• ISSN 0258-2724
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侧向卸荷条件下结构性软黏土蠕变特性试验研究

贾敏才 赵舜 张震

贾敏才, 赵舜, 张震. 侧向卸荷条件下结构性软黏土蠕变特性试验研究[J]. 西南交通大学学报, 2020, 55(6): 1257-1263. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180718
引用本文: 贾敏才, 赵舜, 张震. 侧向卸荷条件下结构性软黏土蠕变特性试验研究[J]. 西南交通大学学报, 2020, 55(6): 1257-1263. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180718
JIA Mincai, ZHAO Shun, ZHANG Zhen. Experimental Study on Creep Characteristics of Structural Soft Clay under Lateral Unloading Condition[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2020, 55(6): 1257-1263. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180718
Citation: JIA Mincai, ZHAO Shun, ZHANG Zhen. Experimental Study on Creep Characteristics of Structural Soft Clay under Lateral Unloading Condition[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2020, 55(6): 1257-1263. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180718

侧向卸荷条件下结构性软黏土蠕变特性试验研究

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180718
基金项目: 浙江省交通运输厅科研计划项目(2014H06)
详细信息
    作者简介:

    贾敏才(1973—),男,副教授,博士生导师,研究方向为基坑工程、地基处理等, E-mail:mincaijia@tongji.edu.cn

  • 中图分类号: TU43

Experimental Study on Creep Characteristics of Structural Soft Clay under Lateral Unloading Condition

Funds: This work was supported by the research project of Zhejiang transportation department(2014H06)
  • 摘要: 通过对温州瑞安软黏土侧向卸荷条件下的三轴不排水蠕变试验,研究侧向卸荷路径和结构性对软黏土时间-应变曲线、等时曲线等典型蠕变特性的影响;建立侧向卸荷条件下软黏土的蠕变稳定时间模型,分析应变率与土体蠕变破坏标准之间的关系,并验证其对不同地区不同应力路径结构性软土的适用性. 研究结果表明:当土样卸荷量与初始固结应力的比值达到0.2~0.3时,土样达到蠕变破坏;变形发展可分为瞬时变形、衰减蠕变、等速蠕变和加速蠕变4个阶段. 当不同围压下的土样进入加速蠕变时,其应变率对数与蠕变时间存在良好的线性关系,该加速蠕变临界线可作为卸荷蠕变破坏的判据;蠕变稳定时间受结构性的制约和影响,侧向卸荷条件下,土样发生蠕变破坏时的轴向应变随固结压力的增大而增大,长期强度指标黏聚力下降超过50%,内摩擦角则基本不变,导致浅层结构性软黏土长期强度衰减严重,蠕变破坏应变较小,施工和监测时需重点关注.

     

  • 图 1  GDS三轴流变试验系统

    Figure 1.  GDS rheology triaxial instrument

    图 2  分级卸荷下蠕变曲线

    Figure 2.  Creep curves of multi-stage unloading

    图 3  侧向卸荷条件下的应力-应变曲线

    Figure 3.  Stress-strain curves of lateral unloading condition

    图 4  应变-时间对数加载曲线

    Figure 4.  Curves of ${\varepsilon _{\rm{a}}}$ with $\ln \;t$ of multi-stage unloading

    图 5  应变率-时间变化曲线

    Figure 5.  Curves of $\ln \;\dot \varepsilon $ with $t$

    图 6  分级卸荷条件下土体应力-应变等时曲线

    Figure 6.  Stress-strain isochronous curves of multi-stage unloading

    图 7  卸荷量-蠕变稳定时间关系曲线

    Figure 7.  Unloading-creep stabilization time curve

    图 8  温州软黏土长期强度包络线

    Figure 8.  Long-term strength envelopes of Wenzhou soft clay

    表  1  软土土样的物理力学性质参数

    Table  1.   Physical and mechanical properties of soft soil sample

    含水量
    $w$/%
    比重密度
    $\rho $/(g•cm−3
    孔隙比
    ${e_0}$
    塑限
    ${w_{\rm{p}}}$/%
    液限
    ${w_{\rm{L}}}$/%
    塑限指数
    ${I_{\rm{P}}}$
    液限指数
    ${I_{\rm{L}}}$
    不排水抗剪强度指标
    黏聚力$c$/kPa内摩擦角φ/($^\circ $)
    74.12.721.562.0728.455.527.11.6817.018.0
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    表  2  侧向卸荷条件下三轴蠕变试验方案

    Table  2.   Scheme of triaxial creep tests under the condition of lateral unloading

    试验
    编号
    ${K_0}$固结蠕变过程(不排水)
    ${\sigma _3}$/kPa${K_0}$系数控制
    方式
    加载
    方式
    卸荷速率/
    (kPa•min−1
    RB30 30 0.43 应力
    控制
    ${\sigma _1}$不变
    ${\sigma _3}$减小
    0.1
    RB50 50 0.49
    RB70 70 0.52
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    表  3  土样实际蠕变稳定时间

    Table  3.   Table of actual creep stabilization h

    固结围压/kPa侧向卸荷量/kPa
    36912
    30 107 133
    50 112 136 112
    70 74 109 96 79
    下载: 导出CSV
  • LIN H D, WANG C C. Stress-strain-time function of clay[J]. Journal of Geotechnical & Geoenvironmental Engineering, 1998, 124(4): 289-296.
    周秋娟,陈晓平. 典型基坑开挖卸荷路径下软土三轴流变特性研究[J]. 岩土力学,2013,34(5): 1299-1305.

