黏性土剪切蠕變特性研究進(jìn)展*

陳茂 張家明 龍鄖鎧

(昆明理工大學(xué)建筑工程學(xué)院 昆明 650500)

0 引言

滑坡災(zāi)害的啟動(dòng)往往經(jīng)歷了長(zhǎng)期、緩慢的蠕變過(guò)程，土體結(jié)構(gòu)從初始變形到完全破壞的過(guò)程中伴隨著一套復(fù)雜的蠕變本構(gòu)關(guān)系。誘發(fā)滑坡災(zāi)害的因素主要分為內(nèi)、外兩個(gè)方面，一方面是滑帶土的礦物成分、顆粒級(jí)配以及微觀結(jié)構(gòu)等內(nèi)部因素，另一方面則是自然侵蝕、降雨和地下水、庫(kù)水位變化以及人類活動(dòng)等[1-5]外界成因，而外界因素也主要是土體內(nèi)部應(yīng)力環(huán)境的改變[6]。降雨、地下水及水位變化等外界環(huán)境不斷改變滑帶的應(yīng)力場(chǎng)和滲流場(chǎng)狀態(tài)，從而影響坡體的整體穩(wěn)定性。比如，三峽庫(kù)區(qū)侏羅系順層滑坡主要是由于特殊的動(dòng)水效應(yīng)引起的蠕變失穩(wěn)[7]；白家包滑坡則是由于庫(kù)區(qū)水位迅速下降改變了土體應(yīng)力場(chǎng)狀態(tài)，降低了坡體整體穩(wěn)定性，在同周期降雨條件下加快了坡體變形，最終發(fā)生蠕變破壞[8]。

土體蠕變是滑坡演變的早期狀態(tài)[9]，其與應(yīng)力環(huán)境密切相關(guān)。三峽庫(kù)區(qū)馬家溝滑坡由于庫(kù)水位變化導(dǎo)致坡體滲流場(chǎng)狀態(tài)發(fā)生改變，影響了滑帶土的應(yīng)力場(chǎng)分布特征，從而誘發(fā)坡體發(fā)生蠕動(dòng)型滑坡失穩(wěn)[10]；位于湖北省巴東縣信陵鎮(zhèn)的臨江坡體，由于移民搬入以及避險(xiǎn)搬出等特殊人類活動(dòng)改變了土體內(nèi)部的應(yīng)力路徑，從而影響了漸進(jìn)性滑坡的變形和穩(wěn)定[11]。

隨著全球基礎(chǔ)投資建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，剪切蠕變誘發(fā)的自然或工程滑坡災(zāi)害也越發(fā)頻繁，已經(jīng)造成了大量的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡，所以針對(duì)既有研究成果，開展黏性土剪切蠕變的研究具有科學(xué)的理論意義和實(shí)際的工程效益。本文主要從黏性土的剪切蠕變性質(zhì)(試驗(yàn)方法、蠕變階段及變形特征)、力學(xué)強(qiáng)度特征(分類、影響因素、演變關(guān)系)以及蠕變本構(gòu)模型(理論成果、元件模型、經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?等幾個(gè)角度進(jìn)行綜述，并對(duì)其中一些方面進(jìn)行探討分析。最后針對(duì)當(dāng)前存在的問(wèn)題提出了建議與展望，以期能為黏性土剪切蠕變的研究提供科學(xué)理論依據(jù)。

1 剪切蠕變?cè)囼?yàn)研究方法

根據(jù)既有學(xué)者研究成果，由于復(fù)雜的室外條件，黏性土剪切蠕變特性的研究方法常采用室內(nèi)環(huán)剪試驗(yàn)[12]、三軸壓縮試驗(yàn)[7,13-14]以及直剪蠕變?cè)囼?yàn)[15-16]。通過(guò)整理分析文獻(xiàn)資料[12-18]，對(duì)黏性土剪切蠕變?cè)囼?yàn)方法做出總結(jié)(見表1)。

