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        土的流变性质

        2020-04-09 21:01

        土的应力、应变、强度与时间的关系特性。主要表现为蠕变、松弛及长期强度。

        蠕变

        在一定的应力作用下,应变随时间增长的性质。应变速率取决于土体结构黏滞阻力的大小,同时也受到应力大小的影响。当剪应力小于某一临界值(屈服值)时,应变速率随时间减小,永远达不到破坏;当剪应力大于临界值时,应变速率随时间逐渐增大,最后导致破坏。

        蠕变可在排水和不排水两种条件下发生。排水蠕变是在一定的有效应力作用下发生的剪应变和体积应变;不排水蠕变是在一定的总应力作用下(有效应力和孔隙水压力变化),在常体积情况下发生的剪应变。

        蠕变对土体固结、边坡稳定和土压力等都有很大影响。例如次固结,就是孔隙水压力消散之后产生的排水蠕变。黏土的次固结量在总压缩量中占一定的比例,在进行建筑物地基的沉降计算时不应忽略。

        蠕变还可能导致强度的降低,特别是对于超固结饱和黏土。蠕变也是造成挡土结构土压力随时间变化的因素之一。

        松弛

        当应变一定时,应力随时间减小的性质。相对于蠕变来说,有关松弛的研究比较少。但是,对松弛过程中孔隙水压力不发生变化以及有效应力随时间成比例减少等特性已有所了解,由此表明土的松弛效应将对工程产生不利影响。如挡土墙背后填土中发生的应力松弛,会使部分应力传递给挡土墙,导致挡土墙上的土压力随时间增大。

        长期强度

        在剪切力长期作用下,强度随时间逐渐降低,最后达到某一极限值,即长期强度极限。M.H.戈尔希腾提出的长期强度概念如图所示。图中的标准强度(τ*)是指按一般室内常规实验方法测得的强度,长期强度(τt)是指t*—t范围内任意时间的强度。

        长期强度概念图

        长期强度反映了蠕变对强度的影响。只有当剪应力大于上述的屈服值时,蠕变才导致土的强度降低,直至发生破坏;而当剪应力小于屈服值时,不会因蠕变造成长期稳定的丧失。对于流变性质突出的土坡,当进行稳定分析时,要考虑长期强度的影响。

        土流变学是把土作为黏弹塑体来研究其变形而不考虑破坏理论问题。其研究方法有宏观和微观两类。宏观流变学,运用由简单流变元件(弹簧、阻尼器、滑片)组成的各种复合流变模型(参见土的本构关系),近似地表达土体的应力—应变—时间关系,并与实验结果比较。这种方法能直观而定量地反映土的流变性质,被许多研究者所采用。微观流变学是根据黏土的内部结构机理和统计理论来解释流变现象,但只能作定性的说明。

        影响土的流变性质的因素很多,除了土的物质组成(黏粒含量、黏土矿物成分、含水率)等内在因素外,还有温度、应力历史等外界因素。

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