不同含水量的非饱和土一维时效性试验研究

2018-07-12

福建质量管理 2018年14期

关键词：法向应力土样黄土

(内蒙古科技大学　内蒙古　包头　014000)

前言

黄土(Loess)是第四纪以来形成的多孔隙弱胶结沉积物，作为中国西北地区一种最常见的土工材料，既可以作为建筑材料使用，又是多种建筑依存的工程环境，因此对于黄土的工程性质研究一直是人们追求的核心工作之一。

土体的变形是岩土工程和土力学研究的最基本，最重要的问题之一，所有建筑物的设计都必须考虑沉降。本文在参考研究成果基础[1-3]上，进行土体的变形试验，测定的是稳定后的变形，从理论上讲，它包括初始变形，固结变形，流变变形。

一、试验方案

本文试验土样选自山西吕梁某基坑开挖土，土密度为1.79g/m3，为了研究不同含水量土样的固结性质，分别制备出了饱和度含水率为13.6%，15.4%和17.2%的土样各2组，共6组土样，其干密度与原状土相同。之后再分别进行相应的标准加载一维固结试验。本次试验所采用的仪器如图1。

图1　固结仪示意图

土样1土样2土样3土样4土样5土样6湿密度(g/m3)2.032.032.072.072.102.10初始孔隙率e00.7130.7130.7410.7410.7680.768含水率ω13.6%13.6%15.4%15.4%17.2%17.2%干密度(g/m3)1.791.791.791.791.791.79

二、试验方法

加压等级采用12.5kPa，25kPa，50kPa，100kPa，200kPa，400kPa，800kPa，读数时间为6s，15s，1min，2.25min，4min，6.25min，9min，12.25min，16min，20.25min，25min，30.25min，36min，42.25min，49min，64min，100min，200min，400min，23h，24h，施加每级压力后24h测定试样高度变化作为稳定标准。

三、试验结果分析

各土样应力-应变曲线如图2，土样e-p和e-lg(p)曲线如图3和图4，计算结果见表2。

图2　各土样应力-应变曲线

图4　e-lg(p)曲线

土样1土样2土样3土样4土样5土样6压缩系数α(MPa-1)0.0170.0200.0240.0200.0200.017压缩指数Cc0.10150.13440.14350.13590.13440.1443蠕变系数Cα(100kpa)0.32360.37750.24270.31460.28760.1528蠕变系数Cα(400kpa)0.38650.34150.34150.41340.40450.4134Cα/Cc(100kpa)0.03190.02810.02490.02320.02740.0256Cα/Cc(400kpa)0.03810.02540.02380.03040.03010.0286

由结果分析可知：土样孔隙率在0.713-0.768之间，属于良好的天然地基；当初始含水率一定时，法向应力愈大，黄土的初始应变愈大；当法向应力水平一定时，含水率愈大，初始应变愈大；当应力水平较低时，应变-时间曲线在很短的时间内就趋于平缓而在高应力水平下，应变一时间曲线要经过相当长一段时间才能趋于平缓，即应力水平较低时，应变速率衰减得快，而随着应力水平的升高应变速率的衰减随之减缓；割线应变速率对数与应变关系在应力水平较低时呈线性关系，应力水平较高时呈明显的非线性关系；不同时刻的应力一应变等时曲线是不同的，而且一般不是直线，说明蠕变是非线性的，应力水平越高，相等时间之间的应变越小，呈衰减蠕变。