表1 黏性土剪切蠕變?cè)囼?yàn)方法

2 黏性土蠕變階段及變形特征

針對(duì)黏性土蠕變階段及變形特征，已有許多學(xué)者做了相關(guān)討論。研究表明：黏性土在蠕變過(guò)程中呈現(xiàn)階段性變化特點(diǎn)，且伴隨著衰減變形與非衰減變形特征。龍建輝等[18]以應(yīng)力狀態(tài)和含水率為控制變量，采用三軸蠕變?cè)囼?yàn)和直剪蠕變?cè)囼?yàn)研究了黃土坡黏性土蠕變階段特征，結(jié)果表明：研究區(qū)黏性土蠕變過(guò)程經(jīng)歷了3個(gè)階段，即等速階段、加速階段以及蠕變破壞階段；周靜靜等[19]采用直剪蠕變?cè)囼?yàn)分析黏性土蠕變性質(zhì)時(shí)，認(rèn)為試樣在每一級(jí)荷載作用下都經(jīng)歷了衰減階段、穩(wěn)態(tài)階段，最后在破壞偏應(yīng)力作用下進(jìn)入加速蠕變階段；田文[20]采集了該研究區(qū)含粗顆粒的黏性土進(jìn)行三軸蠕變?cè)囼?yàn)，將黏性土蠕變過(guò)程劃分為瞬時(shí)蠕變階段、衰減蠕變階段和穩(wěn)態(tài)蠕變階段3 個(gè)部分。

根據(jù)既有研究成果，黏性土蠕變過(guò)程呈現(xiàn)著復(fù)雜的階段性變形特征。總體說(shuō)來(lái)，黏性土從變形開始到最終破壞的過(guò)程可依次劃分為瞬時(shí)變形階段、衰減蠕變階段、穩(wěn)態(tài)蠕變階段以及加速蠕變破壞階段等4個(gè)部分，且在這一過(guò)程中伴隨著衰減蠕變和非衰減蠕變的變形特征(見圖1)。

圖1 變形隨時(shí)間變化曲線

在荷載作用瞬間，土體中的部分水分子被排擠溢出，產(chǎn)生大量孔隙結(jié)構(gòu)，這為土體顆粒位置變化騰出了場(chǎng)地空間。所以，荷載作用下的土顆粒三維空間位置不斷發(fā)生調(diào)整，孔隙被不斷填充，導(dǎo)致土體結(jié)構(gòu)變形瞬間增大[14]，見圖中0A段。在土體自重和外界環(huán)境的疊加效應(yīng)下，土顆?？臻g位置繼續(xù)發(fā)生調(diào)整相互揉搓以適應(yīng)土體骨架內(nèi)的新應(yīng)力鏈環(huán)境，最終趨于一個(gè)相對(duì)平衡穩(wěn)定狀態(tài)，即蠕變速率不斷衰減[10,14]，見圖中AB段。在經(jīng)歷瞬時(shí)蠕變和衰減蠕變階段之后，土體結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力環(huán)境處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，黏性土蠕變速率趨于一個(gè)接近于零的常數(shù)，土體變形緩慢，歷時(shí)周期漫長(zhǎng)[7,10,13-14]，見圖中BC段。經(jīng)歷長(zhǎng)期的低速穩(wěn)態(tài)變形后，土體內(nèi)部應(yīng)力等級(jí)累積達(dá)到破壞程度時(shí)，黏性土就會(huì)進(jìn)入加速蠕變破壞階段，土體內(nèi)部結(jié)構(gòu)規(guī)律發(fā)生紊亂，宏觀上產(chǎn)生明顯的破壞變形，呈似流體狀態(tài)[17,21-22]，見圖中CD段。而CD段嚴(yán)格上可細(xì)分為兩個(gè)部分，一是發(fā)展著塑性變形但還未誘發(fā)破壞的CE段，二是微裂隙劇烈發(fā)展導(dǎo)致破壞變形的ED段[23]。

