【正文】 multistage undrained creep test of RHKMD in pression state 巖土工程研究所 （ 三 ） 試驗儀器 固結(jié)儀：單向固結(jié)試驗 三軸儀：三軸壓縮： CU、 CD （ 一次 、 分級加荷 ） 三軸伸長： CU、 CD （ 一次 、 分級加荷 ） 第 3節(jié) 土的流變試驗 巖土工程研究所 第 3節(jié) 土的流變試驗 扭剪儀： 直剪儀： 環(huán)剪儀： 圖 15 直剪儀 1固定的下半剪切盒； 2可動的上半盒； 3上沖塞； 4土樣； 5下沖塞 圖 16 雙剪儀 巖土工程研究所 第 3節(jié) 土的流變試驗 圖 17 測試環(huán)形土樣的環(huán)剪儀和扭剪儀 （ a） 環(huán)剪儀；（ b） 環(huán)形樣扭剪儀 1底半盒； 2頂半盒； 3環(huán)形充塞； 4內(nèi)部保護環(huán)；5外部保護環(huán)； 6地步透水環(huán)形片 圖 18 柱剪儀 巖土工程研究所 第 3節(jié) 土的流變試驗 圖 19 單剪儀 （ a） 受迫剪切儀；（ b） 自由剪切儀；（ c） 柱剪儀 1側(cè)板； 2前、后側(cè)墻； 3充塞； 4保護環(huán)； 5外筒； 6橡膠套；7內(nèi)筒； 8內(nèi)筒肋條； 9外筒蓋； 10球形軸承組； 11和 12內(nèi)筒蓋 巖土工程研究所 第 3節(jié) 土的流變試驗 圖 19 固結(jié)儀 巖土工程研究所 第 3節(jié) 土的流變試驗 圖 19 三軸儀 巖土工程研究所 第 3節(jié) 土的流變試驗 圖 19 三軸儀 巖土工程研究所 第 3節(jié) 土的流變試驗 圖 19 單剪儀 巖土工程研究所 第 3節(jié) 土的流變試驗 （ 四 ） 試驗方法 對排水剪的蠕變試驗 ， 即使是分別加荷 ， 也有一次瞬時加荷和分級加荷之分 。 優(yōu)點：沒有前期應力歷史的影響；缺點：需一組同樣的試樣 ， 難以避免結(jié)果離散性 。 但在實驗室條件下 ， 我們進行的試驗只能是幾個小時或幾天 ， 少數(shù)試驗進行幾個月 ， 極少數(shù)進行數(shù)年 。 Canto認為： C＝ ； фNHH認為： C＝ 。 第 2節(jié) 土的蠕變 或 ),(2 rfr ???Eringen (1962) indicated that the explicit introduction of time in the constitutive relations violates the principle of objectivity in continuum mechanics. However, in general, time explicitly exists in the empirical relation for the viscous behaviour of soil. ),(2 ?? ?? rfr ?巖土工程研究所 嚴格地講 ， 對應于破壞時刻的變形值依賴于破壞歷時 tp， 或依賴于應力本身 。 冪函數(shù)形式的蠕變方程：簡單、實用，適用性強，從軟土到硬土、甚至巖石。 巖土工程研究所 第 2節(jié) 土的蠕變 非衰減蠕變： 結(jié)構(gòu)特征急劇改變，破損度 ω和 /或定向度Ω變化大 迅速破壞情況： 結(jié)構(gòu)無重新定向 t＝ ， ω從 → ％ 巖土工程研究所 第 2節(jié) 土的蠕變 變形過程較長 ：①不穩(wěn)定蠕變階段：結(jié)構(gòu)變化甚微，管隙減 小，顆粒開始重新定向； ②穩(wěn)定蠕變階段：結(jié)構(gòu)變化明顯，顆粒定向 明顯，一邊缺陷愈合，一邊發(fā)生新的結(jié)構(gòu) 破壞； ③ 加速蠕變階段：顆粒定向明顯，微裂隙強 烈發(fā)育，匯合成主干式裂隙形成破壞 。 三、蠕變過程中土的微結(jié)構(gòu)變化 巖土工程研究所 第 2節(jié) 土的蠕變 %1 0 0SS d??%1 0 00SS??定義： 式中： Sd―― 切片中結(jié)構(gòu)缺損所依據(jù)的面積 S0―― 切片中平行剪切方向的顆粒所依據(jù)的面積 S―― 垂直于剪切方向的總的截面積 。（ 如圖 12所示 ） 圖 12 干細砂無側(cè)脹壓縮的蠕變曲線 圖 13 凍結(jié)亞粘土（）的拉伸（ 1）和壓縮（ 2）流變曲線 壓縮和拉伸條件下土的蠕變是不同的 ， 如圖 13為凍結(jié)亞粘土的單軸壓縮和拉伸蠕變試驗 。 試驗表明 （ 如右圖 ） ： 風干粘土粉末和潤濕后 的粘土粉末樣均表現(xiàn)蠕 變特性 。 第 2節(jié) 土的蠕變 在有混合的 、 凝聚的和結(jié)晶連接的 密實粘土 中 ， 衰減變形階段占優(yōu)勢 ， 長期強度占短期強度的 70~80%， 且多直接從衰減 （ 初始蠕變 ） 直接過渡到加速蠕變 ， 沒有穩(wěn)定蠕變階段 。 當其一方占優(yōu)時 ， 蠕變表現(xiàn)出衰減或加速 。 因此 ， 有人對加速蠕變是否存在表示懷疑 ， 而認為試驗中所表現(xiàn)出的加速蠕變是有試驗條件所引起 ， 如試樣工作截面的減少 ， 應力集中等 。 