膨脹土土層錨桿蠕變特性及長期強度室內(nèi)試驗研究.pdf

1、我國膨脹土分布廣泛，修建高等級公路時，必將形成大量高陡膨脹土邊坡。為保持這類邊坡的長期穩(wěn)定性，通常采用錨固型支擋結(jié)構(gòu)加固。決定錨固型支擋結(jié)構(gòu)長期穩(wěn)定性的關鍵是其中錨固系統(tǒng)的長期強度和蠕變特性，而土層含水率和干密度嚴重影響錨固系統(tǒng)長期強度和蠕變特性。為了研究膨脹土土層中錨-土界面在長期荷載下的長期強度和剪切蠕變特性，本文基于室內(nèi)模型試驗，開展不同含水率、干密度下的錨-土界面剪切蠕變試驗和理論分析。本文進行了如下研究工作:
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2、對廣西百色膨脹土進行常規(guī)物理力學性質(zhì)試驗。利用課題組自行研發(fā)制作的錨-土界面摩阻性能測試試樣制作裝置、測試系統(tǒng)和剪切蠕變試驗儀，制作不同含水率、干密度等變量的膨脹土土層錨桿測試試樣，分別進行錨-土界面瞬時剪切試驗和錨-土界面剪切蠕變試驗，蠕變試驗采用分級加載，得到蠕變試驗全過程曲線，并根據(jù)“陳氏加載法”將分級加載蠕變曲線轉(zhuǎn)化為每級應力水平分別加載下的蠕變曲線。
　　(2)分別采用等時曲線法和過渡蠕變法確定長期強度。根據(jù)分別加載蠕變

3、曲線繪制應力-位移等時曲線，以黏彈性階段過渡到黏塑性階段的轉(zhuǎn)折點確定長期強度;采用數(shù)學擬合的方法得到蠕變后期穩(wěn)定蠕變速率，根據(jù)應力-蠕變速率關系曲線拐點確定長期強度范圍。將兩種方法得到的長期強度對比分析，比較兩種方法的異同。繪出瞬時強度、長期強度隨含水率、干密度的關系曲線，并研究其變化規(guī)律以及長期強度與瞬時強度的比值。
　　(3)基于有限級應力水平下的蠕變試驗結(jié)果，建立一種更適合于錨-土界面剪切蠕變規(guī)律的經(jīng)驗模型，并用來預測另外幾

4、級應力水平下的蠕變曲線，以驗證所建立模型的實用性。同時與經(jīng)典的蠕變模型Singh-Mitchell模型和Mesri模型的擬合及預測效果作對比，證明本文經(jīng)驗模型的合理性。
　　(4)采用Burgers模型對蠕變曲線試擬合，其擬合精度不高且無法模擬加速蠕變階段，因此對Burges模型進行一定改進，將其中的牛頓體替換為基于分數(shù)階微積分理論的軟體元件，同時引進Kachanov損傷演化規(guī)律，考慮元件參數(shù)的損傷特性，建立一個新的基于分數(shù)階導數(shù)