在黏性土剪切蠕變過(guò)程中，不同的變形階段表現(xiàn)出不同的蠕變速率。即在黏性土蠕變過(guò)程中伴隨衰減蠕變(AB段)和非衰減蠕變變形特征(BC段和CD段)。

3 黏性土力學(xué)強(qiáng)度特征

3.1 抗剪強(qiáng)度指標(biāo)

黏性土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)控制著滑坡蠕變機(jī)理，其力學(xué)強(qiáng)度特征與斜坡整體形態(tài)和活動(dòng)狀態(tài)密切相關(guān)[24]。影響斜坡穩(wěn)定性的強(qiáng)度指標(biāo)主要包括：峰值強(qiáng)度、殘余強(qiáng)度、啟動(dòng)強(qiáng)度、完全軟化強(qiáng)度以及長(zhǎng)期強(qiáng)度等5個(gè)方面[25]。

3.2 抗剪強(qiáng)度指標(biāo)影響因素

黏性土在經(jīng)歷長(zhǎng)期復(fù)雜應(yīng)力作用后，土體的蠕動(dòng)變形與力學(xué)強(qiáng)度特征具有時(shí)間效應(yīng)關(guān)系[10,26]。影響?zhàn)ば酝亮W(xué)強(qiáng)度特征的因素可以概括為：水化作用(水的弱化作用、含水率及水的化學(xué)成分)、土體先期變形量和時(shí)間效應(yīng)、土體的礦物成分和粘粒含量、土體結(jié)構(gòu)的內(nèi)部連結(jié)特征、土體的粒度分布特征以及塑性指數(shù)等[27]。于是，針對(duì)黏性土5種力學(xué)強(qiáng)度特征值影響因素及關(guān)系進(jìn)行分別討論：

對(duì)于黏性土峰值強(qiáng)度的研究，龍建輝[28]認(rèn)為其本質(zhì)就是研究c值的特征規(guī)律。而c值的影響因素主要有有效法向應(yīng)力、粘粒含量、粘土礦物和應(yīng)力狀態(tài)、密實(shí)度、剪切移動(dòng)速率以及含水率等。研究表明：峰值強(qiáng)度與超固結(jié)比、有效法向應(yīng)力、剪切速率、密實(shí)度等呈正相關(guān)性，而與含水率、粘粒含量呈負(fù)相關(guān)性。遇水后發(fā)生漲縮現(xiàn)象的親水性粘土礦物可弱化黏性土峰值強(qiáng)度。不同應(yīng)力狀態(tài)下的土體強(qiáng)度指標(biāo)也存在差異，一般認(rèn)為軸對(duì)稱應(yīng)力狀態(tài)和三向應(yīng)力狀態(tài)的峰值強(qiáng)度大于平面應(yīng)力狀態(tài)[26]。

經(jīng)歷大變形之后的黏性土，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)重新組合的現(xiàn)象，土體顆粒間的摩擦力和咬合力通過(guò)不斷調(diào)整抵抗外界應(yīng)力場(chǎng)變化，最終趨于一個(gè)較穩(wěn)定的狀態(tài)，此時(shí)所達(dá)到的最小穩(wěn)定狀態(tài)的強(qiáng)度即為殘余強(qiáng)度。而殘余強(qiáng)度的影響因素主要為：土的礦物結(jié)構(gòu)成分、顆粒體積大小、粘粒含量、塑性指數(shù)Ip、有效法向應(yīng)力等[26-27]。研究表明：殘余強(qiáng)度與粘粒含量、塑性指數(shù)呈負(fù)相關(guān)性，而與有效法向應(yīng)力呈正線性關(guān)系。呈扁平或類扁平狀粘土礦物的殘余強(qiáng)度小于次角狀或針狀顆粒的粘土礦物。

