種典型的非飽和土，具有高塑性、多裂隙性和反復(fù)脹縮性等災(zāi)害性地質(zhì)土特點(diǎn)。在我國的廣大地域分布著層厚、埋深和形態(tài)不同的膨脹土，給工程建設(shè)帶來了諸多困擾。實(shí)際工程中許多路堤、邊坡、壩基等由于膨脹土流變特性而產(chǎn)生失穩(wěn)和變形等問題，特別是所產(chǎn)生的強(qiáng)度破壞具有長期潛在的危險(xiǎn)。因此基于土流變學(xué)理論，開展對(duì)膨脹土的非線性剪切蠕變和長期強(qiáng)度特性的研究，建立相關(guān)的分析模型和理論，是解決膨脹土工程在長期荷載作用下的強(qiáng)度和變形問題的前提，對(duì)指導(dǎo)膨脹土

2、災(zāi)害治理具有重要的工程意義。本文在綜合分析國內(nèi)外對(duì)土流變研究的基礎(chǔ)上，吸取了國內(nèi)外在流變學(xué)特別是土流變學(xué)方面的最新研究成果，依托國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“膨脹土非線性流變特性研究”(項(xiàng)目編號(hào):50978097)，以及湖南省科技廳資助項(xiàng)目“膨脹土非線性流變特性本構(gòu)模型研究”（項(xiàng)目編號(hào):2010SK3047）等科研課題，開展了南寧膨脹土長期強(qiáng)度特性展開研究。通過室內(nèi)流變試驗(yàn)、流變理論分析和數(shù)值計(jì)算，論文主要取得了以下結(jié)論及創(chuàng)新成果:
　　

3、 (1)南寧膨脹土非線性剪切蠕變特性及模型研究
　　 1)膨脹土的剪切蠕變曲線分為衰減蠕變和非衰減蠕變。當(dāng)水平剪應(yīng)力較低時(shí)，蠕變曲線進(jìn)入衰減階段，呈衰減型蠕變;當(dāng)水平剪應(yīng)力較高時(shí)，剪切蠕變曲線分為衰減階段、等速階段和加速階段，呈非衰減蠕變。
　　 2)根據(jù)剪切蠕變曲線可得剪應(yīng)力-應(yīng)變等時(shí)曲線，可知膨脹土的應(yīng)變隨著時(shí)間的發(fā)展而增加;等時(shí)曲線是一簇曲線，水平剪應(yīng)力較低時(shí)為線性，隨著水平剪應(yīng)力的增大呈非線性;水平剪應(yīng)力恒定時(shí)

4、，豎向應(yīng)力大的等時(shí)曲線非線性程度越明顯。說明膨脹土的剪切蠕變不僅是時(shí)間的函數(shù)，還與應(yīng)力水平有關(guān)，亦即膨脹土的剪切蠕變具有非線性蠕變特點(diǎn)。
　　 3)通過對(duì)膨脹土非線性剪切蠕變特性的試驗(yàn)研究和分析，基于ORIGIN數(shù)值分析與擬合，建立了非線性的蠕變經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，該模型的理論值和試?yàn)值的擬合度較高，能準(zhǔn)確的描述膨脹土的非線性剪切蠕變特點(diǎn)，豐富了土的非線性流變研究理論，也為膨脹土在長期荷載作用下的變形計(jì)算提供了理論論據(jù)。
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5、2)南寧膨脹土長期強(qiáng)度特性及理論模型研究
　　 1)通過對(duì)膨脹土的剪切蠕變試驗(yàn)，同時(shí)可對(duì)其進(jìn)行長期強(qiáng)度特性研究。由試驗(yàn)得到的長期強(qiáng)度曲線發(fā)現(xiàn)，膨脹土的長期強(qiáng)度極限小于瞬時(shí)強(qiáng)度，隨著時(shí)間的發(fā)展，膨脹土的長期強(qiáng)度逐漸降低。
　　 2)南寧膨脹土的長期強(qiáng)度發(fā)展可分為兩個(gè)不同的階段:前期階段土的強(qiáng)度在短時(shí)間內(nèi)降低很快;后期階段膨脹土的強(qiáng)度在很長時(shí)間內(nèi)緩慢降低并逐漸趨近于某一穩(wěn)定的長期強(qiáng)度極限。
　　 3)在直剪試驗(yàn)條件下

6、，膨脹土的長期抗剪強(qiáng)度與豎向應(yīng)力有關(guān)，長期強(qiáng)度在不同時(shí)間的發(fā)展均服從庫倫強(qiáng)度定律。豎向應(yīng)力越大，同一時(shí)刻膨脹土的長期強(qiáng)度也越大。
　　 4)由于膨脹土的強(qiáng)度隨時(shí)間降低，根據(jù)莫爾-庫倫條件可得到不同時(shí)刻的粘聚力和內(nèi)摩擦角。通過研究發(fā)現(xiàn)，膨脹土的粘聚力和內(nèi)摩擦角隨時(shí)間的發(fā)展而降低，粘聚力的變化較為明顯，隨時(shí)間變化大，而內(nèi)摩擦角的變化較小，受時(shí)間的影響較小。
　　 5)通過對(duì)膨脹土長期強(qiáng)度曲線的分析，運(yùn)用數(shù)值分析軟件對(duì)曲線進(jìn)行