    ZHOU Qiujuan, CHEN Xiaoping. Research on rheological properties of soft clay under typical pit unloading paths[J]. Rock and Soil Mechanics, 2013, 34(5): 1299-1305.
    闫澍旺, 张京京, 陶琳, 等. 等向固结饱和黏土卸载特性影响因素研究[J]. 岩土工程学报, 2016, 38(增刊2): 42-47.

    YAN Shuwang, ZHANG Jingjing, TAO Lin, et al. Influencing factors for unloading characteristics in saturated clay[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2016, 38(S2): 42-47.
    付艳斌, 朱合华, 杨骏. 软土卸荷时效性及其孔隙水压力变化试验研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2009, 28(增刊1): 3244-3249.

    FU Yanbin, ZHU Hehua, YANG Jun. Experimental study of timedependent properties and pore water pressure of soft soil under unloading[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2009, 28(S1): 3244-3249.
    NASH D F T, SILLS G C, DAVISON L R. One-dimensional consolidation testing for soft clay from Bothkennar[J]. Géotechnique, 1992, 42(2): 241-256. doi: 10.1680/geot.1992.42.2.241
    LEONI M, KARSTUNEN M, VERMEER P A. Anisotropic creep model for soft soils[J]. Géotechnique, 2008, 58(3): 215-226. doi: 10.1680/geot.2008.58.3.215
    谭儒蛟,焦宇杰,徐文杰. 天津滨海软土固结-蠕变特性及微观结构分析[J]. 工程勘察,2015,43(5): 14-17.

    TAN Rujiao, JIAO Yujie, XU Wenjie. Study on the consolidation-creep characteristics and microstructure of the soft soil in Tianjin Binhai Area[J]. Geotechnical Investigation & Surveying, 2015, 43(5): 14-17.
    朱鸿鹄,陈晓平,程小俊,等. 考虑排水条件的软土蠕变特性及模型研究[J]. 岩土力学,2006,27(5): 694-698. doi: 10.3969/j.issn.1000-7598.2006.05.003

    ZHU Honghu, CHEN Xiaoping, CHENG Xiaojun, et al. Study on creep characteristics and model of soft soil considering drainage condition[J]. Rock and Soil Mechanics, 2006, 27(5): 694-698. doi: 10.3969/j.issn.1000-7598.2006.05.003
    孔令伟,张先伟,郭爱国,等. 湛江强结构性黏土的三轴排水蠕变特征[J]. 岩石力学与工程学报,2011,30(2): 365-372.

    KONG Lingwei, ZHANG Xianwei, GUO Aiguo, et al. Creep behavior of Zhanjiang strong structured clay by drained triaxial test[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2011, 30(2): 365-372.
    何利军,孔令伟,张先伟,等. 湛江软黏土蠕变特性及经验模型[J]. 水文地质工程地质,2011,38(1): 59-64. doi: 10.3969/j.issn.1000-3665.2011.01.011

    HE Lijun, KONG Lingwei, ZHANG Xianwei, et al. Creep properties and empirical model of soft clay in Zhanjiang[J]. Hydrogeology and Engineering Geology, 2011, 38(1): 59-64. doi: 10.3969/j.issn.1000-3665.2011.01.011
    王国欣,周旺高. 原状结构性土先期固结压力与结构强度的确定[J]. 岩土工程学报,2003,25(2): 249-251. doi: 10.3321/j.issn:1000-4548.2003.02.030

    WANG Guoxin, ZHOU Wanggao. Determination of preconsolidation pressure and structural strength of undisturbed stryctual soils[J]. Chinese Journal of Geotechnical and Engineering, 2003, 25(2): 249-251. doi: 10.3321/j.issn:1000-4548.2003.02.030
    张震. 温州软黏土卸荷条件下工程特性研究[D]. 上海: 同济大学, 2017.
    但汉波. 天然软粘土的流变特性[D]. 杭州: 浙江大学, 2009.
    张先伟. 结构性软土蠕变特性及扰动状态模型[D]. 吉林: 吉林大学, 2010.
    陈宗基. 地下巷道长期稳定性的力学问题[J]. 岩石力学与工程学报,1982(1): 7-26.

    CHEN Zongji. Mechanical problems of long-term stability of underground tunnels[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 1982(1): 7-26.
    杨爱武,吴磊. 结构性海积软土强度与变形时效特性试验研究[J]. 地下空间与工程学报,2015,11(4): 919-925.

    YANG Aiwu, WU Lei. Experimental study on time-dependent strength and deformation of structured marine soft soil[J]. Chinese Journal of Underground Space and Engineering, 2015, 11(4): 919-925.
    杨爱武, 张兆杰, 孔令伟. 不同应力状态下软黏土蠕变特性试验研究[J]. 岩土力学, 2014, 35(增刊2): 53-60.

    YANG Aiwu, ZHANG Zhaojie, KONG Lingwei. Experimental study of creep property of soft clay under different stress conditions[J]. Rock and Soil Mechanics, 2014, 35(S2): 53-60.
    维亚洛夫. 土力学的流变原理[M]. 北京: 科学出版社, 1987: 142-161.
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-08-23
  • 修回日期:  2019-05-29
  • 网络出版日期:  2019-06-13
  • 刊出日期:  2020-12-15

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