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重塑黄土变形特性试验与模型研究.pdf

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重塑黄土变形特性试验与模型研究 on of ResearchTestsandModelDeformationCharacteristicsof Loess Remolded 程海涛刘保健谢永利 (长安大学公路学院,西安,710054) 摘要:为了研究黄士路堤的沉降特性.基于室内一维固结试验,从流变角度分析了重塑黄土的变 形特性:随着时间的增加各应力水平下的应变逐渐趋于稳定,不会出现破坏现象,且基本呈双曲线 关系;变形属非线性衰减型,且非线性程度随着应力水平的提高而增强。根据变形特性,从简单的 Kelvin模型人手,引入非线性应力、应变关系的割线模量.利用变参数法建立了描述重塑黄土变形 特性的非线性模型,模型中含有4个土性参数.均可由室内一维固结试验得出。最后通过计算值与 实测值的比较,证明了该模型的可靠性。 关键词:重塑黄土流变Kelvin模型剖线模量 1 前言 在沟壑纵横的西部山区修建高速公路时大量遇到非饱和高填方黄土路堤。填土路堤的沉 降分最后沉降量与施工期沉降量,二者之差为工后沉降量。公路路堤铺筑路面后,工后沉降量 的大小是路堤质量的主要标准。不论是施工期还是工后期,填土路堤的沉降变形与荷载和时 间有关,都可以表示为荷载与时间的函数,理论上属于流变范畴。 . 现有的土本构关系及应力、应变计算方法主要用于最终沉降量的计算,与时间无关。非 饱和士固结理论虽然考虑了时间的因素,但由于技术和经济成本过高,难以应用到实际中去。 流变理论能够同时考虑应变、应力和时间三维相互关系,但目前流变理论主要用于对软土体、 岩体/变形进行研究,并取得了一定成果…。而对非饱和填土体的变形研究成果还不多见。 因此研究非饱和填土体的应变、应力和时间三维关系具有重要的理论意义和实用价值。 本文基于室内一维固结试验,从流变角度研究了重塑黄土的变形特性,引入非线性应 力、应变关系的割线模量并推导出了描述重塑黄土变形特性的非线性模型。 2变形特性分析 m高填方路堤,属非饱和重塑黄土。土样的平均 试验土样取白兰州一海石湾高速公路70 验。按照“坐标平移法”把分级加载试验曲线转化为分别加载试验曲线…,得到应变-时间曲 线如图1所示,应力一应变等时曲线如图2所示。 从图1可以看出: (1)加载初期应变增加迅速,随着时间的增加,应变曲线逐渐平缓,即应变速率逐渐减 小。 第二届全国岩土与工程学术大会论文集 5 3j 3 r 3 一一51000kPkPaa 3} 2.5 :裟kPakPa 2.5} £2 一一“500”kP: g 2} q ‘一600kPa 5 1.5 一7“)kPa 1 r ” 1 n5 m5} 彻 0 300 600 900 1200 1500 。了——i——i——i、-000 图1应变.时间曲线 图2应力-应变等时曲线 (2)在低应力水平下应变有较明显的增长现象,但应变速率衰减得快,在高应力水平下 应变增长不明显。 (3)随着时间的增加,各级应力水平下的应变逐渐趋于稳定,而不会出现破坏现象。

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