平面蠕变仪的改造及黄土平面蠕变试验.pdf

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1、第37卷第5期人民黄河Vo1．37．No．52015年5月YELL0WRIVERMay，2015【工程建设管理】平面蠕变仪的改造及黄土平面蠕变试验胡连信，骆亚生(西北农林科技大学水利-9建筑工程学院，陕西杨凌712100)摘要：在岩土工程界，对于一些平面应变状态下的黄土蠕变沉降问题，采用三轴蠕变或单向压缩试验不能准确反映其应力应变与时间的关系。为此，先将真三轴仪改造为平面应变仪，然后改进成为平面蠕变仪，保证试样在整个试验过程中处于平面应变状态，且能准确反映其蠕变过程。利用该仪器开展了黄土固结平面蠕变试验，试验结果表明，在偏应力较小时平面蠕变轴向形变量及稳定时间均小于在偏应力较大情况下的

2、值，试样侧面形变规律类似轴向形变规律。同时，试验结果也验证改造后的仪器能较好地应用于平面蠕变相关试验。关键词：平面蠕变；仪器改造；轴向形变；侧向形变；黄土中图分类号：TV131．6；TU411．7文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1000—1379．2015．05．032黄土在我国西北地区分布广泛，其特殊的水敏感态j，为模拟分析该类问题，采用平面应变试验既能性和遇水湿陷性J，给工程建设带来不少难题，其中满足土体边界条件，又能清楚地了解土体的应力和形比较典型的有黄土长期蠕变导致的沉降问题。边坡处变特性。试验所需试样的尺寸见图1，or、：、分别黄土材料发生蠕变，表现为坡体

3、沉降和坡面处发生滑为试样顶面、横截面、侧面所受应力。试样满足平面应坡破坏，这给边坡周围的建筑构造物带来严重的安全变状态只需满足在各向受力的情况下横截面x,y方向隐患。的形变占有变化，方向形变s：=0即可。路堤河堤、黄土边坡等在上覆荷载、侧向约束等综合作用下常处于平面应变状态，针对该类长期蠕变导致的沉降问题，采用三轴蠕变试验或单向压缩试验_2]得到的试验结果虽能描述其轴向形变规律，但不能准确定位其在平面应变状态下各时刻的形变大小。鉴于此，笔者在真三轴仪的基础上，先将其改造为平面应变图1试样尺寸及受力状态示意(单位：mm)仪，然后改进成为平面蠕变仪，保证试样在整个试验过平面蠕变仪的改造，首

4、先借鉴付中原]、李蓓_9程中处于平面应变状态，且能准确反映其蠕变过程。等将真三轴仪改为平面应变仪的方法，将日本谷藤机对试样在不同含水率、固结压力下进行分级加载蠕变械工业株式会社生产的TS一525型真三轴仪改造成平试验，验证了仪器改造效果。面应变仪，再在保持压力室不变的情况下改进成为平1平面蠕变仪的改造面蠕变仪。对于试样压力室，将原先采用柔性加压的2个作用面更换为有机玻璃刚性约束面，则对土体施具有复杂应力状态的柱形弹性体，其纵向轴较长，加刚性约束模拟土体在侧限条件下的实际受力情况，且横截面的大小和形状沿轴线方向不变]，称此类柱所受应力为，两刚性约束面应变为零；两侧面仍由体存在平面应变问题

5、。此类柱体所受外力方向与轴线侧板上的气压(空压机提供)施加荷载，模拟土体实际垂直，大小沿长度方向不变，柱体两端受固定约束。边坡土体如图1所示，令土体的长轴方向为方向。因收稿日期：2014—03—19基金项目：国家自然科学基金资助项目(51178392)。土体长轴两端受固定约束，或长轴长度远大于横截面作者简介：胡连信(1989一)，男，湖北监利人，硕士研究生，研的长或宽，故长轴方向的形变可忽略不计，即8=0，究方向为岩土工程与环境。土体处于平面应变状态，故可将工程小比例模型的横通信作者：骆亚生(1967一)，男，陕西泾阳人，教授，博士生导截段视为平面应变试验所需要的试样(见图1实线部师，

6、主要从事黄土力学与工程方面的研究工作。E—mail：524758591@qq．tom分)。一般情况下可认为边坡土体处于平面应变状·122．人民黄河2015年第5期从图3(b)可以得出，占变化规律类似轴向形变E4]华承博．新型土工平面应变仪的开发与研制[D]．大连：规律，即前期变化较快，后期逐渐趋于稳定。当偏应力大连理工大学，2010．邓楚键，郑颖人，朱建凯．平面应变条件下M—c材料屈逐渐增大时，侧向形变量呈先增大后减小趋势，相邻两J服时的中主应力公式[J]．岩土力学，2008，29(2)：310—级荷载所产生的形变差逐渐减小。当偏应力达到一定3l4．值时，如试验中偏应力为300kPa时

7、，侧向形变随时间⋯李广信，张其光，黄勇男．土体平面应变方向上的主应力增长呈减小趋势，即在该偏应力作用下，试样发生侧向[J]．岩土工程学报，2001，23(3)：358—361．压缩。[7]付中原．真三轴仪的平面应变改造及黄土平面应变实验根据平面蠕变试验结果，有试样在轴向和侧向均研究[D]．杨凌：西北农林科技大学，2009．产生形变，且形变规律类似三轴蠕变规律。在垂直该r8]李蓓．平面应变仪的研制及上海地区粘性土剪切带形成变形面(xoy面)的方向