非線性表現(xiàn)在應力 ~變形 ~時間之間的非線性關(guān)系； 三、土的彈塑－粘滯特性 巖土工程研究所 第 2節(jié) 土的蠕變 衰減蠕變過程和非衰減蠕變過程 假定 A： r＝ r0+r(t) 假定 B： r＝ r(t) I： 初始蠕變階段 II： 穩(wěn)定蠕變階段 III： 加速蠕變階段 一、蠕變規(guī)律 r r 0 t I I I I I I 圖 7 巖土工程研究所 第 2節(jié) 土的蠕變 剪切和三軸壓縮的蠕變試驗結(jié)果均表明：粘土的蠕變有衰減和非衰減特征之分 。 第 2節(jié) 粘滯性 一、粘滯性 ；粘滯流動不可逆厘米秒泊＝達因 2/???常數(shù)?r? ??? ????? ??巖土工程研究所 土的粘度的測定方法：可用于進行蠕變試驗的儀器都可用來測定土的粘度； 土的應力和流動速度之間的關(guān)系是非線性的；相應地粘度也就不是常數(shù) ， 而是與荷載的大小 、 時間有關(guān) 。 ? 在這段時間內(nèi)，試驗研究也較多； ? 70年代以來，隨著彈塑性理論的發(fā)展，以 Perzyna為代表的土體彈粘塑性模型（ Elastic ViscoPlastic model）得到發(fā)展。 （ 4) 工程問題的應用 選用適當?shù)谋緲?gòu)模型和解析方法，解決工程中涌現(xiàn)的各種問題，如建筑物的變形和長期沉降，邊坡和護岸工程的變形，坑道和隧道的變形等等。 （ 2）流變本構(gòu)模型建立： 探討用什么樣的本構(gòu)方程去描述土的應力、應變及時間之間的關(guān)系，既要使得本構(gòu)方程能夠準確反映土的流變特性，又要考慮到實際工程應用的可行性。 這種觀點不考慮物體中產(chǎn)生的物理過程 ， 而在宏觀實驗的基礎(chǔ)上建立這些過程外部表現(xiàn)的數(shù)學描述 。 流變學： 研究宏觀過程 ， 也研究微觀過程 ， 也就是說重視研究現(xiàn)象的物理實質(zhì) 。 (b) variation of settlement S (cm) and mass M (tons) of the tower with time。主要包括四種現(xiàn)象（主要表現(xiàn)） :蠕變、應力松弛、長期強度、應變率效應 巖土工程研究所 第 1節(jié) 概述 我們也正是通過這些現(xiàn)象來研究土體流變性 由于土體具有流變性而表現(xiàn)出的現(xiàn)象： ? 蠕變：指恒定應力下變形隨時間發(fā)展的現(xiàn)象； ? 應力松弛： 一定應力狀態(tài)下，保持土體變形不變，應力隨時間而減小的過程； ? 應變率（荷載率）效應： 不同的加荷速率，土體表現(xiàn)出不同的應力、應變關(guān)系和強度特性； ? 長期強度： 土體抗剪強度隨時間而減小，即長期的強度小于相對瞬時強度； 巖土工程研究所 第 1節(jié) 概述 r r 0 t I I I I I I 圖 1 土體剪切蠕變曲線 1 . 11 . 1 21 . 1 41 . 1 61 . 1 81 . 21 . 2 21 . 2 41 . 2 61 . 2 80 . 1 1 10 100 1000 10000 1 0 0 0 0 0T i m e ( m i n )Void ratioI s o t r o p i cc o n s o l i d a t i o n t e s t :p r e s s u r e = 1 0 0 k P aF i t t e d l i n e f o rs e c o n d a r yc o n s o l i d a t i o nCae= 0 . 0 1 0 6圖 2 土體體積蠕變（次固結(jié)）曲線 巖土工程研究所 第 1節(jié) 概述 0 . 40 . 60 . 810 500 1000 1500T i m e ( m i n )q/q0CUC1 CUC5 CUC8C U E 9 C U E 5 C U E 6C U C 1 f i t C U C 5 f i t C U C 8 f i tC U E 9 f i t C U E 5 f i t C U E 6 f i t圖 4 某土的應力松弛曲線 圖 3 （ a） 土的蠕變曲線和（ b） 長期強度曲線 巖土工程研究所 第 1節(jié) 概述 (a) (b) (c) (a) Relationship of axial strain versus normalised deviator stress, (b) relationship of axial strain versus normalised porewater pressure, and (c) normalised effective stress paths for OCR=1 test series 巖土工程研究所 第 1節(jié) 概述 流變與蠕變之間的區(qū)別： 流變是指材料的性質(zhì) 、 狀態(tài)隨時間而變化； 蠕變是指材料的變形隨時間而增加； 流變包括蠕變 ， 或者說流變更一般 、 范圍更廣 。 流變 Rheology 蠕變 Creep 土的流變性而引起了大量的工程問題，許多的工程由于土體流變而破壞失事：粘土地基上擋土墻的位移、邊坡穩(wěn)定性、橋臺因蠕動而變形，碼頭、建筑物基礎(chǔ)、 比薩斜塔 、Londan粘土是一種典型的流變性較強的土。 (c)