岩土力学 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (2): 543-551.doi: 10.16285/j.rsm.2019.0544

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

饱和盐渍土分数阶蠕变模型及试验研究

王立业1, 2,周凤玺1, 2,秦虎1   

  1. 1. 河西学院 土木工程学院,甘肃 张掖 734000;2. 兰州理工大学 土木工程学院,甘肃 兰州 730050
  • 收稿日期:2019-03-20 修回日期:2019-08-27 出版日期:2020-02-11 发布日期:2020-02-09
  • 通讯作者: 周凤玺,男,1979年生,博士,教授,博士生导师,主要从事岩土力学、复合材料结构力学方面的研究工作。E-mail:geolut@163.com E-mail:gwly1024@163.com
  • 作者简介:王立业,男,1993年生,硕士研究生,主要从事盐渍土蠕变模型方面的研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(No.11962016,No.51978320)

Fractional creep model and experimental study of saturated saline soil

WANG Li-ye1, 2, ZHOU Feng-xi1, 2, QIN Hu1   

  1. 1. School of Civil Engineering, Hexi University, Zhangye, Gansu 734000, China; 2. School of Civil Engineering, Lanzhou University of Technology, Lanzhou, Gansu 730050, China
  • Received:2019-03-20 Revised:2019-08-27 Online:2020-02-11 Published:2020-02-09
  • Contact: ZHOU Feng-xi, male, born in 1979, PhD, Full professor, PhD supervisor, Research interests: geotechnical mechanics, structural mechanics of composite materials. E-mail: geolut@163.com E-mail:gwly1024@163.com
  • About author:WANG Li-ye,male,born in 1993,Master degree candidate,majoring in creep model of saline soil. E-mail:gwly1024@163.com
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (11962016, 51978320).

摘要: 采用等温条件下饱和盐渍土的固结蠕变试验研究了其蠕变特性。在元件模型的基础上,通过引入Abel阻尼器和渗透吸力后,建立了饱和盐渍土的分数阶蠕变模型,从表观现象学方面展开了含盐量与饱和盐渍土蠕变特性的相关性讨论。结合试验结果和分数阶模型,拟合分析了渗透吸力同次固结系数与压缩指数的比值 和初始剪切模量以及初始剪切应变的相互作用关系。在蠕变试验的基础上,通过不同应力水平、含盐量的试验结果对分数阶模型进行了拟合分析,并结合给出的黏度系数公式对模型的有效性进行了验证。分析结果表明:次固结系数与压缩指数的比值 随着渗透吸力的增大而增大且呈指数关系,初始剪切模量随着渗透吸力的增大而减小,初始剪切应变与渗透吸力呈现出线性关系。相比与整数阶元件模型,所提出的分数阶蠕变模型更适合于饱和盐渍土蠕变行为的预测。结合试验和模型分析结果,发现含盐量的增大促进了盐渍土的蠕变行为。

关键词: 饱和盐渍土, 三轴蠕变试验, 渗透吸力, 理论模型, 蠕变特性

Abstract: The creep behaviors of saturated saline soil are studied in the consolidation creep test under isothermal conditions in this paper. Based on the element model, the fractional creep model of saturated saline soil was established by introducing Abel dashpot and osmotic suction. The phenomenological correlation between salt content and creep behavior of saturated saline soil is discussed. The effects of osmotic suction on the ratio of the secondary compression coefficient to the compression index, initial shear modulus and initial shear strain are analyzed by combining experimental results with fractional model fitting. The fractional order model is fitted by the test results of different stress levels and salt content. The validity of the model is verified by the viscosity coefficient formula. The results show that the ratio increases exponentially as the osmotic suction increases. The initial shear modulus decreases as the osmotic suction increases, and the initial shear strain exhibits a linear relationship with the osmotic suction. Comparing with the integer element model, the fractional creep model proposed in this paper is more suitable for predicting the creep behavior of saturated saline soil. Combined with the results of experiments and model analysis, it is found that the increase of salt content promotes the creep behavior of saline soil.

