不同含水量的非飽和土一維時效性試驗研究

(內(nèi)蒙古科技大學(xué)　內(nèi)蒙古　包頭　014000)

前言

黃土(Loess)是第四紀以來形成的多孔隙弱膠結(jié)沉積物，作為中國西北地區(qū)一種最常見的土工材料，既可以作為建筑材料使用，又是多種建筑依存的工程環(huán)境，因此對于黃土的工程性質(zhì)研究一直是人們追求的核心工作之一。

土體的變形是巖土工程和土力學(xué)研究的最基本，最重要的問題之一，所有建筑物的設(shè)計都必須考慮沉降。本文在參考研究成果基礎(chǔ)[1-3]上，進行土體的變形試驗，測定的是穩(wěn)定后的變形，從理論上講，它包括初始變形，固結(jié)變形，流變變形。

一、試驗方案

本文試驗土樣選自山西呂梁某基坑開挖土，土密度為1.79g/m3，為了研究不同含水量土樣的固結(jié)性質(zhì)，分別制備出了飽和度含水率為13.6%，15.4%和17.2%的土樣各2組，共6組土樣，其干密度與原狀土相同。之后再分別進行相應(yīng)的標準加載一維固結(jié)試驗。本次試驗所采用的儀器如圖1。

圖1　固結(jié)儀示意圖

土樣1土樣2土樣3土樣4土樣5土樣6濕密度(g/m3)2.032.032.072.072.102.10初始孔隙率e00.7130.7130.7410.7410.7680.768含水率ω13.6%13.6%15.4%15.4%17.2%17.2%干密度(g/m3)1.791.791.791.791.791.79

二、試驗方法

加壓等級采用12.5kPa，25kPa，50kPa，100kPa，200kPa，400kPa，800kPa，讀數(shù)時間為6s，15s，1min，2.25min，4min，6.25min，9min，12.25min，16min，20.25min，25min，30.25min，36min，42.25min，49min，64min，100min，200min，400min，23h，24h，施加每級壓力后24h測定試樣高度變化作為穩(wěn)定標準。

三、試驗結(jié)果分析

各土樣應(yīng)力-應(yīng)變曲線如圖2，土樣e-p和e-lg(p)曲線如圖3和圖4，計算結(jié)果見表2。

圖2　各土樣應(yīng)力-應(yīng)變曲線

圖4　e-lg(p)曲線

土樣1土樣2土樣3土樣4土樣5土樣6壓縮系數(shù)α(MPa-1)0.0170.0200.0240.0200.0200.017壓縮指數(shù)Cc0.10150.13440.14350.13590.13440.1443蠕變系數(shù)Cα(100kpa)0.32360.37750.24270.31460.28760.1528蠕變系數(shù)Cα(400kpa)0.38650.34150.34150.41340.40450.4134Cα/Cc(100kpa)0.03190.02810.02490.02320.02740.0256Cα/Cc(400kpa)0.03810.02540.02380.03040.03010.0286

由結(jié)果分析可知：土樣孔隙率在0.713-0.768之間，屬于良好的天然地基；當初始含水率一定時，法向應(yīng)力愈大，黃土的初始應(yīng)變愈大；當法向應(yīng)力水平一定時，含水率愈大，初始應(yīng)變愈大；當應(yīng)力水平較低時，應(yīng)變-時間曲線在很短的時間內(nèi)就趨于平緩而在高應(yīng)力水平下，應(yīng)變一時間曲線要經(jīng)過相當長一段時間才能趨于平緩，即應(yīng)力水平較低時，應(yīng)變速率衰減得快，而隨著應(yīng)力水平的升高應(yīng)變速率的衰減隨之減緩；割線應(yīng)變速率對數(shù)與應(yīng)變關(guān)系在應(yīng)力水平較低時呈線性關(guān)系，應(yīng)力水平較高時呈明顯的非線性關(guān)系；不同時刻的應(yīng)力一應(yīng)變等時曲線是不同的，而且一般不是直線，說明蠕變是非線性的，應(yīng)力水平越高，相等時間之間的應(yīng)變越小，呈衰減蠕變。

四、結(jié)論

分析了含水率、法向應(yīng)力水平對黃土固結(jié)蠕變特性的影響得出以下結(jié)論：1.當法向應(yīng)力水平一定時，含水率愈大，初始應(yīng)變愈大。2.即應(yīng)力水平較低時，應(yīng)變速率衰減得快，而隨著應(yīng)力水平的升高應(yīng)變速率的衰減隨之減緩。3.應(yīng)力水平越高，相等時間之間的應(yīng)變越小，蠕變衰減蠕變。