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《湖南工业大学》 2012年
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膨胀土直剪蠕变特性及长期强度研究

邱平华  
【摘要】:随着我国经济的发展,社会的进步,越来越多的基础设施务必要修建在膨胀土地基上。然而膨胀土是一种多裂隙、吸水膨胀、失水收缩、流变特性显著的特殊土。正是因为对膨胀土的这种流变特性的认识不足,地基在长期荷载作用下的强度和变形不能准确预计,往往导致工程灾害。因此,开展膨胀土流变特性研究成为了理论界和工程界一个重要而紧迫的问题。 本文在分析国内外土流变研究成果的基础上,依托国家自然科学基金项目,通过室内试验、理论分析和数值计算,对广西南宁膨胀土的蠕变模型和长期强度等流变特性展开了系列研究,主要取得了如下进展。 1)采用室内直接剪切蠕变试验,研究了膨胀土在不同含水率和不同竖向压力条件下的直剪蠕变特性。研究表明:含水率、竖向应力和剪应力水平对膨胀土的直剪蠕变特性影响非常明显。在一定的应力水平条件下,随着含水率的增大,膨胀土的非线性蠕变特性越明显,且总的剪切蠕变变形量增大;在一定含水率条件下,随着竖向应力的增加,膨胀土的非线性直剪蠕变特性减弱,总的蠕变变形量减小;在一定竖向应力条件下,随着剪应力水平的增大,膨胀土非线性流变特性越明显,总的蠕变变形量增大;在一定含水率和竖向应力条件下,随着剪应力增大,膨胀土的直剪蠕变曲线分别表现出衰减蠕变、等速蠕变和加速蠕变等不同形态。 2)根据经验流变模型理论,建立了对数函数形式和幂函数形式的南宁膨胀土的非线性直剪蠕变模型。经与试验结果对比,幂函数模型能较好地反映南宁膨胀土的非线性蠕变特性,且参数明确,应用方便。为膨胀土地基的变形计算提供了可靠的理论依据。 3)通过对室内试验结果的分析,研究了膨胀土的剪应力-剪应变等时曲线的特性和变化规律;提出了经验流变模型中膨胀土的剪切模量和粘滞系数等流变参数的确定方法及其影响因素。分析发现:膨胀土的剪应力-剪应变等时曲线随着时间的持续和剪应力的增加,它将逐渐向应变轴靠近,呈现明显的非线性流变特点;在同一含水率条件下,膨胀土的剪切模量随着时间的增加逐渐减小,随着剪切水平的增加,而逐渐减小。在同一剪应力水平条件下,膨胀土的粘滞系数随竖向压力增加而增加;在同一竖向应力条件下,粘滞系数随剪应力水平的提高而减小。 4)根据土体在长期荷载作用下的破坏准则及其长期强度理论,结合室内试验结果,构建了符合广西南宁膨胀土流变特性的幂函数形式的长期强度方程。该方程能较好地模拟南宁膨胀土的长期强度特性,理论计算结果与试验结果非常吻合,证明了该理论方法的可靠性,且参数简单,应用方便。为膨胀土地基的强度和稳定分析提供了可靠的理论依据。
【学位授予单位】:湖南工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TU411

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