干湿循环作用下膨胀土剪切蠕变特性及长期强度研究

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1、学校代号10536学号12101040083分类号T416密级公开硕士学位论文干湿循环作用下膨胀土剪切蠕变特性及长期强度研究学位申请人姓名周海波所在学院交通运输工程学院指导教师韦秉旭学科专业交通运输工程（道路与铁道工程）研究方向特殊路基设计与处治论文提交日期2015年04月学校代号：10536学号：12101040083密级：公开长沙理工大学硕士学位论文干湿循环作用下膨胀土剪切蠕变特性及长期强度研究学位申请人姓名周海波指导教师韦秉旭所在学院交通运输工程学院专业名称交通运输工程论文提交日期2015年04月论文答辩日期2015年05月答

2、辩委员会主席TheResearchonShearCreepCharacteristicsandLong-termStrengthofExpansiveSoilunderDryingandWettingCyclesbyZhouHai-boB.E.(ChangshaUniversityofScience&Technology)2009AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinTransportation

3、engineeringEngineeringinChangshaUniversityofScience&TechnologySupervisorProfessorWeiBing-xuApril,2015长沙理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权

4、使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权长沙理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。本学位论文属于1、保密□，在______年解密后适用本授权书。2、不保密□。√（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日

5、摘要干湿循环作用对膨胀土的内部结构造成了一定程度的损伤，为了进一步研究干湿循环作用下膨胀土应力-应变状态的规律、剪切蠕变模型及土体的长期强度参数衰减规律，建立符合工程实际并合理反映膨胀土蠕变性状的本构模型及确定模型参数，使之能预测膨胀土的蠕变特性，本文进行了不同法向压力下干湿循环作用第0次、2次、4次、6次后膨胀土的室内剪切蠕变试验，通过对剪切蠕变试验曲线的数据分析与整理，对百色膨胀土的剪切蠕变机理进行了研究，构建了半经验半理论的膨胀土剪切蠕变模型，该模型参数物理意义明确，不仅能描述土体的衰减蠕变和等速蠕变阶段，也能对加速蠕变阶段进

6、行描述，能全面反映土体流变粘弹塑性特性且参数较易辨识，其准确性得到了较好的验证。主要得出了以下几点结论：（1）在相同的应力路径下，经干湿循环作用后的土样瞬时变形及累积变形均大于未经干湿循环作用的土样，且变形随干湿循环次数的增加而增大。干湿循环作用对土样的蠕变特性产生了明显影响，其瞬时强度和长期强度也较循环前大幅降低。（2）由剪应变-时间曲线的分析可知，百色膨胀土的非线性蠕变呈现出弹性、黏弹性、黏塑性、黏弹塑性的特征。（3）膨胀土的剪切蠕变变形可分为三个阶段：衰减蠕变阶段、等速蠕变阶段、加速蠕变阶段。在蠕变过程中存在三个剪应力特征值：

7、τ、τ、τ，在低剪应力水平τ<τ12fi1时，土体仅发生瞬时变形，但蠕变速率不断减小，最后收敛，无蠕变现象。剪应力继续增大至τττ>≥时，土体开始产生蠕变，为衰减蠕变阶段；当剪应力水平τ>τ≥τ时，21ifi2土体开始以恒定的速度发生蠕变，为等速蠕变阶段；当剪应力水平ττ≥时，土体进入if加速蠕变阶段，迅速失稳破坏。（4）建立了半经验半理论剪切蠕变模型，拟合了模型参数。经验证，该模型的拟合值与蠕变试验得到的实测值较吻合，可为百色地区的工程建设提供了可靠的土体蠕变变形计算依据。（5）干湿循环作用将导致膨胀土的瞬时强度和长期强度大幅衰减

8、，且长期强度的衰减幅度较瞬时强度更大。（6）瞬时强度与长期强度大小的排序依次为：干湿循环作用6次后土体长期强度<干湿循环作用6次后土体瞬时强度<未经干湿循环作用的土体长期强度<未经干湿循环作用的土体瞬时强度。干湿循环作用导致土体瞬时强