在滑坡發(fā)育過(guò)程中，由于復(fù)雜多變的應(yīng)力狀態(tài)，黏性土啟動(dòng)強(qiáng)度常是一個(gè)不易確定的指標(biāo)，其量值可能等于峰值強(qiáng)度、殘余強(qiáng)度、軟化強(qiáng)度以及長(zhǎng)期抗剪強(qiáng)度，但也有可能介于上述強(qiáng)度指標(biāo)之間[25]。龍建輝[28]引入“啟動(dòng)含水率”這一特征含水率來(lái)反算確定了土體的啟動(dòng)強(qiáng)度。結(jié)果表明：?jiǎn)?dòng)含水率接近于塑性含水率，可認(rèn)為塑性含水率對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度即為啟動(dòng)強(qiáng)度。

SKEMPTON A W[29]認(rèn)為經(jīng)歷峰值階段后的強(qiáng)度下降原因可歸結(jié)于兩點(diǎn)：首先是土體含水量的增加，其次是由于粘土顆粒與剪切方向平行的重定向。對(duì)于軟化強(qiáng)度的研究，有關(guān)學(xué)者[26]認(rèn)為由于含水率與土體中吸附粘聚力和加固粘聚力的關(guān)系，導(dǎo)致土體結(jié)構(gòu)間的聯(lián)結(jié)力發(fā)生弱化。所以，土體在飽和狀態(tài)下的軟化強(qiáng)度與φ值密切相關(guān)，其影響因素主要有：粘粒粒級(jí)、粘粒形狀、液塑限指標(biāo)、飽和含水率、粘粒粒徑級(jí)配分布以及有效正應(yīng)力等。研究表明：黏性土完全軟化摩擦角隨粘粒粒級(jí)、液限的增大不斷減小，而含水率與其相關(guān)性不大。摩擦角的變化也受粘性形狀的影響，即粘粒的片狀化發(fā)育使得φ值不斷減小。

黏性土長(zhǎng)期強(qiáng)度往往控制著滑坡的變形，其影響因素主要受土體含水量、密度、粒度成分、礦物成分、化學(xué)組分、試驗(yàn)條件等控制。研究表明：長(zhǎng)期強(qiáng)度值隨土體含水量增加而減小，但與密度呈正相關(guān)性。黏性土粒度成分影響著c、φ值，土體中細(xì)顆粒含量越多，c值越大，而φ值越小。親水性礦物由于特殊的吸水脹縮性，會(huì)導(dǎo)致土體強(qiáng)度不斷弱化[30]。

3.3 力學(xué)強(qiáng)度指標(biāo)演變關(guān)系特征

黏性土從變形開始到加速破壞的過(guò)程中，各強(qiáng)度特征之間密切相關(guān)。龍建輝[28]針對(duì)涇陽(yáng)南塬黏性土的峰值抗剪強(qiáng)度、完全軟化強(qiáng)度以及殘余強(qiáng)度之間的演變關(guān)系做了研究(見圖2)。對(duì)于非飽和土而言，經(jīng)歷峰值強(qiáng)度后的強(qiáng)度指標(biāo)在不斷降低，可化分為兩個(gè)階段：第一階段是土體內(nèi)部含水率增加弱化了結(jié)構(gòu)間的粘聚力，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)體強(qiáng)度逐漸喪失，最后達(dá)到軟化點(diǎn)進(jìn)入完全軟化階段；第二階段是由于土體中部分顆粒與剪切方向平行排列所導(dǎo)致，土顆粒經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的調(diào)整后強(qiáng)度不斷降低，最終達(dá)到殘余強(qiáng)度狀態(tài)。黏性土在蠕變過(guò)程中，其力學(xué)強(qiáng)度指標(biāo)在不斷降低，經(jīng)歷長(zhǎng)期動(dòng)水作用和剪切破壞，土體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性逐漸減弱。

