洞庭湖地区网纹红土的流变性研究

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网纹红土是洞庭湖地区岩土工程施工中常见的土体。至今人们对于网纹红土的研究主要集中在其成因分布、结构构造、弹性变形等方面。由于网纹红土的强度较高,一般认为网纹红土没有流变特性,所以有关网纹红土流变特性的研究还是空白。实际上,网纹红土具有流变性,而且网纹红土的流变性直接影响着地(路)基、基坑以及边坡等工程的稳定性。因此,研究网纹红土的流变性,对今后洞庭湖地区的岩土工程设计与施工具有重要意义。本文从理论和试验两个方面出发,对洞庭湖地区网纹红土的流变性进行了一系列研究,取得了如下成果:(1)对洞庭湖地区网纹红土原状土样和扰动土样分别进行了不同荷载下的单轴蠕变试验。试验结果表明,网纹红土原状土样的压缩性比扰动土样低很多;原状土样的蠕变曲线不平滑,并且无明显稳定蠕变阶段,而扰动土样的蠕变曲线平滑,且稳定蠕变阶段较明显;原状土样达到变形稳定所需的时间比扰动土样短很多。通过对原状土样和扰动土样的蠕变变形量分析,得到了网纹红土的单轴蠕变经验方程;并利用方程的相关参数预测网纹红土单向固结的最终沉降量。(2)对洞庭湖地区网纹红土原状土样进行了三轴蠕变试验,绘制了试验结果曲线,并进行了分析总结。结果表明,土体产生破坏的应力水平与围压大小有关;低应力水平作用下,网纹红土土样的蠕变性状表现为线性粘弹性的特性,而当应力水平较高时,网纹红土土样的蠕变性状表现为非线性的特性;且应力水平越高,非线性程度越高。在此基础上,采用Singh-Mitchell模型对网纹红土在三轴试验条件下的流变性质进行描述。该模型较好表达了土体在20%-80%偏应力水平范围内的应力-应变-时间关系特性。(3)对洞庭湖地区网纹红土进行了加载速率效应研究,结果表明,无论是直接剪切试验还是三轴压缩试验,在抗剪强度与剪切速率的关系方面,网纹红土与普通粘土存在着不同。
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