Key words: saturated saline soil, triaxial creep test, osmotic suction, theoretical model, creep characteristics

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[1] 周洪福, 刘彬, . 考虑荷载方向效应的软硬相间层状岩体 综合变形模量取值研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(9): 3066-3076.
[2] 陈琼, 崔德山, 王菁莪, 刘清秉. 不同固结状态下黄土坡滑坡滑 带土的蠕变试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(5): 1635-1642.
[3] 宋丁豹, 蒲诃夫, 陈保国, 孟庆达, . 高填方减载式刚性涵洞受力特性模型试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(3): 823-830.
[4] 曹 梦, 叶剑红, . 中国南海钙质砂蠕变-应力-时间四参数数学模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1771-1777.
[5] 张峰瑞, 姜谙男, 江宗斌, 张广涛. 化学腐蚀-冻融综合作用下岩石损伤蠕变 特性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(10): 3879-3888.
[6] 张 玉,王亚玲,俞 缙,张晓东,栾雅琳,. 深层膏质泥岩蠕变特性及非线性蠕变模型研究[J]. , 2018, 39(S1): 105-112.
[7] 陈国庆,郭 帆,王剑超,周玉新,. 冻融后石英砂岩三轴蠕变特性试验研究[J]. , 2017, 38(S1): 203-210.
[8] 张强勇,张龙云,向 文,江力宇,丁炎志,. 考虑温度效应的片麻状花岗岩三轴蠕变试验研究[J]. , 2017, 38(9): 2507-2514.
[9] 刘清秉,王 顺,夏冬生,项 伟,苏爱军,王菁莪,刘 晓,. 残余强度状态下原状滑带土蠕变特性试验研究[J]. , 2017, 38(5): 1305-1313.
[10] 史 祥,樊恒辉,刘 刚,李 普,章润红. 分散性土蠕变特性试验研究[J]. , 2017, 38(4): 1015-1022.
[11] 孙淼军,唐辉明,王潇弘,胡新丽,汪明元,倪卫达,. 蠕动型滑坡滑带土蠕变特性研究[J]. , 2017, 38(2): 385-391.
[12] 张 玉,王亚玲, 张晓东,李 静,栾雅琳. 高埋深储层膏质泥岩蠕变力学特性试验研究[J]. , 2017, 38(11): 3179-3186.
[13] 张 玉 ,金培杰 ,徐卫亚 ,赵海斌 ,梅松华,. 坝基碎屑岩三轴蠕变特性及长期强度试验研究[J]. , 2016, 37(5): 1291-1300.
[14] 肖明砾 ,卓 莉 ,谢红强 ,何江达 , . 三轴压缩蠕变试验下石英云母片岩各向异性蠕变特性研究[J]. , 2015, 36(S2): 73-80.
[15] 王鹏程,骆亚生,胡连信,王书静. 重塑黄土三轴蠕变特性研究及模型分析[J]. , 2015, 36(6): 1627-1632.
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[1] 田 威,党发宁,丁卫华,梁昕宇,陈厚群. 适于CT试验的动态加载设备研制及其应用[J]. , 2010, 31(1): 309 -313 .
[2] 余天堂. 模拟三维裂纹问题的扩展有限元法[J]. , 2010, 31(10): 3280 -3285 .
[3] 韩现民. 西格二线关角隧道浅埋砂层段施工技术及力学效应研究[J]. , 2010, 31(S2): 297 -302 .
[4] 蒋臻蔚,彭建兵,王启耀. 西安市地铁3号线不良地质问题及对策研究[J]. , 2010, 31(S2): 317 -321 .
[5] 刘用海,朱向荣,常林越. 基于Casagrande法数学分析确定先期固结压力[J]. , 2009, 30(1): 211 -214 .
[6] 魏焕卫,杨 敏,贾 强,孙剑平. 基于Mindlin解的土压力位移计算模型[J]. , 2011, 32(2): 495 -502 .
[7] 周春梅,章泽军,徐大杰,王生维,李先福. 古构造应力场数值模拟及危险性预测研究[J]. , 2009, 30(7): 2141 -2146 .
[8] 孙长帅,杨海巍,徐光黎. 岩石锚杆基础抗拔承载力计算方法探究[J]. , 2009, 30(S1): 75 -78 .
[9] 杨迎晓,龚晓南,范 川,金兴平,陈 华. 钱塘江冲海积非饱和粉土剪胀性三轴试验研究[J]. , 2011, 32(S1): 38 -42 .
[10] 费 康 ,王军军 ,陈 毅. 桩承式路堤土拱效应的试验和数值研究[J]. , 2011, 32(7): 1975 -1983 .