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《西北农林科技大学》 2011年
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黄土的三轴蠕变特性试验研究

李广冬  
【摘要】:由于黄土的分布面积比较广,随着西部大开发的进行,越来越多的工程活动都涉及到黄土。为保证黄土高原上工程问题的安全性,深入研究黄土的蠕变特性对黄土高原地区的工程建设有着很重要的理论和实践指导意义。 本文试验采用了陕西武功地区的黄土,通过对原状与重塑黄土进行三轴排水与不排水蠕变试验,得出了不同偏应力水平、干密度、围压及含水率对该地区黄土的蠕变特性的影响,同时对比了不同排水条件对蠕变特性的影响,建立了适合该地区黄土的经验蠕变模型,并分析了粘滞系数与应力、应变的关系。 本文的主要成果有: (1)当偏应力水平较低时,发生衰减蠕变,当偏应力为中等时,先出现衰减蠕变,然后为等速蠕变,当偏应力较大时,出现加速蠕变阶段,试样很快破坏。其他条件相同时,干密度越小、围压越小、含水率越大,产生的蠕变变形量越大,同时达到稳定所需的时间也越长。在相同条件下饱和重塑土样的蠕变变形量最大,天然含水状态下的重塑土样的蠕变变形量次之,天然含水状态下的原状土样的蠕变量最小。变形达到稳定所需的时间也是饱和重塑土样的最大,天然含水状态下的重塑土样的次之,天然含水状态下的原状土样的最小。在较低偏应力下,排水条件下的蠕变变形量要大于不排水的。但在偏应力达到一定程度后,在不排水情况下,应变随着时间的发展,不断增大,甚至发生破坏,而在排水情况下,土体的变形经过一段加速蠕变后又逐渐趋于稳定。 (2)在不排水条件下Q_3黄土的应力应变等时曲线是一簇相似的曲线,具有明显的非线性特征。非线性程度随着时间的增长而增强,随着应力的增大而增强。当应力小于屈服应力时,可将黄土视为粘弹性体,当应力大于该屈服应力时,将黄土视为非线性粘塑体。随着围压的增大、干密度的增大,黄土的屈服应力越来越大,随着含水率增大,屈服应力越来越小。而在排水条件下的应力应变等时曲线是线性的,无明显的屈服点。 (3)基于数理统计的方法,建立了一种黄土的经验模型:用双曲线函数来描述应变—时间的关系,用指数函数来描述应力—应变的关系。同时分析了模型参数与围压的关系,将围压也考虑到该模型中,与传统的Singh-Mitchell蠕变模型和Mesri蠕变模型相比较,本文所建立的模型精度更高。该模型可用来描述不排水和排水条件下的蠕变过程,但二者蠕变模型的参数大小是不一样的。 (4)本文选用burgers元件模型对本文的试验数据进行了拟合,二者基本上吻合,并分析了burgers元件模型的四个参数与偏应力、围压的关系,参数E_M、E_K、η_M随着偏应力的增大而减小,η_K则随着偏应力的增大而增大。这四个参数都随着围压的增大而增大。 (5)通过对试验数据的分析,推导出粘滞系数与时间、偏应力、围压的关系,并验证了该关系的合理性。
【学位授予单位】:西北农林科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TU411

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