软土中粗颗粒组分对流变特性影响的试验分析

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自然状态下的软土通常具有含水率高、渗透性差、压缩性大等特性,在软土地区的工程施工中经常遇到地基变形及稳定的问题,又由于软土组成复杂,这就使得软土的变形与稳定成为了工程中亟待解决两大重难点问题。软土在我国分布广泛,海滨、湖滨、三角洲地带均有分布,而经济的腾飞也加速了基础建设的快速发展,社会对土地的需求大大提高,这就导致原本不适宜承载的软土也具备了很高的经济价值。由此可见研究土体流变机理,掌握流变规律,对指导工程实践、助力社会发展具有重大意义。本文以膨润土和石英砂配置的人工土为研究样本,采用理论与试验相结合的方式,探索软土中粗颗粒和基体物理状态对土体流变的影响;并结合试验数据尝试从元件模型和“流线模型”的角度对土体流变规律进行阐释。本文所开展的研究工作主要取得如下成果:(1)研究软土中粗颗粒粒径、体分比和基体液性指数对土体流变特性的影响。通过直剪蠕变试验发现,软土平均粘滞系数随粗颗粒体分比和基体液性指数增大而增大,随粗颗粒粒径增大而减小;蠕变阀值应力随粗颗粒体分比增大而增大,随粗颗粒粒径和基体液性指数增大而减小。(2)引入含有非线性弹性模量H的四元件模型H-(H1│N1│V1)对试验数据进行了拟合。结果表明,总体来看该模型对土体流变现象反映的契合度较高。通过对模型参数讨论还得到了粗颗粒体分比、粒径和基体液性指数与蠕变参数之间的关系,结果与直剪蠕变试验一致。(3)初步提出并验证了土体流变“流线模型”,土体平均粘滞系数与流线长度呈指数函数关系。根据模型推导出了颗粒流线长度随体分比增大而减小,而土体蠕变流线总长度随体分比的增加而增大,进而又能得出蠕变阀值应力随体分比的增加而增大。
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