土流變性能

土流變性能（rheological behaviour of soils）指土的蠕變、應力鬆弛以及強度的時間效應等特性。通過研究土的流變性能，可以分析工程的長期穩定性。土流變性能的概念和研究方法也適用於岩體中的軟弱結構面。

基本介紹

• 中文名：土流變性能
• 外文名：rheological behaviour of soils

土的蠕變

在恆定應力作用下，物體的變形隨時間而增加的現象。土的蠕變特性與應力大小有關。如圖1所示，當施加的剪應力τ小於土的下屈服值f₁時(圖1中的τ₁曲線)，土體會引起有限蠕變，但不破壞；當施加的剪應力小於上屈服值f₃時，也不會發生破壞,這時應變隨時間(t)或時間對數(lgt)成線性增加（圖1的τ₂、τ₃曲線）；當施加的剪應力大於f₃時（圖1的τ₄），土內部結構便開始破壞，出現加速變形直至土體完全破壞。因此，為了確保工程安全，τ超過f₃的部位應予加固。

圖1 土的蠕變曲線示意圖

試驗證明，加大球應力，促使土體排水，增加密度，使顆粒間接觸面增大,可使蠕變速率減慢,上屈服值f₃提高。工程上常利用這一力學效應來提高工程的穩定性。

土的應力鬆弛

土在恆溫、恆定應變下，應力隨時間減小的現象。試驗表明，當施加的恆定剪應變所誘生的剪應力值低於上屈服值f₃（圖2的τ₁、τ₂）時,則剪應力隨時間而逐漸減小至有限應力值;當施加的恆定剪應變所誘生的剪應力τ高於f₃時，則剪應力(圖2中的τ₃、τ₄、τ₅₎隨時間而較快地減小到同一個極限應力值(圖2中的虛線f₃)。 　土的應力鬆弛效應也不利於工程的穩定性，如工程上的擋土牆，牆后土體內的應力鬆弛會使部分應力逐漸傳遞給擋土牆,從而使擋土牆上的土壓力隨時間增加,導致擋土牆變形逐漸增大，進入危險狀態。

圖2 土的應力鬆弛曲線示意圖

土的強度的時間效應

指土在恆定溫度下的強度隨載入時間的增加而減小的現象。這一效應也可用來測定長期強度，方法之一是在幾個試樣上施加不同的應變速率，求得應變速率與強度的關係曲線,外延這一曲線,可得長時間的強度，即土的長期強度。

土流變性能的概念和研究方法也適用於岩體中的軟弱結構面。

參考書目

黃文熙主編：《土的工程性質》，水利電力出版社，北京，1983。