高圍壓下卸載速率對飽和黏土力學性質(zhì)的影響試驗及其微觀機理.pdf

1、本文采用高壓三軸試驗和微觀分析方法，對重塑飽和黏土和原狀飽和黏土進行了固結(jié)不排水卸載試驗，研究了在高圍壓下，卸載速率、圍壓以及土樣性質(zhì)對飽和黏土的應力應變、孔隙水壓力等力學特性的影響。主要工作與獲得的認識如下：
　?。?）試驗獲得了不同卸載速率對土樣應力應變特性的影響特點。當卸載速率為5kPa/min和50kPa/min時，重塑土樣應力應變曲線呈應變軟化型，且卸載速率越小，峰值點所對應的軸向應變越大。當卸載速率為10kPa/min

2、～50kPa/min時，最大偏應力值隨卸載速率的增大而增大，且卸載速率越大，應力應變曲線的起始坡度越陡；當卸載速率減小到5kPa/min時，應力應變曲線的變化趨勢有所改變，最大偏應力不是減小反而增大，曲線起始坡度也變陡，即在5kPa/min~10kPa/min之間存在一個“轉(zhuǎn)換卸載速率”；原狀土樣與重塑土樣的應力應變曲線變化規(guī)律相似，但“轉(zhuǎn)換卸載速率”值有所不同，原狀土樣“轉(zhuǎn)換卸載速率”在20kPa/min～40kPa/min范圍內(nèi)。<

3、br>　?。?）試驗獲得了不同的卸載速率對土樣孔壓特性的影響特點。整體上原狀土樣的孔隙水壓力峰值比重塑土樣的峰值大，但是原狀土樣和重塑土樣在相同的卸載速率下孔隙水壓力隨偏應力變化曲線的發(fā)展規(guī)律是不相同的。重塑土樣孔壓隨軸向應變的發(fā)展存在一個“拐點”，即“拐點”前后孔壓隨軸向應變的增長速率有所改變，在“拐點”前孔壓隨軸向應變增長快，在“拐點”后增長速率變慢，且卸載速率越大，“拐點”所對應的軸向應變值越大。孔壓-軸向應變變化曲線表明，卸載速

4、率在20kPa/min～50kPa/min范圍內(nèi)存在一個“轉(zhuǎn)換卸載速率”，使得在這一卸載速率上下土樣的孔壓特性有所改變。
　　（3）試驗獲得了不同固結(jié)圍壓對土樣應力應變特性的影響特點。同一卸載速率20kPa/min，當固結(jié)圍壓為2MPa、3MPa時，原狀土樣應力應變曲線為應變硬化型，固結(jié)圍壓越大，偏應力峰值越大。當固結(jié)圍壓為6MPa時，應力應變曲線為應變軟化型，偏應力峰值變??；在同一固結(jié)圍壓下，當偏應力大小相等時，圍壓越小，土樣變

5、形越大。
　　（4）通過環(huán)境掃描電子顯微鏡對卸載試驗后土樣微觀分析。重塑土樣和原狀土樣經(jīng)過三軸卸載試驗后，土樣結(jié)構(gòu)變得松散，孔隙變多，發(fā)生剪切變形破壞的土樣在剪切面有明顯的定向性擦痕；剪切面上有數(shù)條拉張裂縫，且張裂縫大多處于較大的顆粒周圍，主裂縫旁邊衍生出許多細小的次級裂縫。
　?。?）利用液氮吸附試驗研究卸載試驗前后土樣孔隙變化。發(fā)現(xiàn)隨著卸載速率的增加，平均孔直徑減小，對于原狀土樣，直徑由5.77nm減小到4.76nm，對