【正文】 strain with time。 ： 對(duì)一個(gè)試驗(yàn)進(jìn)行多級(jí)加荷。 一、蠕變?cè)囼?yàn) t γ 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巖土工程研究所 第 5節(jié) 土的流變?cè)囼?yàn) （ 二 ） 荷載 進(jìn)行蠕變?cè)囼?yàn)時(shí) ， 有兩種加荷方式： ： 對(duì)試樣一次性加到某個(gè)蠕變荷載；然后維持恒定 。 因此 ， 我們不得不將 短時(shí)間的試驗(yàn)數(shù)據(jù)外推到長(zhǎng)時(shí)間的范圍 中去 。 一、蠕變?cè)囼?yàn) 在天然條件下 ， 土的蠕變過程為幾十年或幾百年 。 （ 1） 方法 1 根據(jù)： ；可以用穩(wěn)定蠕變階段的變形速率 代替 ，而達(dá)到破壞的歷時(shí)則從這個(gè)階段開始時(shí)刻的 tT算起到破壞時(shí)刻為止；如果穩(wěn)定流動(dòng)階段不明顯 ， 可以從相應(yīng)于最小變形速率時(shí)刻 t0算起到破壞時(shí)刻為止 。 研究表面：破壞時(shí)間和蠕變速率之間的關(guān)系： 即如右圖所示： 上式可寫為： 參數(shù) b一般為 ～ ，可取為 ， 則： rbCt p ?lglglg ??brCtp ?? 圖 10 變形速率與破壞前荷載歷時(shí)的關(guān)系 1－一些研究者的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)資料 2－野外觀測(cè)和大比例測(cè)試資料 rCtp ??巖土工程研究所 第 2節(jié) 土的蠕變 C值變化范圍較小 ， 可以假定： C與土的類型和應(yīng)力狀態(tài)的關(guān)系不大 。 如右圖所示 。 第 2節(jié) 土的蠕變 流動(dòng)方程 ? ?tfr ,1 ??? ? ?tr ,1 ??? ?或 蠕變方程 ),(2 tfr ?? ? ?tr ,2?? ?巖土工程研究所 因此 ， 考慮了時(shí)間效應(yīng)的土體本構(gòu)方程應(yīng)該具有下列形式 。 mfuu ttDRDSE????????????1012?D第 2節(jié) 土的蠕變 巖土工程研究所 若不考慮瞬時(shí)變形： ?????? ???TTtArm ln10???????? ????????????TTtArmm ln110??? ? T Ttrr mmH?? ln*TTtrrH?? ln*二、對(duì)數(shù)關(guān)系 第 2節(jié) 土的蠕變 巖土工程研究所 三、分?jǐn)?shù)－線性關(guān)系 （雙曲線關(guān)系） ? ?? ?stTGtr???????? 10第 2節(jié) 土的蠕變 )(0)10(cbDcDa tttH ?????????? ?? ???drained creep test data, Tian et al. (1994) 巖土工程研究所 土的塑粘性流動(dòng)規(guī)律可用下式表示： 式中： ―― 塑性粘滯系數(shù) ， ―― 極限長(zhǎng)期強(qiáng)度 , ―― 單位應(yīng)力 ， m＝ 1 試驗(yàn)表明：法向應(yīng)力 對(duì)剪切流動(dòng)速度 影響很大 ， 大 ， 小 。 D? ? mttDA ??????? 0e x p ???一、冪函數(shù)關(guān)系 第 2節(jié) 土的蠕變 巖土工程研究所 Mesri方程： 式中： m為參數(shù)， Rf－ 破壞比， －應(yīng)力水平， Eu－ 初始剪切模量。 巖土工程研究所 蠕變方程 在恒是應(yīng)力下隨時(shí)間發(fā)展的剪切變形方程 ―― 蠕變方程。 定向度 Ω無明顯變化 結(jié)構(gòu)缺損的減少主要在變形劇烈增長(zhǎng)的初期 。 采用了 2個(gè)指標(biāo)定量描述微結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)破損程度 ω和定向度 Ω。 土樣：高嶺土 ω＝ 38～ 40％ ωL＝ 58％ ωp＝ 38％ 蠕變?cè)囼?yàn)：采用 空心圓柱土樣 在扭轉(zhuǎn)的純剪條件下進(jìn)行 ，采用各種恒定的剪切荷載 ， 從產(chǎn)生瞬時(shí)破壞到僅導(dǎo)致衰減變形的荷載均有 。 巖土工程研究所 第 2節(jié) 土的蠕變 壓縮和拉伸都可用同樣的方程描述： 本人曾進(jìn)行三軸壓縮和伸長(zhǎng)條件下的蠕變?cè)囼?yàn) 。 nTtAr ?????????第 2節(jié) 土的蠕變 巖土工程研究所 第 2節(jié) 土的蠕變 砂土的蠕變一般也服從對(duì)數(shù)規(guī)律 。 圖 11 風(fēng)干粘土無側(cè)膨脹壓縮的蠕變曲線 1－風(fēng)干狀態(tài)； 2－浸濕后 二、土骨架的蠕變 巖土工程研究所 類似的三軸試驗(yàn)也證明了這一點(diǎn) 。 但是 ， 即使是干土 ， 干燥顆粒間也表現(xiàn)出了抵抗顆粒位移的粘滯強(qiáng)度 。 巖土工程研究所 第 2節(jié) 土的蠕變 粘土顆粒周圍有吸著水膜 。 以水膠連結(jié)為主的 （ 凝聚結(jié)構(gòu) ） 塑性土具有典型蠕變曲線 的所有變形階段 ， 長(zhǎng)期強(qiáng)度只占短期強(qiáng)度的 40~70%。 