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《不同冻结温度下深部人工冻土单轴蠕变特征试验研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、第41卷第1期Vol.41，No.12015年2月SichuanBuildingMaterialsFebruary，2015不同冻结温度下深部人工冻土单轴蠕变特征试验研究方蕾蕾(安徽理工大学土木建筑学院,安徽淮南232001)摘要:本文进行了人工冻土不同温度下(-10、-15、分别为:D:499．3~530．6m;D:552．6~562．5m,试验1011-20、-25℃)单轴抗压强度和不同应力(σ=0．2σ,0．3土样见图1。试验按GB/T50123-1999《土工试验方法标sσ,0．5σ,0．7σ)单轴蠕变试验。试验结果表明:
2、冻土单准》进行。试件规格为ϕ50×100mm圆柱体,加工好的试sss轴抗压强度与冻结温度具有很好的线性规律;冻土的蠕变件需要放在恒温箱中养护24h,常规土工试验试验结果见特性表现为两个阶段,当应力水平较低时,处在衰减型蠕表1所示。变阶段;当应力水平较高时,则处在非衰减型蠕变阶段。关键词:人工冻土;单轴抗压强度;蠕变特征;本构方程中图分类号:TD265．3文献标志码:B文章编号:1672-4011(2015)01-0063-03DOI:10.3969/j.issn.1672-4011.2015.01.0310前言人工冻结法广泛应用在
3、建筑物深基坑、地铁隧道及矿井井筒建设等领域。利用人工冻结法冻结的土体称为人工冻土。冻土作为一种既包含冰又包含未冻水的集合体,使得其重要的特性关系,即应力-应变关系便显出鲜明的时[1-5]间效应。这使得冻土的强度表现出复杂的蠕变性。图1试验样品单轴应力条件下,人工冻土的蠕变一般,发生在衰减表1常规土工试验结果一览表[6]蠕变和稳定蠕变阶段。因此,人工冻土的蠕变本构方程可以用式(1)表示:试样土样含水率ω密度ρ干密度ρd比热编号名称/%/(g·cm-3)/(g·cm-3)/[J/(g·k)]σA0BCζ=E(T)+(T+1)Kσt(1
4、)D10黏土12．072．031．811．280式中ζ—应变;D11黏土15．771．991．721．29σ—应力,MPa;试样土样导热系数冻结温度冻胀力E0(T)—冻土的单轴弹性模量,MPa;编号名称/〔kcal/(mh℃)〕/℃/MPaK、B、C—试验确定的温度、应力、时间影响系数;D10黏土1．732-2．21．08A0—冻土的蠕变常数,由试验确定,D11黏土1．753-2．21．12-B-CK(MPa)h(℃);1．2冻土单轴抗压强度试验T—冻土温度,℃;冻土单轴抗压强度试验,按MT/T593．6-1996《人工冻t—冻土
5、蠕变时间,h。土物理力学性能试验》要求,在自行研制的WDT-100冻土1试验研究试验机进行了-10、-15、-20、-25℃温度下冻土单轴抗压强度试验。试验荷载和试验数据由计算机程序控制和1．1常规土工试验采集,冻土单轴抗压试验结果见表2所示。试样取自阿城矿井主井井筒的二层黏土层,取样深度表2不同温度下冻土的单轴抗压试验结果MPa试验温度试样试验-10℃-15℃-20℃-25℃编号组号单轴抗压强度平均值单轴抗压强度平均值单轴抗压强度平均值单轴抗压强度平均值①2．264．676．138．50D10②2．582．445．074．686
6、．246．278．568．40③2．474．296．458．13①3．763．964．635．73D11②3．473．604．164．125．264．945．705．75③3．584．244．915．83作者简介:方蕾蕾(1990-),女,安徽安庆人,在读硕士研究生,主要研究方向:人工冻土。·63·Vol.41，No.1第41卷第1期February，2015SichuanBuildingMaterials2015年2月1．3冻土单轴蠕变试验2试验结果分析冻土单轴蠕变试验荷载取4级,分别为σ=0．2σ,S0．3σS,0．5σS,0
7、．7σS(σS为冻土瞬时抗压强度,可由表2平均2．1冻土单轴抗压强度、弹性模量E与冻结温度的关系值代替)。不同温度下冻土轴向蠕变应变与时间的关系曲线试验结果表明:冻土的单轴抗压强度与温度具有良好如图2所示。的线性关系,随着冻土冻结温度的降低,冻土强度呈线性增加,温度每下降1℃,冻土强度平均增大0．102~0．486MPa。冻土单轴抗压强度与冻结温度的关系见图3所示。图3冻土抗压强度与温度变化曲线在工程实际计算中,冻土弹性模量确定方法是取其抗压强度一半与其所对应的应变值的比值,即:σ/2sE=(2)ε1/2式中E—试样弹性模量,MP
8、a;σ—试样极限抗压强度,MPa;sε—试样极限抗压强度值一半所对应的应变值。1/2利用表2中单轴抗压强度计算出冻土的弹性模量E的值,见表3。冻土的弹性模量随着温度的降低而呈增加趋势且关系(图5所示)。因此在试验温度区间内可以用插值的方法计算冻土弹
