【正文】 C5 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 t0 . 40 . 60 . 810 . 1 1 10 100 1000 1 0 0 0 0T 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 tt0? ????? ????????000 stsqq巖土工程研究所 第 3節(jié) 土的流變試驗 （ 四 ） 試驗資料 Yoshikuni et al. 1994 Porewater pressure buildup during relaxation tests under onedimensional conditions (after Yoshikuni et al. 1994) 巖土工程研究所 第 3節(jié) 土的流變試驗 （ 四 ） 試驗資料 應力松弛量的大小與開始松弛時試樣的變形速率有關： (1) 開始松弛時試樣的變形速率越大 ， q?/q0越小； (2) q?/q0與開始松弛時的應力水平有關； 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前面介紹的兩個經驗公式不能反映應力松弛量的大小與開始松弛時試樣的變形速率相關的特性 事實上 ， 即使比較好的彈粘塑性模型也不能反映這一特性 巖土工程研究所 第 3節(jié) 土的流變試驗 （ 四 ） 試驗資料 應力松弛階段 ， 對不排水試驗 ， 一般伴隨孔壓上升： (1) Under pression states the porewater pressure developed in the process of relaxation is small, and the ratios of ?u/??0 range from % to %。 對有蠕變特性的材料 ， 如對試驗施加小于相對瞬時強度的荷載 ，通過一定時間后試樣會破壞 ， 這種強度稱為 長期強度 。 三、 土的長期強度 巖土工程研究所 第 3節(jié) 土的流變試驗 用于進行剪切點蠕變試驗的儀器都可用來測定土的長期強度 。 （ 2） 當出現穩(wěn)定蠕變或加速蠕變 ,后面的 2級荷載至少保持 3天；圖 21所示 第 3節(jié) 土的流變試驗 巖土工程研究所 圖 21 （ a） 應變發(fā)展曲線； （ б） 應力（ lnτ） 與應變（ γ） 關系 問題：對 τ≥τ∞；在畫 lnτ～ lnr曲線時 ， 取何值時對應的 r， 因時間不同 ， r不等 。 這時 ，側力計要松馳 ， 應力下降 ， 試樣變形；土樣是在變應力下 ， 作蠕變試驗 ， 同時在非恒定變形下作松弛試驗 ， 且應力和變形的變化互相有關 。 到目前為止 ， 進行的三軸蠕變試驗測定長期強度多為不排水條件；研究普遍認為 ， 蠕變導致孔壓上升 ， 必然導致強度降低； 對排水條件下 ， 由于排水固結 ， 減小了強度降低的效果 ，有的試驗甚至表明時間增長 ， 強度提高 。 （五）、典型實例 倫敦海相 （ 海成 ） 密實裂隙粘土； WL＝ 70～ 90％ WP＝ 24～ 32％ WL稍大于 WP 三軸： c’＝ ?’＝ 20? 第 3節(jié) 土的流變試驗 巖土工程研究所 對 象 達到破壞前的時間 （年） 粘聚力值 105（帕斯卡） ％ 實驗室試驗 幾小時 100 13 29 46 35 35 54 55 對不同的邊坡，假定摩擦角不變，蠕變使粘聚力下降，反算各邊坡滑動破壞時粘聚力見表 一 。 Iiiykjie又對這些數據進行了分析 ， 假定所有例子的法向應力值都相同 ， б=35kPa ， 求出破壞時刻土的抗剪強度值 ，列于表 2， （ 表 ） 對 象 達到破壞前的時間 （年） 抗 剪 強 度 105（帕斯卡） ％ 實驗室試驗 幾小時 100 19 63 29 59 49 47 ∞ 35 第 3節(jié) 土的流變試驗 邊坡一 邊坡二 邊坡三 巖土工程研究所 圖 23 野外條件下抗剪強度的降低曲線 第 3節(jié) 土的流變試驗 巖土工程研究所 如果考慮了土的強度隨時間降低 ， 其摩爾－庫侖強度條件可表示為： C(t)、 ?(t)H 、 相對瞬時的 C0、 ?0 變到極限長期的 C? 和?? 相應地抗剪強度： ? ? ? ?ttgtC n ??? ??（六）、土的長期強度 ??? ????????tgCtgCnn 000＝第 3節(jié) 土的流變試驗 巖土工程研究所 試驗表明：土的粘聚力隨時間變化十分明顯 ， 而摩擦角的變化較小 。 ? ?TttApmcp00ln?????cp?第 3節(jié) 土的流變試驗 巖土工程研究所 （ 2） 冪次方程 式中： t0為很小的數 ， 如 1秒； T、 ?為參數 。 參數 ?