(揚州大學(xué)建筑科學(xué)與工程學(xué)院 江蘇 揚州 225009)

引言

三軸蠕變試驗在三軸儀上完成，在試樣圍壓一定的情況下，通過對試樣軸向應(yīng)力采用分級加荷的方法對試樣進行剪切，每一級荷載施加完成后保持圍壓不變。根據(jù)需要采取不固結(jié)不排水、固結(jié)不排水、固結(jié)排水剪切試驗。本文主要進行了重塑飽和黏土的三軸剪切蠕變試驗，不同加載分級條件下剪切蠕變性質(zhì)。

一、試驗方案

根據(jù)試樣在圍壓100kPa下的常規(guī)的三軸剪切蠕變試驗，分不同剪切路徑對試樣進行三軸剪切蠕變試驗。每級荷載的作用時間為7d，24h內(nèi)變形量小于0.01便可施加下一級荷載。試樣為編號1和2，兩個試樣圍壓都為100kPa，試驗1逐級荷載為60-120-180-240，試樣2逐級荷載為60-160-260-360。

二、試驗結(jié)果分析

為了更好地研究不同圍壓下試樣的蠕變性質(zhì)，本次試驗按照1-1的試驗方案進行試驗，現(xiàn)對其中有效數(shù)據(jù)進行分析。

(一)三軸剪切蠕變試驗軸向應(yīng)變與時間的關(guān)系

圖1為三軸剪切蠕變試驗在不同圍壓下試樣的軸向應(yīng)變與時間的關(guān)系曲線。

圖1 不同圍壓下試樣軸向應(yīng)變與時間關(guān)系曲線

由圖1可知：(1)在應(yīng)力較小時，試樣的蠕變變形量很小，呈現(xiàn)出衰減流變的現(xiàn)象，即試樣的軸向變形以減速的方式在發(fā)展。待軸向變形穩(wěn)定，下一級荷載再進行加載，這時的變形會增大，但是變形量增加的大小受到本級荷載以及初始荷載的影響；(2)應(yīng)力較大時，流變過程速度較快，產(chǎn)生了兩個階段：衰減流變階段、低速流變階段。隨著應(yīng)力水平的逐漸增大直至達到最大值，軸向變形變形可以分為三個階段：衰減蠕變階段、低速蠕變階段、加速蠕變階段。試樣在三軸剪切蠕變試驗中出現(xiàn)加速蠕變的情況比較少，存在時間較長的還是低速蠕變階段，且低速蠕變階段蠕變的速度不是一成不變的。

(二)三軸剪切蠕變試驗體積應(yīng)變與時間的關(guān)系

三軸剪切蠕變試驗中試樣的體應(yīng)變與時間的關(guān)系曲線，如圖2所示。

通過圖2試樣體應(yīng)變與時間的曲線圖我們可以得出：(1)體積應(yīng)變在試樣初始加載時無明顯變化，隨著荷載的增大，體應(yīng)變也開始隨之變化；(2)試樣體應(yīng)變的變化跟孔隙水的排出有著密不可分的關(guān)系，試樣在加載的初級階段，即在較低應(yīng)力下時，試樣要達到能夠看到明顯體應(yīng)變變化量的時間較長，說明此時的孔隙水排出也較困難，所需時間也較長。而在較高應(yīng)力作用下時，孔隙水以較快速度排出，體應(yīng)變較明顯。隨著有效應(yīng)力的增大及時間的發(fā)展，孔隙水逐漸被排出，體應(yīng)變也出現(xiàn)上升趨勢，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是在試樣蠕變過程中，先是受到了固結(jié)硬化的作用，而隨著時間的推延，逐漸出現(xiàn)軟化的現(xiàn)象，這時的體應(yīng)變會呈上升趨勢。

圖2 不同圍壓下試樣體應(yīng)變與時間關(guān)系曲線

三、結(jié)論

本文通過對揚州市較典型黏土進行在相同圍壓下不同剪切路徑的三軸剪切蠕變試驗來分析其蠕變性質(zhì)得到結(jié)論，土體的三軸剪切蠕變可以理解為土體內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)硬化和軟化之間的轉(zhuǎn)化。在低應(yīng)力階段，土體在外荷載的作用下孔隙水排出，土體被壓實，土體結(jié)構(gòu)強度增大，即土體產(chǎn)生硬化作用，呈現(xiàn)衰減蠕變現(xiàn)象。隨著應(yīng)力水平的提高，逐漸增大至超過土體自身的屈服強度，土體內(nèi)部結(jié)構(gòu)組織開始破壞，也就是產(chǎn)生了內(nèi)部結(jié)構(gòu)的軟化作用。待土體內(nèi)部的軟化部分超過硬化的部分，土體開始發(fā)生劇烈的變形。隨著時間的推移，土體內(nèi)部自我調(diào)整趨于穩(wěn)定，即蠕變穩(wěn)定現(xiàn)象。