冻结粘性土的变形分析_马巍

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1、looN第卷第1期冰川冻土V2GGGGIJLLLLNNOOOOO0O0O0年3月rYYY0002M()44文章编号100:一00000010一00一305冻结粘性土的变形分析11,2,马巍朱元林马文婷常小晓..,,(l中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室甘肃兰州73()0();02兰州气象学校甘肃兰州730000),,摘要:发现冻结粘性土的体应变明显不为零随荷通过三轴压缩试验条件卜冻结粘性土变形分析.载的变化而变化加荷初期试样体积收缩,但随着荷载的进一步增大而变为膨胀;轴向应变则随偏.,、应力的增大而增大表现

2、出明显的粘塑性特征应力一应变曲线上的准弹性段屈服处和粘塑性段刚.好分别对应体变曲线上的体缩段、体缩量最大处和膨胀段根据冻结粘性土的变形曲线,给出了考.虑体变形的应力一应变关系关键词:冻结粘性土;变形;应力一应变关系;体变形:.中图分类号P642抖文献标识码:A,直被应用于描述冻土的应力一应变性状但是它们目J西均未考虑冻土的体积变形.长期以来,冻土力学中、,冻土作为一种多成分分散相颗粒体系由于假定冻土变形过程中体积变形很小或为零.但是作,其中特有的流变性极强的冰存在使其力学行为比为强流变性的冻土,它的体变是一个不可忽略的因.,.,

3、,其它松散介质如未冻土更为复杂因此如何正确〔7一”,因此素本文通过三轴压缩试验分析和`地评价冻土的变形行为一直是厂大科技人员致力解讨论了冻结粘性土的轴向变形和体积变形行为,并决的重要问题之一一研究冻土的变形特征及应力基于它们的变形过程给出考虑体变的应力一应变关,应变关系不仅对丰富和发展冻土力学理论而且对系.准确预报冻土地基及冻土结构物的应力一应变状态均具有十分重要的意义.2试样制备、、由于冻土的变形与外力温度作用时间或应试验土质为粘土和砂质粘土,其物性指标如,,变率等密切有关因此研究冻土的变形特征及应表1所示.按所要求的干容重和

4、初始含水量将粘力一应变关,,系既可通过蠕变试验进行也可根据恒性土制成圆柱状样品(试模1次装样19个)置.,,,应变速率试验进行基于蠕变试验资料于一3()℃的低温下使其快速冻结48h后脱模s〔”uan.〔2〕Fih及zluYlin。2az提出了冻土的热然后在特殊低温机床上将样品加工成高150力学应力一应变关系;蔡中民等〔3,及何平等〔“〕提mm、.8mm,直径61的标准试样并分别在.一、出了冻土的粘弹塑性应力应变关系而根据恒应一5℃一10℃和一15℃的恒温条件下静置24h,变速率压缩试验结果vialoV〔5〕提出了简单的幂后进行试

5、验.粘土试样的初始含水量为26.4%、,..3、、函数形式应力一应变关系并广泛应用至今;而干容重为1549/cm孔隙比为079饱和度,,u。a后zhylin。,“l〔6〕.基于大量的单轴压缩资为09;2砂质粘土试样的初始含水量为,一,、.、料将冻土的应力应变性状分为9种类型并分2.()8%干容重为19/cm,孔隙比为67.别给出了相应的应力一应变方程虽然这些方程一0.63、饱和度为0.9.0:19一05一12;:!9一07一28收稿日期9修订日期叩一::”一J基金项目国家自然科学基金资助项目(49771024)中国科学院九瓦重点

6、资助项目(Kz952卜216).,,,:马巍19851988作者简介(1963一)男甘肃天水人研究员年毕业于兰州大学数学力学系固体力学专业年获中国科学院兰州冰川.冻土研究所硕士学位,现从事冻土力学研究工作44冰川冻土卷表试验土质的基本物理指标hhhilllllllmnooosPysPrrsPrssP,_-颗粒成分液限塑限上厄__比取>005mm005~00()5mm0005一0001mm<0001mm.·..293`J气j气乙饰乙1粘土707`)5649404275砂质粘土12名4U吕417.8474252.73试验用压力系统为

7、美国的MTS一810材料试验,,,3试验结果与讨论机围压和轴压可同步控制最大轴压20T最a,大围压40MP试验过程通过计算机全自动控.31变形分析,,图制轴向变形通过轴位移变化由轴压系统自动测1为冻结砂质粘土的变形曲线图2为冻结.,量,体变通过压力室油量变化由围压系统直接测粘土的变形曲线由这些曲线可看到在相同条件到.试验方式为轴对称三轴压缩试验.将试样置于下除冻结砂质粘土的轴向变形和体应变分别小于冻恒温压力室中12h后(温度波动小于士0.1℃),加结粘土的以外,它们的应力一应变曲线与体变曲线.,x一35.围压固结Zh然后以111

8、01/的恒应变速在不同负温和围压下具有相似性对应力一轴向应率进行三轴压缩试验.试验围压为2,4,6和8变曲线而言,轴应变随偏应力的增大而增大,表现Ma,一5℃,一一.;P试验温度分别为10℃和15℃出明显的粘塑性特征对体变曲线而言(收缩为。招。ō一4d连芝32。