加载方式对冻结黏土变形特性的影响试验研究

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文章首先进行了冻结黏土的常规单轴试验,得出了冻结温度、含水率、结构性等对冻结黏土变形特性的影响,针对常规试验中端部影响问题和大直径取土器工程造价高、小直径取土器取样质量不好等问题,分别提出了新的加载方式,并得出了新试验方法下冻结温度、含水率、结构性等对冻土变形特性韵影响。通过对试验结果的总结分析可知柔性加载方式的单轴抗压强度略大于减小端面约束加载方式单轴抗压强度,而弹性模量则相反,并且其差值是随温度韵降低而更加明显。常规单轴抗压强度略小于减小端部效应单轴抗压强度,且破坏特征有明显差异,常规试验试样的破坏通常表现为中部呈鼓状的特性,采用柔性加载方式和减小端面约束加载方式的试样破坏时被明显压缩,比试验前呈短而粗状,但并未见试样中部呈鼓胀。而压入式试验方法中采用圆锥头加载方式试验结果优于半圆头加载方式试验结果。在相同的含水率和养护温度条件下,常规冻土单轴试验的试验力大于压入式冻土试验的试验力,无侧限条件下的单轴压入试验结果小于侧限条件下的单轴压入试验结果,并且两者的差值随着含水率的增大、冻结温度的降低而增大。  研究冻结黏土在外荷载作用下的损伤过程,试验可得黏土损伤的应变门槛值受温度影响较小。取xc=5%作为损伤的应变门槛值,则应力门槛值可表示为σc=0.336-0.2T,通过对黏土刚度和强度劣化的损伤分析,得到了不同表达形式的黏土损伤演化方程,两种损伤演化方程所反映的影响因素是不一样的。刚度损伤演化方程只包含塑性应变因素,而强度损伤演化方程不仅有塑性应变因素而且还表现了冻结温度变化对损伤的影响,并且与试验所显示的冻结温度对应力损伤门槛值的影响完全吻合的。在简单加载条件下,两种形式相同,都可以用形如:D=a-bexp(c(ε))的指数型函数描述,二者之间的差别仅仅是反映损伤速率的参数b不同。冻结黏土的硬化型应力应变关系可以用含损伤变量的线弹性本构模型来描述:σ=E0εp(1-D),黏土初始弹性模量E随着温度的降低而增加。
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