膨脹土長期強度特性試驗研究.pdf

1、膨脹土是一種典型的非飽和土，具有高塑性、多裂隙性和反復脹縮性等災害性地質土特點。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，給工程建設帶來了諸多困擾。實際工程中許多路堤、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)生的強度破壞具有長期潛在的危險。因此基于土流變學理論，開展對膨脹土的非線性剪切蠕變和長期強度特性的研究，建立相關的分析模型和理論，是解決膨脹土工程在長期荷載作用下的強度和變形問題的前提，對指導膨脹土

2、災害治理具有重要的工程意義。本文在綜合分析國內外對土流變研究的基礎上，吸取了國內外在流變學特別是土流變學方面的最新研究成果，依托國家自然科學基金項目“膨脹土非線性流變特性研究”(項目編號:50978097)，以及湖南省科技廳資助項目“膨脹土非線性流變特性本構模型研究”（項目編號:2010SK3047）等科研課題，開展了南寧膨脹土長期強度特性展開研究。通過室內流變試驗、流變理論分析和數(shù)值計算，論文主要取得了以下結論及創(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。當水平剪應力較低時，蠕變曲線進入衰減階段，呈衰減型蠕變;當水平剪應力較高時，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力-應變等時曲線，可知膨脹土的應變隨著時間的發(fā)展而增加;等時曲線是一簇曲線，水平剪應力較低時為線性，隨著水平剪應力的增大呈非線性;水平剪應力恒定時

4、，豎向應力大的等時曲線非線性程度越明顯。說明膨脹土的剪切蠕變不僅是時間的函數(shù)，還與應力水平有關，亦即膨脹土的剪切蠕變具有非線性蠕變特點。
　　 3)通過對膨脹土非線性剪切蠕變特性的試驗研究和分析，基于ORIGIN數(shù)值分析與擬合，建立了非線性的蠕變經(jīng)驗模型，該模型的理論值和試驗值的擬合度較高，能準確的描述膨脹土的非線性剪切蠕變特點，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算提供了理論論據(jù)。
　　 (

5、2)南寧膨脹土長期強度特性及理論模型研究
　　 1)通過對膨脹土的剪切蠕變試驗，同時可對其進行長期強度特性研究。由試驗得到的長期強度曲線發(fā)現(xiàn)，膨脹土的長期強度極限小于瞬時強度，隨著時間的發(fā)展，膨脹土的長期強度逐漸降低。
　　 2)南寧膨脹土的長期強度發(fā)展可分為兩個不同的階段:前期階段土的強度在短時間內降低很快;后期階段膨脹土的強度在很長時間內緩慢降低并逐漸趨近于某一穩(wěn)定的長期強度極限。
　　 3)在直剪試驗條件下

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