圖2 黃土滑坡滑帶土強(qiáng)度特征參數(shù)相互關(guān)系示意

4 黏性土蠕變本構(gòu)模型

4.1 蠕變本構(gòu)模型理論成果

土體的蠕變模型宏觀上分為3類[31]，即經(jīng)驗(yàn)-半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀⒒谝话懔髯兝碚摰脑Ｐ鸵约梆椝苄阅Ｐ?。?jīng)驗(yàn)-半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ统２捎冒雽?duì)數(shù)或雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系來(lái)表達(dá)應(yīng)力-應(yīng)變-時(shí)間關(guān)系[32-33]。一般流變理論模型主要通過(guò)元件模型(Maxwell模型、Kelvin模型以及Burgers模型)建立數(shù)學(xué)方程表達(dá)式來(lái)表征土體蠕變特征[31,34-35]。黏彈塑性模型源于經(jīng)典塑性理論，普遍認(rèn)為蠕動(dòng)勢(shì)和塑性勢(shì)具有一致性。本章基于蠕變本構(gòu)模型研究成果，開展對(duì)經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ团c元件模型的討論。

4.2 經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?/h3>

對(duì)于經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷难芯?，?guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)者已開展了大量的研究，針對(duì)不同的變形特征建立對(duì)應(yīng)的蠕變模型能更好的模擬和監(jiān)測(cè)滑坡的位移動(dòng)態(tài)。陳晶晶等[36]針對(duì)清江古樹滑帶土引入Mesri模型和Singh-Mitchell模型描述了土體的蠕變特性，研究表明該模型由于參數(shù)少、適應(yīng)性強(qiáng)能很好的表達(dá)土體的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系；王琛等[37]以三峽庫(kù)區(qū)古滑坡為研究對(duì)象，建立了描述黏性土變形的Singh-Mitchell經(jīng)典蠕變方程，即變形函數(shù)關(guān)系采用指數(shù)函數(shù)描述，時(shí)間函數(shù)關(guān)系采用冪函數(shù)描述。

根據(jù)文獻(xiàn)[23]及經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ脱芯砍晒?，描述土體應(yīng)變-時(shí)間關(guān)系(時(shí)間函數(shù))常采用冪函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)或者雙曲線函數(shù)，而描述應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系(變形函數(shù))宜采用冪函數(shù)或雙曲線函數(shù)。典型的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ陀蠸ingh-Mitchell模型和Mesri模型，兩者的變形函數(shù)分別采用指數(shù)函數(shù)和雙曲線函數(shù)，而時(shí)間函數(shù)則都采用冪函數(shù)[38]。

4.2.1 Singh-Mitchell經(jīng)典蠕變模型

SINGH A等[39]在單級(jí)常應(yīng)力加載和排水不排水三軸壓縮試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出了可描述20%～80%剪應(yīng)力水平范圍的應(yīng)力-應(yīng)變-時(shí)間經(jīng)驗(yàn)關(guān)系。認(rèn)為可采用指數(shù)函數(shù)描述土體應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，應(yīng)變-時(shí)間關(guān)系采用冪函數(shù)能很好的描述土體的蠕變特性，寫成應(yīng)變率-應(yīng)力水平-時(shí)間關(guān)系，可表示為

ε=AreαDr(t1/t)m

(1)

式中，ε為任一時(shí)刻t的軸向應(yīng)變速率；t為受荷時(shí)間；Dr=(σ1-σ3)/(σ1-σ3)f，為剪應(yīng)力水平，(σ1-σ3)f可由常規(guī)三軸排水壓縮試驗(yàn)獲?。籄r為單位參考時(shí)間t1， (σ1-σ3)=0時(shí)的應(yīng)變速率；m為lnε-lnt關(guān)系圖中直線的斜率；α為應(yīng)變速率對(duì)數(shù)與剪應(yīng)力關(guān)系圖中線性段的斜率。式(1)即經(jīng)典的Singh-Mitchell蠕變模型，只需確定Ar，α和m這3個(gè)參數(shù)。

在m≠1且初始應(yīng)變?chǔ)?=0時(shí)，式(1)積分可推導(dǎo)為

ε=BeβDr(t/t1)m

(2)

