加速土体蠕变特性试验的新方法研究

我国目前正大规模开展高标准的交通基础设施建设，高速铁路、高速公路和机场跑道等设施对路基工后沉降提出了极为严格的要求（高速铁路路基工后沉降要求不大于15mm），为此桩体加固复合地基被大量采用，但普遍存在可压缩性下卧层，面对高标准工后沉降要求和较短施工工期的挑战，下卧层土体蠕变特性凸显重要，而且为满足工程应用需求，必须加速蠕变试验时间，研究加速土体蠕变特性试验的新方法十分必要。本项目基于影响粘性土和砂性土土体蠕变特性的主要因素分析和土体蠕变过程可被加速的机理分析，试验研究各主要因素（拟包括静态应力、循环应力幅值和频率等）对土体蠕变的影响特性，建立各因素在土体蠕变特性中的比拟关系，研究加速土体蠕变的等效原理，从而提出加速土体蠕变特性试验的新方法。成果将大大缩短获取土体长期蠕变特性的试验时间，为土力学蠕变理论的发展和其在实践中的应用做出贡献。

项目通过三轴蠕变试验、动三轴试验、电镜扫描试验和机理分析，进行了加速土体蠕变特性试验的新方法研究。重塑饱和黏土和饱和松砂试验可采用对数函数描述轴向应变与时间的关系。自主设计加工了基于激光测距原理的三轴试样径向变形测量装置，并提出了相应的测试步骤和数据处理方法。饱和松砂在循环应力作用下，其塑性变形持续发展，呈现不稳定的趋势。同等条件下，振动频率对试样塑性变形发展的影响并不明显。在不产生快速屈服的情况下，重塑饱和黏土的塑性变形与循环次数的关系和蠕变变形与时间的关系可以采用对数函数描述，塑性变形和蠕变变形与应力水平的影响可采用指数函数描述。基于静动应力水平等效、时间和循环次数等效原理，建立了快速获取重塑饱和黏土蠕变的方法。相同初始固结条件下蠕变和动三轴试验中试样微观结构的发展是相似的，从变形机理微观表现的角度验证了该方法的合理性。采用该方法可有效减少蠕变试验的加载应力水平，预测多级应力水平下的蠕变变形，通过短时间的试验结果，预测土体的长期蠕变变形。