不同温度模式下软黏土孔隙水压力变化规律与应力–应变特性研究

发布时间：2021-07-30 17:36

　　温度对软黏土孔隙水压力和应力–应变关系特性具有重要影响。通过自主研发的温控三轴仪,研究恒温、升温和降温3种不同温度模式下软黏土孔隙水压力变化规律和应力–应变特性,升温和降温模式下重点研究不同时间间隔和不同围压对软黏土孔隙水压力的消散、应力–应变关系模式、剪切强度和弹性模量的影响。结果表明:在恒温模式下,温度从10℃增加至70℃,孔隙水压力消散速率变大消散量明显增加。在升温和降温模式下,孔隙水压力呈现波动性下降,时间间隔和围压的增大均能促进孔隙水压力的消散;在恒温模式下,随温度升高应力–应变模式由应变硬化转化为应变软化,剪切强度明显提高,弹性模量整体上呈现出先下降后上升的趋势。在升温模式和降温模式下,土体的应力–应变模式均呈现应变硬化,时间间隔和围压对提高土体的剪切强度和弹性模量具有明显影响。 

【文章来源】：岩石力学与工程学报. 2020,39(11)北大核心EICSCD

【文章页数】：11 页

【部分图文】：

温控三轴仪Fig.2Temperaturecontrolledtriaxialapparatus温控压力室下反压控制器

、围压反压控制系统、加载系统三部分组成。图2温控三轴仪Fig.2Temperaturecontrolledtriaxialapparatus温控系统控制要求：范围－20℃～80℃，控制精度优于±2℃，分辨率优于±2℃。其主要由温控压力室和恒温循环仪组成，恒温循环仪包括加热装置、冷却装置、控制系统、水箱、循环泵和测水温度传感器等部件组成。温控压力室是在传统三轴压力室基础上设置了绝热玻璃罩，增加了热循环管和测样温度传感器等部件。恒温循环仪与温控压力室通过导水管相连，通过循环泵实现了温度交换。如图3所示。恒温循环仪温控基本原理为：通过加热装置将水进行加热至预设温度目标，设置温度变化阈值±2℃，即当温度超过预设值2℃，加热装置停止工作，冷却装置开始启动。当温度低于预设值2℃时，冷却装置停止工作，加热装置开始启动，以此保证温度控制精度。在试验开始前对温度传感器、孔压传感器、位移传感器等都进行标定，通过对升温模式下试样温度和水温对比，证明了温度传感器的标定精度，如图4所示。从图4中可以看出，试样温度与水温基本一致，试样温度与水温的最大误差小于2.0%，满足试验精度控制要求。图3温控系统原理图Fig.3Schematicdiagramoftemperaturecontrolsystem051015202501020304050607080温度/℃时间/h试样水图4升温模式试样温度与水温对比(t=3h)Fig.4Comparisondiagramofsampletemperatureandwatertemperatureunderheatingmode(t=3h)H.Abuel-Naga等[11]指出，能源桩服役期温度沿桩轴向和水平向往软黏土地基扩散，桩周土的温度范围约可达10℃～70℃。夏季桩周土逐渐加热至70℃?

【参考文献】：
期刊论文
[1]自由约束条件下分层地基中PHC能源桩热力响应原型试验研究[J]. 郭易木,钟鑫,刘松玉,张国柱,陈乐.  岩石力学与工程学报. 2019(03)
[2]考虑温度影响的高庙子膨润土强度与变形特性试验研究[J]. 陈皓,吕海波,陈正汉,秦冰.  岩石力学与工程学报. 2018(08)
[3]基于Merchant模型的饱和土体热固结理论研究[J]. 郭华,刘干斌,郑荣跃,薛传成,刘铨.  岩石力学与工程学报. 2018(06)
[4]温度影响粉质黏土固结和强度特性的试验研究[J]. 陆嘉楠,徐洁,陈永辉.  防灾减灾工程学报. 2017(04)
[5]不排水升温条件下黏性土孔压响应[J]. 王宽君,洪义,王立忠,李玲玲.  岩石力学与工程学报. 2017(09)
[6]高温遇水冷却石灰岩力学与声学性质研究[J]. 黄真萍,张义,孙艳坤,刘成禹,吴伟达.  中南大学学报(自然科学版). 2016(12)
[7]多级升温及降温引起的饱和红黏土的热响应试验研究[J]. 白冰,赵晓龙,许韬.  岩土力学. 2016(01)
[8]竖井地基热排水固结理论初探[J]. 尹铁锋,刘干斌,郭桢,邓岳保.  水文地质工程地质. 2014(03)
[9]不排水升温-降温过程引起的饱和粉质黏土的热力学响应[J]. 白冰,刘文秀,史晓英,杨海朋.  岩土工程学报. 2012(10)
[10]南宁市河流冲积相黏性土抗剪强度热效应研究[J]. 周东,乐观永,刘晨晖,王业田,吴恒.  土木工程学报. 2012(02)



本文编号：3311837