式中，B=Art1/(1-m)，β=α，λ=1-m。故Singh-Mitchell蠕變模型需要確定的是B、β及λ這3個(gè)參數(shù)。

4.2.2 Mesri經(jīng)典蠕變模型

Mesri經(jīng)典蠕變模型中應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系采用雙曲線函數(shù)描述，而應(yīng)變-時(shí)間關(guān)系則采用冪函數(shù)來(lái)描述，其蠕變方程可表示為

(3)

式中，ε為軸向應(yīng)變；t為蠕變時(shí)間；Eu切線模量；Su為抗剪強(qiáng)度；Rf為破壞應(yīng)力比；Dr=(σ1-σ3)/(σ1-σ3)f，定義為剪應(yīng)力水平；t1為參考時(shí)間；λ為試驗(yàn)常數(shù)。

當(dāng)t=t1時(shí)，式(3)可表示為

(4)

4.3 元件模型

黏性土在蠕變過(guò)程中呈現(xiàn)多階段的變形特征，不同階段土體表現(xiàn)出不同的蠕變規(guī)律。故在不同階段選用合理的蠕變模型能更準(zhǔn)確的模擬黏性土的變形特性。于是，在瞬時(shí)變形階段黏性土產(chǎn)生彈性變形，此土體的蠕變特征可以用彈性元件來(lái)模擬。隨著應(yīng)力等級(jí)和時(shí)間效應(yīng)的累積，黏性土的變形逐漸步入衰減階段，蠕變速率不斷減小。該階段的蠕變特性適用于Kelvin體來(lái)模擬。將上述彈性元件和Kelvin體串聯(lián)起來(lái)即可描述瞬時(shí)和衰減階段的蠕變特征。隨著應(yīng)力條件不斷改變，剪應(yīng)力大于長(zhǎng)期強(qiáng)度，土體蠕變進(jìn)入長(zhǎng)期穩(wěn)態(tài)階段，最后達(dá)到加速失穩(wěn)破壞階段。于是，在彈性元件和Kelvin體的基礎(chǔ)上再串聯(lián)一個(gè)黏性元件即可描述穩(wěn)態(tài)變形階段的蠕變特征。將彈性元件和黏性元件串聯(lián)起來(lái)就可以建立描述瞬時(shí)變形和勻速變形階段的Maxwell體[40]。

根據(jù)既有元件模型研究成果，本節(jié)主要討論典型元件模型(Maxwell體、Kelvin體及Burgers模型)在蠕變變形中的應(yīng)用。元件模型是由基本元件在不同組合情況下形成的，用以模擬土體的蠕變效應(yīng)。常見的基本元件有彈簧、黏壺和滑片，分別用于描述土體的彈性、黏性及塑性變形。由彈簧和黏壺并聯(lián)形成的元件模型，即Kelvin體，見圖3(a)，主要用于模擬土衰減階段的蠕變特征[6,24]；而由兩者串聯(lián)則形成Maxwell體，見圖3(b)，主要描述土體瞬時(shí)和勻速變形階段的蠕變特性。Burgers模型是由Maxwell體和Kelvin體串聯(lián)形成(圖4)，其可以反映土蠕變過(guò)程中的減速和穩(wěn)定變形特征[41]。

(a) Kelvin

圖4 Burgers 模型

4.4 元件模型與經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯?duì)比

根據(jù)已有研究成果，將黏性土蠕變本構(gòu)模型劃分為經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃驮Ｐ瓦M(jìn)行對(duì)比分析(見表2)。

表2 黏性土蠕變本構(gòu)模型對(duì)比

續(xù)表2

5 展望與建議

(1)蠕變本構(gòu)模型可以很好的描述黏性土體在整個(gè)蠕變階段的變形特征。從微觀和宏觀角度出發(fā)，建立全面的蠕變本構(gòu)模型體系能更好的表征土體蠕變過(guò)程。研究表明：目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)于蠕變模型的建立多集中在宏觀模型，從細(xì)微觀角度建立微觀模型的研究理論成果較少，但微觀結(jié)構(gòu)?？刂浦馏w的宏觀變形。所以，今后的研究應(yīng)多集中于微觀模型的建立，完善蠕變模型系統(tǒng)以更加全面地分析土體變形特征。

