加筋黄土蠕变特性与改进Burgers模型模拟研究

摘要

位于中国西北部的黄土高原为滑坡多发区，具有亚稳态结构、高孔隙率和水敏性等特性的黄土在外界扰动作用下会表现出不稳定性。除了土的剪切特性外，蠕变特性被认为是决定长期抗剪强度的关键因素。合理评价加筋黄土的蠕变规律与长期强度对促进加筋黄土的工程应用具有十分重要的意义。本文利用大型直剪设备进行加筋黄土的蠕变试验得出水平剪位移–时间的变化曲线，研究了加筋黄土在大位移强度状态下的蠕变特性。此外，为了克服传统蠕变模型的不足，本文提出了一种引入非线性参数β的改进Burgers模型。与传统的Burgers模型相比，改进Burgers模型能够更准确地描述非衰减蠕变与黏性流动在加速蠕变阶段的曲线。结果表明：加筋黄土存在三种蠕变行为，包括衰减蠕变、非衰减蠕变和黏性流动；水平剪位移与蠕变时间的关系说明了当受到相同的剪应力比时，未加筋和加筋试件表现出不同的行为，加筋试件在限制颗粒在剪切面内的相对运动优于未加筋试件；蠕变速率与剪应力比的关系证实了在蠕变过程中，剪切应力会导致剪切带中土粒间发生会持续累积的相对位移，最终导致试件沿剪切面破坏。颗粒间接触损失的连锁反应，伴随着黏性位移过大，蠕变抗力迅速减弱，最终加速蠕变位移，为揭示缓慢移动滑坡灾害的形成机理提供了关键证据。

关键词

加筋黄土 / 大位移强度 / 蠕变 / 长期强度 / 改进Burgers模型

基金资助

创新人才推进计划–科技创新团队（2020TD–005）