由蠕變曲線確定； T－ 單位時間 ????????????????? 0Ttp????? 0???????000 ?時?pt ? ?10 ????? ? ???時pt第 3節(jié) 土的流變試驗 巖土工程研究所 ? 等梯度固結試驗（常應變率固結試驗， CRSN，Constant Rate of Strain)： 在單向固結儀上進行； ? 不同剪切速率的三軸固結不排水剪試驗： 四、應變率效應 第 3節(jié) 土的流變試驗 應變率效應是指土體的應力～應變～強度特性隨應變速率 （ 或加荷速率 ） 而變化 。 （ 1）孔壓不均勻：普遍認為，由于試樣端部約束作用，在剪切速率較快時，試樣內孔壓分布不均。 （ 1）孔壓不均勻：普遍認為，由于試樣端部約束作用，在剪切速率較快時，試樣內孔壓分布不均。 模型分類 巖土工程研究所 經驗模型 ? 特定的應力路徑與應力狀態(tài)； ? 特定的土類； ? 反映的只是流變的外部表現，難以對內部特性與機理進行反映，通用性差。 Eringen (1962) “The explicit introduction of time in the constitutive relations violates the principle of objectivity in continuum mechanics”. ),( tf ?? ? ),( tf ?? ?? ),( ??? f??第 3節(jié) 土的流變本構模型 巖土工程研究所 經驗模型 第 3節(jié) 土的流變本構模型 mDa ttAe ??????? 1???)(0)10(cbDcDa tttH ?????????? ?? ???qq stt0 01? ???????l o g ,mtt ??????????110 ??? 11lo gtttCa????? bta ta ???巖土工程研究所 粘彈性模型（元件模型） ? 基本流變元：虎克體、牛頓體和圣維南體； ? 以彈性理論為基礎，如采用非先線性元件，也能描述非線性流變； ? 要較完整地反映土體流變性，需要較多的元件，對每個元件都需要彈性系數或粘滯系數，參數較多。 第 3節(jié) 土的流變本構模型 巖土工程研究所 ? Perzyna’s theory 第 3節(jié) 土的流變本構模型 彈粘塑性模型 The total strain rate is posed of timeindependent elastic strain rate and time dependent strain rate vpijeijij ??? ??? ??The elastic strain rate is assumed to obey the generalised Hooke’s law, and is expressed as kli j k leij C ?? ?? ?巖土工程研究所 ? Perzyna’s theory 第 3節(jié) 土的流變本構模型 彈粘塑性模型 The viscoplastic strain rate can be determined by the following flow rule: Where r is a positive viscosity coefficient ( in the unit of inverse time) of the soil skeleton. The F(F) is a scalar function, called viscoplastic flow function and may be determined by experiments. The function Q is viscoplastic potential. The function F is a static yield function ? ?ijvpijQF???? ????巖土工程研究所 ? Perzyna’s theory 第 3節(jié) 土的流變本構模型 彈粘塑性模型 The function F is a static yield function where is Ks a work or strain hardening parameter. f is the socalled dynamic loading function, and may be in the following form: ssKKfF ??),( svpijkl Kff ?? ??巖土工程研究所 ? Perzyna’s theory 第 3節(jié) 土的流變本構模型 彈粘塑性模型 Two popular forms for the viscoplastic flow function F(F) are (Katona 1984) where N is an empirical expo