爆破工程地质及岩石与构件材料的性质(14) - 雅安市经济和信息化局
爆破工程地质及岩石与构件材料的性质(14)
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①、弹性阶段:在弹性阶段中,变形是可以恢复的,因此,其加载与卸载是遵循同一线段。非饱和土中的弹性阶段,可以认为主要是水膜变形、封闭气体的压缩以及骨架的弹性变形,在外力除去以后,这些变形均可恢复,此时土骨架并未破坏,卸载以后所有颗粒恢复到原来的位置。
②、弹塑性阶段(AB段):压力进一步增加,此时,主要承受力的土骨架开始变形破坏,土颗粒开始相对移动,发生了颗粒位置的变动和一些尖的凸出部的破坏。这个过程引起土骨架不可恢复的变化,产生了塑性变形。由于骨架的破坏,气体所占的孔隙为土颗粒所占据,孔隙被填实,故此时变形量较大。从压缩曲线中可以看出,在弹塑性阶段内:对应很小的应力变化()。可以获得很大的变形量()。由于不可恢复变形的影响,这一段曲线中加载与卸载不是按同一路径变化,卸载时按卸载线下降,它只包括少量的弹性变形,大部分是不可恢复的塑性变形。
③、强化阶段:在压力增加到超过B点时,进入强化阶段。此时孔隙几乎消失,因为土颗粒和水压缩量较小,不象塑性阶段压缩空气孔隙时所产生那样的压缩量,所以很大的压力差,也只是对应着很小的变形量()。此时在巨大的压力作用下,曲线逐渐垂直。在卸载时也驱近于垂直,只是在接近水平轴时略有倾斜。有很小的可恢复变形。此时,总的压缩变形量可第一次近似于介质的孔隙值。
对于巨大压力的爆炸近区,主要考虑强化阶段,因为对于压力微小的弹性段来说,实际上是可以忽略的。此时动载曲线的型式可类似于气体压缩的形式(图1-2-2),所不同的是:气体在卸载以后恢复原状,而固体介质则保留不可恢复的残余变形。
(2)、静载与动荷载作用下压缩曲线的区别:
根据很多试验得出的结果证明:静载与动载作用下,其压缩曲线是不同的。一般常用应变速度()的大小来区分静载与动载。不同应变速度作用下一簇压缩曲线(见图1-2-3a)。图中曲线1相当于静载压缩曲线,它相当于应变速度0。实际上,对于砂,要几个小时,对于粘土要几天才可以完成其压缩值。曲线2和3相应于较大的应变速度值时的压缩曲线。在冲击波阵面上,应力增长极为迅速,即相当于,相当于曲线n,此曲线也可称为动(冲击)压缩曲线。此曲线和静压缩曲线构成这一簇曲线的边界。对于某一外荷载值所得应变值(),其水平线与边界曲线相交的应变值相应于最小与最大值。某干砂的静与动压缩值可相差至10~25%(图1-2-3b),一般粘土可达30~50%以上。
(3)、土物理学性质对动压缩的影响:对动压缩影响较大的土的物理性质是:土的组成含量,孔隙率(特别是含气量3)以及含水量。
①、土的组成含量的影响:`各种土(砂土、粘土、亚粘土与亚砂土)的组成,主要是不同颗粒大小的含量,当其颗粒含量超过某一范围时,土的性质就会有所变化。它们在不同程度上影响着动压缩。当压力很小时,对于粘土颗粒含量较多的土,其压缩性降低。这是因为与砂土比较,砂在开始压缩时,由于颗粒的错动将产生较大的压缩值;主要是粘土时,它们形成骨架,虽然其孔隙率增加,但不能马上移动,故其压缩性在压力很小时是较低的,在压力较大时,由于其孔隙率较大,故其压缩性是大的;在粘土含量较多时,其卸载后的可恢复弹性变形增加,这是因为粘土在压缩时,总的变形中所含弹性变形的比例要大一些。从试验结果也可以看,当土中的粘土粒含量较多时,特别是在大压力时,其压缩曲线近似于非线性弹性,当卸荷以后,较多的恢复到原来的体积。当土中的粘土粒含量减少时,其压缩曲线趋近于相同含水量的砂土,此时弹性变形部分减小,而塑性变形部分所占比例较大,土压缩曲线近似于弹塑性模型。 

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