(2)黏性土從初始變形到加速破壞伴隨著多階段的蠕變特性，根據(jù)不同階段的變形特征建立對(duì)應(yīng)的蠕變模型能更準(zhǔn)確地反映土體的變形過(guò)程。研究表明：當(dāng)土體進(jìn)入加速蠕變階段時(shí)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)應(yīng)力場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜多變，導(dǎo)致該階段元件模型的建立仍是一個(gè)較大的技術(shù)空白。于是，基于既有成果，加快蠕變階段模型的建立是未來(lái)的研究方向。

(3)新技術(shù)和研究方法的應(yīng)用是今后促進(jìn)剪切蠕變發(fā)展的一項(xiàng)重要手段。改進(jìn)現(xiàn)有試驗(yàn)設(shè)備儀器在實(shí)際應(yīng)用中的不足以及完善試驗(yàn)操作過(guò)程中的技術(shù)方法，同時(shí)引進(jìn)一些比較前沿的技術(shù)手段：比如應(yīng)用于微觀結(jié)構(gòu)方面的CT技術(shù)、數(shù)字圖像測(cè)量以及紅外光譜分析技術(shù)等，而應(yīng)用于模型建立方面的物理、數(shù)學(xué)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)等都是今后剪切蠕變研究發(fā)展方向。

6 結(jié)論

(1)黏性土的變形破壞是一個(gè)長(zhǎng)期緩慢的過(guò)程，土體呈現(xiàn)出復(fù)雜的蠕變階段和變形特征，即土體從初始變形到破壞的過(guò)程經(jīng)歷了瞬時(shí)變形、衰減蠕變、穩(wěn)態(tài)蠕變以及加速蠕變破壞等4個(gè)階段，并伴有衰減蠕變和非衰減蠕變變形特征。

(2)由于室外復(fù)雜的環(huán)境條件，黏性土剪切蠕變特性研究方法常采用室內(nèi)環(huán)剪試驗(yàn)、三軸壓縮試驗(yàn)以及直剪蠕變?cè)囼?yàn)。

(3)黏性土整體穩(wěn)定性和活動(dòng)狀態(tài)與土體抗剪強(qiáng)度指標(biāo)(峰值強(qiáng)度、殘余強(qiáng)度、滑坡啟動(dòng)強(qiáng)度、完全軟化強(qiáng)度以及長(zhǎng)期強(qiáng)度等5個(gè)方面)密切相關(guān)。影響?zhàn)ば酝亮W(xué)強(qiáng)度特性的因素有：水化作用(水的弱化作用、含水率及水的化學(xué)成分)、滑土體先期變形量和時(shí)間效應(yīng)、滑土體的礦物成分和粘粒含量、滑體結(jié)構(gòu)的內(nèi)部連結(jié)特征、滑土體的粒度分布特征以及塑性指數(shù)等。

(4)建立合理的蠕變模型能更好的反映土在變形過(guò)程中的蠕變特征。既有研究表明：Maxwell體能較好的反映土體在瞬時(shí)和勻速階段變形特征，Kelvin體可以模擬滑土體在衰減過(guò)程中的蠕變特性，由Maxwell體和Kelvin體串聯(lián)形成的Buergers模型可以反映滑土體在蠕變過(guò)程中的衰減和穩(wěn)態(tài)變形特性。

(5)基于剪切蠕變性質(zhì)的研究成果，今后的研究方向集中于以下幾個(gè)方面：微觀模型的研究；新技術(shù)和研究方法的應(yīng)用和改進(jìn)；建立可描述加速蠕變階段的元件模型。