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土流變性能指土的蠕變、應力鬆弛以及強度的時間效應等特性。通過研究土的流變性能,可以分析工程的長期穩定性。

1 土流變性能 -土流變性能

  土的蠕變  在恆定應力作用下,物體的變形隨時間而增加的現象。土的蠕變特性與應力大小有關。如圖1所示,當施加的剪應力τ小於土的下屈服值f1時(圖1中的τ1曲線),土體會引起有限蠕變,但不破壞;當施加的剪應力小於上屈服值f3時,也不會發生破壞,這時應變隨時間(t)或時間對數(lgt)成線性增加(圖1的τ2τ3曲線);當施加的剪應力大於f3時(圖1的τ4),土內部結構便開始破壞,出現加速變形直至土體完全破壞。因此,為了確保工程安全,τ超過f3的部位應予加固。   試驗證明,加大球應力,促使土體排水,增加密度,使顆粒間接觸面增大,可使蠕變速率減慢,上屈服值f3提高。工程上常利用這一力學效應來提高工程的穩定性。
  土的應力鬆弛  土在恆溫、恆定應變下,應力隨時間減小的現象。試驗表明,當施加的恆定剪應變所誘生的剪應力τ值低於上屈服值f3(圖2的τ1τ2)時,則剪應力隨時間而逐漸減小至有限應力值;當施加的恆定剪應變所誘生的剪應力τ高於f3時,則剪應力τ(圖2中的τ3τ4τ5)隨時間而較快地減小到同一個極限應力值(圖2中的虛線f3)。   土的應力鬆弛效應也不利於工程的穩定性,如工程上的擋土牆,牆後土體內的應力鬆弛會使部分應力逐漸傳遞給擋土牆,從而使擋土牆上的土壓力隨時間增加,導致擋土牆變形逐漸增大,進入危險狀態。
  土的強度的時間效應  指土在恆定溫度下的強度隨載入時間的增加而減小的現象。這一效應也可用來測定長期強度,方法之一是在幾個試樣上施加不同的應變速率,求得應變速率與強度的關係曲線,外延這一曲線,可得長時間的強度,即土的長期強度。
  土流變性能的概念和研究方法也適用於岩體中的軟弱結構面。
  參考書目
 黃文熙主編:《土的工程性質》,水利電力出版社,北京,1983。

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