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土流变学
河海大学岩土工程研究所
第1节概述
流变是指材料的性质、状态随时间变化的性质;
1、流变的概念
从应力、变形的角度,或者说从力学的角度,土具有三个特性:
非线性:包括:应力和应变关系的非线性;变形随时间而变化的非线性;应力随时间而变化的非线性
弹性和塑性:经典弹塑性理论所描述的
流变性:时间效应。主要包括四种现象(主要表现):蠕变、应力松弛、长期强度、应变率效应
第1节概述
我们也正是通过这些现象来研究土体流变性
由于土体具有流变性而表现出的现象:
蠕变:指恒定应力下变形随时间发展的现象;
应力松弛:一定应力状态下,保持土体变形不变,应力随时间而减小的过程;
应变率(荷载率)效应:不同的加荷速率,土体表现出不同的应力、应变关系和强度特性;
长期强度:土体抗剪强度随时间而减小,即长期的强度小于相对瞬时强度;
第1节概述
图1 土体剪切蠕变曲线
图2 土体体积蠕变(次固结)曲线
第1节概述
图4 某土的应力松弛曲线
图 3 (a)土的蠕变曲线和(b)长期强度曲线
第1节概述
(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
第1节概述
流变与蠕变之间的区别:
流变是指材料的性质、状态随时间而变化;
蠕变是指材料的变形随时间而增加;
流变包括蠕变,或者说流变更一般、范围更广。
流变--Rheology 蠕变--Creep
土的流变性而引起了大量的工程问题,许多的工程由于土体流变而破坏失事:粘土地基上挡土墙的位移、边坡稳定性、桥台因蠕动而变形,码头、建筑物基础、比萨斜塔、Londan粘土是一种典型的流变性较强的土。
一般认为:软粘土流变性强,砂性土的流变性弱。
第1节概述
图4 瑞士土的蠕变引起桥台位移(用虚线表示)
图5 在??地区由于土的蠕变引起的工厂挡土墙的位移
第1节概述
Tower of Pisa (Italy), (a) section of tower and geological structure of base of its foundation; (b) variation of settlement S (cm) and mass M (tons) of the tower with time; (c) ring foundation; (d) pressure diagrams at foundation base; (e) pressure diagram at depth of 8 m. (after Meschyan 1995)
始建于1350年,高55m,基底压力497kPa,,到1995年,,,沉降速率2mm/年
第1节概述
流变学的基本任务:研究应力~应变状态及其随时间变化的规律,换句话说,流变学要回答的问题是:在应力、应变、时间的三维空间内,任一点的应力和应变值有多大?
(苏):
弹塑性理论:是现象学的理论,研究宏观过程。
流变学:研究宏观过程,也研究微观过程,也就是说重视研究现象的物理实质。