粘土的載入速率效應與蠕變特性研究

《粘土的載入速率效應與蠕變特性研究》是依託中南大學，由李建中擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：粘土的載入速率效應與蠕變特性研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：李建中
• 依託單位：中南大學

項目摘要

本項目重點研究粘土在卸載-重複載入過程中的載入速率效應、中性蠕變點的確定方法以及載入速率效應與蠕變特性之間的關係。粘土在初始載入過程中存在明顯的載入速率效應，然而，在卸載-重複載入中是否也存在載入速率效應還沒有人進行研究。本項目將對此進行研究，並研究在卸載-重複載入條件下載入速率效應的規律。為了滿足研究卸載-重複載入過程中測量應微小應變的需要，將採用改進的LDT測量土樣的變形。申請者在前期研究中已經發現粘土在卸載過程中如果進行蠕變試驗，隨蠕變應力水平下降，蠕變會從正蠕變、經過中性蠕變點逐步發展為負蠕變；重複載入試驗時，情況剛好相反。本項目研究卸載與重複載入時正蠕變、中性蠕變以及負蠕變之間的轉化規律，提出確定中性蠕變點的試驗方法。在此基礎上，研究粘土載入速率效應與蠕變現象之間的內在聯繫，為建立粘土的粘塑性本構模型提供參考。

結題摘要

本項目重點研究粘土的載入速率效應、蠕變規律以及卸載-重複載入過程中正蠕變、中性蠕變以及負蠕變的變化規律。考慮到服務地區的社會經濟發展需要，本項目的研究對象-粘土，選用的是長江中下游及洞庭湖地區常見的網紋紅土。本項目取得的主要研究成果如下。 （1）研製了一種用於三軸蠕變試驗應變測量的高精度局部應變儀，並獲得國家發明專利授權。 （2）對網紋紅土的蠕變特性進行了比較系統、深入的研究。研究結果表明，無論是原狀還是重塑的網紋紅土都具有明顯的蠕變特性。原狀土的蠕變曲線不平滑，且沒有明顯的穩定蠕變階段；而擾動土的蠕變曲線十分平滑，有明顯的穩定蠕變階段。在卸載與重複載入過程的不同應力水平下進行蠕變時，明顯存在正蠕變與負蠕變。 （3）分別得到了單軸試驗條件與三軸試驗條件下網紋紅土蠕變變形計算方程。網紋紅土的單向蠕變規律表現為t/ε和t存在高度的線性相關。網紋紅土的三軸蠕變可用Singh–Mitchell三參數的蠕變模型來描述。 （4）蠕變等時曲線上有一較明顯的轉折點，可以認為與此點所對應的應力為屈服應力，當應力小於此屈服應力時，土體為粘彈性體，大於此屈服應力時，土體為粘塑性體。隨著圍壓的增大，屈服應力也在不斷增大。 （5）在直剪試驗條件下，網紋紅土的載入速率效應受垂直壓力的影響顯著。當垂直壓力較小時，試樣在低剪下速率下的峰值強度小於較高剪下速率下的峰值強度。當垂直壓力相對較大時，試樣在低剪下速率下的峰值強度要大於較高剪下速率下的峰值強度。這點與其他普通粘土的載入速率特性恰恰相反。 （6）研究表明網紋紅土形成的水泥土也有載入速率效應。在其它條件相同的情況下，載入速率越大，水泥土的峰值強度越大。水泥摻入比越小，水泥土的載入速率效應越明顯。含水率小於最佳含水量時，含水率越小，水泥土的載入速率效應越明顯；含水率大於最佳含水量時，含水率越大，載入速率效應越明顯。