›› 2013, Vol. 34 ›› Issue (10): 2857-2862.

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

高岭土一维增湿的湿陷-流变分析方法研究

邓检良1, 2,许 强2,龙冈文夫3   

  1. 1.上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院,上海 200240;2.成都理工大学 地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室,成都 610059; 3.日本东京理科大学,野田市 2788510
  • 收稿日期:2013-04-16 出版日期:2013-10-09 发布日期:2013-10-18
  • 作者简介:邓检良,男,1976年生,讲师,主要从事土构造物长期性能研究和边坡稳定性的研究工作
  • 基金资助:

    国家重点实验室开放基金(No. SKLGP2013K022)

A study of collapsible and rheological properties of kaolin clay during wetting in 1D consolidation test

DENG Jian-liang1, 2, XU Qiang2, TATSUOKA Fumio3   

  1. 1. School of Naval Architecture, Ocean, and Civil Engineering, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200240, China; 2. State Key Laboratory of Geohazard Prevention & Geoenvironment Protection, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059, China; 3. Civil Engineering Department, Tokyo University of Science, Noda, 2778510 Ostalcode, Japan
  • Received:2013-04-16 Online:2013-10-09 Published:2013-10-18

摘要: 塑性单元体与黏性单元体并联之后再与弹性单元体串联即构成三要素模型,其各单元体都具有非线性本构关系。通过考虑增湿过程中饱和度对三要素模型中的黏性单元体和塑性单元体的影响,建立了弹-塑-黏性与湿陷性耦合的湿陷流变本构模型。湿陷对塑性单元体的影响表现为应变不变条件下屈服应力的降低;而对黏性单元体的影响表现为速率敏感系数的升高。两种影响可以通过试验确定。以此模型为基础,分析了高岭土的单轴压缩固结试验中的湿陷-流变变形,提出了一种湿陷-流变分析方法。试验中,在干燥条件下观测了蠕变;在增湿过程中观测了湿陷。试验中对含水量的测量精度高。理论所得含水率-应变-时间关系与实测结果接近,并区分了增湿过程中的湿陷和干燥条件下的蠕变,证明了本方法的有效性。

关键词: 增湿, 高岭土, 一维固结, 三要素模型

Abstract: Connecting the plastic component and the viscous component in parallel, then connecting these two components and the elastic component in series, yields the three component model, where each component has a unique nonlinear constitutive relation. Based on the three-component model, a elasto-plasto-viscosity model is proposed by considering the effects of wetting on the viscous component and the plastic component. The effects of wetting on the plastic component are described by a decrease in the inviscid yield stress at a fixed irreversible strain, while the effects on the viscous component are described by the increase of the rate-sensitivity coefficient. Both the effects on the two components can be fully determined based on test results. Subsequently, based on this collapse-rheology model, a numerical analysis is performed on the collapse-rheology behavior of Kaolin clay in a 1D consolidation test. In the test, the creep is observed in a dried condition, while the collapse is observed during the stepwise wetting. The water content and strain in the test are precisely measured. The validity of the analysis method is shown by the well simulated water content-strain-time relation and the definite difference between the collapse during wetting and the creep under dried condition.

Key words: humidification, kaolin clay, 1D consolidation, the three-component model

中图分类号: 

  • O 37
[1] 余良贵, 周建, 温晓贵, 徐杰, 罗凌晖, . 利用HCA研究黏土渗透系数的标准探索[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2293-2302.
[2] 童立红, 王 珏, 郭生根, 朱怀龙, 徐长节, . 变荷载下连续排水边界黏弹性地基 一维固结性状分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1862-1868.
[3] 蒙宇涵, 陈征, 冯健雪, 李红坡, 梅国雄, . 初始孔压非均布下一维地基砂垫层优化研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(12): 4793-4800.
[4] 谈云志, 胡焱, 邓永锋, 曹玲, 左清军, 明华军, . 偏高岭土协同石灰抑制红黏土收缩的行为与机制[J]. 岩土力学, 2019, 40(11): 4213-4219.
[5] 周亚东,邓 安,鹿 群, . 非饱和土一维大变形固结模型[J]. , 2018, 39(5): 1675-1682.
[6] 汪 磊,李林忠,徐永福,夏小和,孙德安,. 半透水边界下分数阶黏弹性饱和土一维固结特性分析[J]. , 2018, 39(11): 4142-4148.
[7] 林城福,雷国辉, . 一维回弹试验中卸载条件下的负超孔隙水压力响应[J]. , 2017, 38(12): 3613-3618.
[8] 解 益,李培超,汪 磊,孙德安,. 分数阶导数黏弹性饱和土体一维固结半解析解[J]. , 2017, 38(11): 3240-3246.
[9] 陈 乐 ,刘志彬 ,周书中,. 聚丙烯纤维加筋对高岭土固结压缩特性影响试验研究[J]. , 2015, 36(S1): 372-376.
[10] 罗爱忠 ,邵生俊 ,陈昌禄 ,方 娟 , . 黄土的湿载结构性本构模型研究[J]. , 2015, 36(8): 2209-2215.
[11] 秦爱芳,张九龙. 考虑渗透系数变化的非饱和土固结性状分析[J]. , 2015, 36(6): 1521-1528.
[12] 葛苗苗 ,李 宁 ,郑建国 ,张继文 ,朱才辉,. 基于一维固结试验的压实黄土蠕变模型[J]. , 2015, 36(11): 3164-3170.
[13] 李纪伟 ,汪华斌 ,张 玲 , . 基于同伦分析法的非饱和土层固结问题的级数解[J]. , 2014, 35(6): 1795-1800.
[14] 曾仲毅 ,徐帮树 ,胡世权 ,陈 诚,. 增湿条件下膨胀土隧道衬砌破坏数值分析[J]. , 2014, 35(3): 871-880.
[15] 李传勋 ,谢康和 . 指数形式渗流定律下软土非线性大变形固结分析[J]. , 2013, 34(10): 2991-2996.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 谭贤君,陈卫忠,杨建平,杨春和. 盐岩储气库温度-渗流-应力-损伤耦合模型研究[J]. , 2009, 30(12): 3633 -3641 .
[2] 魏 星,王 刚,余志灵. 交通荷载下软土地基长期沉降的有限元法[J]. , 2010, 31(6): 2011 -2015 .
[3] 温世亿,李静,苏霞,姚雄. 复杂应力条件下围岩破坏的细观特征研究[J]. , 2010, 31(8): 2399 -2406 .
[4] 毛 宁,张尧亮. 经验公式简便求法典型实例[J]. , 2010, 31(9): 2978 -2982 .
[5] 刘 杰,李建林,屈建军,陈 星,李剑武,骆世威. 基于卸荷岩体力学的大岗山坝肩边坡水平位移发育的多因素影响分析[J]. , 2010, 31(11): 3619 -3626 .
[6] 李伟华,赵成刚,杜楠馨. 软弱饱和土夹层对地铁车站地震响应的影响分析[J]. , 2010, 31(12): 3958 -3963 .
[7] 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 .
[8] 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 .
[9] 祝 磊,洪宝宁. 粉状煤系土的物理力学特性[J]. , 2009, 30(5): 1317 -1322 .
[10] 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 .