(扬州大学建筑科学与工程学院 江苏 扬州 225009)

引言

三轴蠕变试验在三轴仪上完成，在试样围压一定的情况下，通过对试样轴向应力采用分级加荷的方法对试样进行剪切，每一级荷载施加完成后保持围压不变。根据需要采取不固结不排水、固结不排水、固结排水剪切试验。本文主要进行了重塑饱和黏土的三轴剪切蠕变试验，不同加载分级条件下剪切蠕变性质。

一、试验方案

根据试样在围压100kPa下的常规的三轴剪切蠕变试验，分不同剪切路径对试样进行三轴剪切蠕变试验。每级荷载的作用时间为7d，24h内变形量小于0.01便可施加下一级荷载。试样为编号1和2，两个试样围压都为100kPa，试验1逐级荷载为60-120-180-240，试样2逐级荷载为60-160-260-360。

二、试验结果分析

为了更好地研究不同围压下试样的蠕变性质，本次试验按照1-1的试验方案进行试验，现对其中有效数据进行分析。

(一)三轴剪切蠕变试验轴向应变与时间的关系

图1为三轴剪切蠕变试验在不同围压下试样的轴向应变与时间的关系曲线。

图1 不同围压下试样轴向应变与时间关系曲线

由图1可知：(1)在应力较小时，试样的蠕变变形量很小，呈现出衰减流变的现象，即试样的轴向变形以减速的方式在发展。待轴向变形稳定，下一级荷载再进行加载，这时的变形会增大，但是变形量增加的大小受到本级荷载以及初始荷载的影响；(2)应力较大时，流变过程速度较快，产生了两个阶段：衰减流变阶段、低速流变阶段。随着应力水平的逐渐增大直至达到最大值，轴向变形变形可以分为三个阶段：衰减蠕变阶段、低速蠕变阶段、加速蠕变阶段。试样在三轴剪切蠕变试验中出现加速蠕变的情况比较少，存在时间较长的还是低速蠕变阶段，且低速蠕变阶段蠕变的速度不是一成不变的。

(二)三轴剪切蠕变试验体积应变与时间的关系

三轴剪切蠕变试验中试样的体应变与时间的关系曲线，如图2所示。

通过图2试样体应变与时间的曲线图我们可以得出：(1)体积应变在试样初始加载时无明显变化，随着荷载的增大，体应变也开始随之变化；(2)试样体应变的变化跟孔隙水的排出有着密不可分的关系，试样在加载的初级阶段，即在较低应力下时，试样要达到能够看到明显体应变变化量的时间较长，说明此时的孔隙水排出也较困难，所需时间也较长。而在较高应力作用下时，孔隙水以较快速度排出，体应变较明显。随着有效应力的增大及时间的发展，孔隙水逐渐被排出，体应变也出现上升趋势，出现这种现象的原因是在试样蠕变过程中，先是受到了固结硬化的作用，而随着时间的推延，逐渐出现软化的现象，这时的体应变会呈上升趋势。

图2 不同围压下试样体应变与时间关系曲线

三、结论

本文通过对扬州市较典型黏土进行在相同围压下不同剪切路径的三轴剪切蠕变试验来分析其蠕变性质得到结论，土体的三轴剪切蠕变可以理解为土体内部组织结构硬化和软化之间的转化。在低应力阶段，土体在外荷载的作用下孔隙水排出，土体被压实，土体结构强度增大，即土体产生硬化作用，呈现衰减蠕变现象。随着应力水平的提高，逐渐增大至超过土体自身的屈服强度，土体内部结构组织开始破坏，也就是产生了内部结构的软化作用。待土体内部的软化部分超过硬化的部分，土体开始发生剧烈的变形。随着时间的推移，土体内部自我调整趋于稳定，即蠕变稳定现象。