巖土工程研究所 試驗(yàn)表明 ， 密實(shí)粘土蠕變顯 脆性破壞 ， 破壞前沒有明顯的穩(wěn)定蠕變階段 。 也就是說蠕變過程中 ， 顆粒之間的連結(jié)一方面被破壞 ， 而另一方面又在恢復(fù) 。 有人則認(rèn)為加速蠕變是確實(shí)存在的 ， 是由本身的特性決定的 ， 而非試驗(yàn)條件所致 。 或 對(duì)應(yīng)于各種 t的曲線稱作等時(shí)曲線 或 ? ?tfr ,1 ??? ),(2 tfr ??? ?tr ,1 ??? ? ? ?tr ,2?? ? t 2 r 3? t 1 2? t =0 1? ? t 等時(shí)曲線 儒變曲線 圖 8 巖土工程研究所 第 2節(jié) 土的蠕變 但也常遇到穩(wěn)定蠕變階段持續(xù)時(shí)間很長(zhǎng) ， 而 不出現(xiàn)加速蠕變階段 。 對(duì)非衰減型蠕變 ， 其蠕變的三階段也很明顯 （ 大多數(shù)情況如此 ） 。 彈性：表現(xiàn)在土中存在可恢復(fù)的變形； 塑性：表現(xiàn)在不可逆的變形的發(fā)展； 粘滯性：表現(xiàn)在變形隨時(shí)間而發(fā)展 。 粘度的變化成千倍的量級(jí) ， 過程開始時(shí) ， 粘度 109～ 1010泊；結(jié)束時(shí)達(dá) 1013～ 1014泊 。 空氣： 104泊 水： 102泊 各種油： ～ 10泊 地殼： 5 1022泊 土： 106～ 1017泊 冰： 1010～ 1015泊 理想粘滯液體 （ 牛頓液體 ） ： ， 剪應(yīng)力速率 ； b. ； 。Perzyna (1963), Adachi and Oka (1982), Dafalias (1982), Katona (1984), Baladi and Rohanni (1984), Liang and Ma (1992), Sekiguchi (1977), Nova (1982), Matsui and Abe (1985, 1986), Yin and Grahama (1999) 流變學(xué)歷史 巖土工程研究所 粘滯性： 液體 （ 或氣體 ） 單元顆粒相互位移時(shí)表現(xiàn)出的抵抗位移的特性 。如：陳宗基模型 (1957)、 Merchant模型(1940)、 Keedwell模型 (1972)、 Folque模型 (1961)、 Mexwell模型 (19)、 Kelvin模型 (19)、 Bingham模型 (1940)。 巖土工程研究所 第 1節(jié) 概述 ? 流變學(xué)作為一門獨(dú)立的學(xué)科始于 20世紀(jì) 20年代：1922年 Bingham《 流動(dòng)和塑性》名著的出版，以及根據(jù)他的倡議， 1928年流變協(xié)會(huì)的成立，標(biāo)志著流變學(xué)稱為一門獨(dú)立的學(xué)科。此外，還有邊界元法、無限元法以及它們的耦合，有限差分法等。 巖土工程研究所 第 1節(jié) 概述 （ 3）本構(gòu)方程的解析： 包括方程的解析解和數(shù)值解。 土的流變特性研究應(yīng)用于兩個(gè)方面： ：包括 長(zhǎng)期強(qiáng)度 ；邊坡 、 擋墻位移 、 穩(wěn)定 ：建筑物 沉降 巖土工程研究所 第 1節(jié) 概述 ? 土體流變學(xué)研究?jī)?nèi)容具體為下面 4個(gè)方面： 土 流變學(xué)主要研究重點(diǎn) （ 1）流變?cè)囼?yàn)研究： 通過試驗(yàn)，研究揭示土體流變規(guī)律。 微觀流變學(xué)： 研究物體的構(gòu)成和結(jié)構(gòu)特性 ， 以及物體單元顆粒間的相互關(guān)系等問題 。 物體在外力作用下的表現(xiàn)與物體特性之間的關(guān)系是建立在現(xiàn)象學(xué)觀點(diǎn)的基礎(chǔ)上的 。 巖土工程研究所 第 1節(jié) 概述 宏觀流變學(xué)： 研究實(shí)際物體的流變過程的外部表現(xiàn) ， 即那些能借助于一般量測(cè)設(shè)備觀察到的現(xiàn)象 （ 如變形 、 應(yīng)力等 ） 。 (e) pressure diagram at depth of 8 m. (after Meschyan 1995) 始建于 1350年 ， 高 55m，基底壓力 497kPa， 建成時(shí)就傾斜了 ， 到 1995年， 沉降 ， 傾斜 ，沉降速率 2mm/年 巖土工程研究所 第 1節(jié) 概述 流變學(xué)的基本任務(wù)： 研究應(yīng)力～應(yīng)變狀態(tài)及其隨時(shí)間變化的規(guī)律 ， 換句話說 ， 流變學(xué)要回答的問題是：在應(yīng)力 、 應(yīng)變 、時(shí)間的三維空間內(nèi) ， 任一點(diǎn)的應(yīng)力和應(yīng)變值有多大 ？ （ 蘇 ） ： 彈塑性理論： 是現(xiàn)象學(xué)的理論 ， 研究宏觀過程 。 (c) ring foundation。 巖土工程研究所 第 1節(jié) 概述 圖 4 瑞士土的蠕變引起橋臺(tái)位移（用虛線表示） 圖 5 在？？地區(qū)由于土的蠕變引起的工廠擋土墻的位移 巖土工程研究所 第 1節(jié) 概述 Tower of Pisa (Italy), (a) section of tower and geological stru