不排水循环加载作用下饱和软粘土的蠕变特性

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1、华南理工大学学报(自然科学版)第37卷第8期JoumalOfSOuthChjnaUniVersityOfTechnOlogy(NaturalScienceEdition)Vo1．37No．82009年8月August20o9文章编号：1O00—565x(2oo9)08—0o99．o5不排水循环加载作用下饱和软粘土的蠕变特性刘添俊莫海鸿。(1．华南理工大学土木工程系，广东广州51O640；2．华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室，广东广州510640)摘要：为了探讨珠江三角洲饱和软粘土在交通行车荷载作用下的变形特

2、性，在K0固结状态下进行了一系列不排水的单向循环加载蠕变试验．研究表明：根据循环荷载的大小，饱和软粘土的累积变形可分为衰减型和破坏型；衰减型循环蠕变的累积应变速率与循环次数的关系可用幂函数来表示，引入相对偏应力水平参数，可综合考虑动偏应力、初始静偏力和围压的影响，累积应变速率可用相对偏应力水平的指数函数来表示．文中还基于流动理论，建立了珠江三角洲饱和软粘土的应变速率状态方程，该模型较好地表达了衰减型循环蠕变的应变速率一应力水平一循环次数关系．关键词：长期循环荷载；饱和软粘土；循环蠕变；应变速率；相对偏应力中图分类号

3、：Tu443文献标识码：A珠江三角洲广泛地分布着深厚的软粘土层，近土在循环荷载作用下稳态蠕变的规律．年来在这些软粘土地基上兴建大量的高速公路、铁为了分析饱和软粘土稳态循环蠕变的特征，可路和地铁，交通荷载对软粘土长期沉降和不均匀沉降以对循环荷载作用下饱和软粘土的变形速率进行研影响明显，因此，有必要对该地区在长期循环荷载作究．蒋军、Hydel4J、Parr等对长期循环荷载作用用下的饱和软粘土的循环蠕变特性进行探讨与研究．下饱和软粘土的变形特性进行了研究，发现在频率车辆行驶荷载引起的动荷载一般被认为是长期低、强度小的长期

4、循环荷载作用下粘土的应变速率的循环荷载．与地震荷载等短期循环荷载不同，长期随时间的增大而减小，应变速率衰减率与加载频率循环荷载具有强度小、频率低、作用时间长等特点，无关，与土的状态(如超固结度)有关．这种荷载对低路堤高速公路、铁路及地铁的软粘土前人的研究大多是在等压固结条件下进行的，地基的影响主要表现为地基的变形．如建于Ariake没有考虑围压与初始静偏应力对循环蠕变的影响．粘土上的日本某低路堤高速公路，在投入运行后，5由于土体具有明显的各向异性，天然土的应力应变年累计沉降达1～2m_1；上海外环线北翟路口通车关系

5、与初始固结条件有关，天然现场原位土是处于两年后道路路面的残余变形达到9～10cm．这表预剪固结状态的，因此，试验中应尽量重复土由K0明在长期车辆行驶荷载引起的动荷载作用下，饱和值控制这一预剪条件．软粘土变形随时间逐步发展，虽然不会出现软土地文中基于临界状态土力学理论，引入相对偏应基的完全失稳破坏，但循环累积变形的效应还是相力水平参数，综合考虑围压(固结压力)与初始静偏当显著的．这也表明了在铁路、公路等软土地基的实应力对循环蠕变的影响，在不排水条件下对K0固际工程中，地基中的应力状态不允许饱和软粘土进结状态下的珠江三

6、角洲重塑饱和粘土进行单向循环入加速蠕变的阶段(蠕变曲线为非衰减型)．因加载的蠕变试验，探讨了饱和软粘土衰减型循环蠕此，在研究交通行车荷载作用下饱和软粘土循环累变速率的特性，并根据试验结果和经验技术理论中积变形(循环蠕变)的特性时，应着重研究饱和软粘的流动理论，建立了循环蠕变速率的状态方程．这些收稿日期：2008—07—01作者简介：刘添俊(1979一)，男，博士生，主要从事土动力学与软土工程的研究．E—mai1：Liutianjun79@l63．c0m10O华南理工大学学报(自然科学版)第37卷研究可为软粘土地基上

7、交通设施的设计与运营维护停止加载；第三步，进行三轴循环蠕变试验，循环荷提供理论依据．载的施加方式为在不排水情况下施加单向的循环应力，循环三轴试验控制参数见表1．1饱和软粘土的循环三轴试验表1试验控制参数文中针对低路堤下的软土地基在长期车辆行驶TaJ)lelContr0lp删eters0ftest荷载作用下应力状态的特点，结合工程实际，着重研究了饱和软粘土在长期循环荷载作用下非破坏型蠕变的特性．试验在css一2901Ts型土体三轴流变试验机上进行，该流变试验机可同时施加静荷载和低频的动荷载，时间长达500h．1．1试

8、验土样试验土样取自珠江三角洲地区的淤泥质粘土，以含水率和干密度作为制样控制指标．含水率为38％，干密度为1．24g／cm．淤泥质粘土的粒径级配曲线见图1．嘲缸窖辎∈七土粒直径m图1饱和软粘土的粒径级配累积曲线Fjg．1Gminsizeaccumulationcurve0fsaturatedsoftclay1)Ⅳ为循环次数；s为试样的累计应变1．2试验方法及试