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摘 要：岩土工程的长期安全问题中，土的流变性不容忽视。本文根据现有流变资料，从土的流变性本质、土的流变性影响因素等方面对土的流变性进行了的探讨。
关键词：流变性；影响因素；流变试验
一、土的流变性概述
在传统土力学研究中，土的本构关系仅仅是应力与应变之间关系，时间因素是不考虑在内的。而工程建设中如边坡失稳，路基塌陷，基坑侧向位移等大型事故时有发生，严重威胁人民生命财产安全。因此，为保证岩土工程的长期安全，岩土工程的时间效应不容忽视，土流变学的研究具有重要的理论价值和实践意义
岩土工程流变学以岩土材料及其相关工程为研究对象，研究土中应力、应变状态的形成及其随时间的变化规律，是把时间作为独立参数而应用于应力和应变规律研究的学科。物质本身固有的弹性和粘性这一对内在性质，因外界力的作用时间而相互转化，实质上，这种弹性和粘性是组成物体的各质点之间相对运动的表现。
对岩土材料，特别是粘性类土和软岩以及节理裂隙发育的岩体，在长期荷载持续作用下其流变性态即使在通常情况下也十分显著，甚至成为最终变形破坏的主导因素。
土的流变性研究常包括蠕变、应力松弛、弹性后效和长期强度等方面。
蠕变：在荷载恒定状态下，变形随时间增加而发展的现象。
应力松弛：在应变恒定状态下，应力随时间增加而减小的现象。
长期强度：岩体强度随时间而持续有限降低，并逐渐趋近于一个稳定收敛的低限定值。
弹性后效：在一定的应力水平持续作用下，在卸荷之后，部分粘性变形随时间逐渐恢复，但其恢复过程需要一定的滞后时间
滞后效应：加载时，继瞬间发生的弹性变形之后，仍有部分后续的粘性变形随时间增加而增加。
二、土的流变性本质
土流变性的本质：物质本身固有的弹性和粘性这一对内在性质，因外界力的作用时间而相互转化，实质上，这种弹性和粘性是组成物体的各质点相对运动的表现，土的流变性是流体内部反抗这种流动的内摩擦阻力。
一般来说，一切材料都具有不同的流变性，但多数只是在一些特定的条件下其流变属性才比较明显，对工程来说已不能忽略不计。对于岩土材料，特别是粘性类土和软岩以及节理裂隙发育的岩体，在长期荷载持续作用下其流变性态即使在通常情况下也十分显著，甚至成为最终变形破坏的主导因素。
三、土流变性的影响因素
土的流变性受许多因素的影响，在不同的条件下，显示出不同的性状，主要的影响因素有：
（一）土的物质组成
一般而言，土的粘粒含量及其矿物成分对土的流变性质有很显著的影响。片架结构的软粘土，由于其特殊的微观结构和结合水的作用往往有较明显的流变性；另外，粘粒含量愈多，塑性指数愈大，流变性质也愈显著。
含水量及孔隙水的性质的影响
含水量的大小对土的流变特性也有较明显的影响，含水量越大，土的蠕变变形也越大；孔隙水的性质对土的流变影响是显而易见的，孔隙水粘性越大，结合水的粘性也大，土的流变特性也越明显。
（二）应力历史和应力路径的影响
由于流变土体的变形和强度均与时间有关，故现有固结应力作用持续时间及历史上应力变化过程对未来土体的变形和强度都会产生影响
（三）应力大小的影响。
四、流变的研究方法
土流变性的研究可以从微观、细观或宏观表现展开。
在微观层次上，主要借助电子显微镜和X光衍射仪等仪器研究土体颗粒、团聚体、叠聚体和微空隙等微小结构单元的空间分布及其接触链接特点等微观特征与土体流变性质之间的内在联系、
在细观层次，研究土体孔隙水、颗粒及矿物类型、吸附结合水等细观结构参量与土流变特性的对应性和相关性，分析土体流变的物质因素、物理机制、力学行为以及流变性质的控制因素及各参量之间的定量关系，目前研究主要集中在孔隙水或结合水、粘土矿物类型和孔隙中的胶体物质对流变性质的影响。
在宏观层次上，它从唯象学观点出发，假定土是均一体，采用连续介质力学和不可逆热力学理论，构造直观的物理流变模型，来模拟土的结构和特性，拟合流变试验结果，建立有关的公式，以定量分析土的流变性质及其对工程的影响。
土体是由固体颗粒、液态水和气体所组成的多孔介质。由于水和土颗粒的物理化学作用，在土颗粒表面形成了强结合水和弱结合水。在外力作用下，孔隙中的水和气体部分被挤出，土颗粒重新排列使土骨架变形。一方面，土颗粒与孔隙流体之间的摩擦力，使孔隙流体的排出受到阻碍，使土体变形延滞；另一方面，土颗粒之间的接触是结合水膜之间的接触，结合水的粘滞性也将使土体变形要有一个过程，因此，土体的变形不仅与应力有关，还与时间有关。土所显示的变形特性表明，土体不是弹性体，也不是塑性体，而是粘弹性体。
五、土宏观流变试验
土宏观流变试验可分为现场的和室内的两部分。现场流变试验是在实际工程中测试土体的流变数据，如监测边坡的位移、地基的长期沉降、基坑开挖后侧壁向临空面位移等。室内流变试验是在实验室的现有流变仪器或者改装成的流变仪器上进行的，通过宏观流变试验观测土体流变的宏观表象，为建立反映应力-应变-时间之间的关系提供依据或验证。室内的宏观试验是目前研究土体流变特性的主要手段，试验中的许多问题在试验前必须认真考虑和处理试验仪器的精度、试验的历时、试验的加荷方式、三轴式样的渗漏、试验环境温度的变化等对试验结果的可靠性均有较大的影响。室内试验具有能够长期观测、较严格控制试验条件、重复次数多等优点，因而受到广泛关注，对流变力学特性的试验研究成果也主要集中在室内试验方面。
土的室内流变试验中，蠕变试验（或应力松弛试验）有分别加载（或加应变）两种做法。分别加载（或加应变）需取得若干完全相同的土样，在完全相同的仪器和试验条件，不容应力（或应变）水平下同时进行试验，最终得到一簇不同应力（或应变）水平下的蠕变（或应力松弛）全过程曲线。这种做法从理论上讲是最符合流变试验要求，并能直接得到图的流变的全过程曲线，但要真正做到严格的分别加载（或加应变）是不易的，一方面要求满足上述许多的完全相同的不太可能，另一方面很难有这么多的仪器同时用来做长时间的流变试验，所以，目前国内外土体室内流变试验一般没有采用这种做法，而改用分级加载（或应变）的做法。分级加载（或加应变）是在一个土样上施加不同的应力（或应变），在某一级应力（或应变）水平下蠕变（或松弛）经历了预定时间或达到稳定后，则施加下一级应力（或应变）水平，直至所需的大小。分级加载（或加应变）下得到的流变曲线的形式比较方便，所以要把分级加载（或加应变）下得到的流变曲线转化成这种形式。
但是目前微观试验和宏观试验相结合的还不够。在研究土体流变过程的外部表现的同时，又研究外部力学现象的物理实质，应是试验研究土流变特性的重要发展方向。
关键词：流变性；影响因素；流变试验
一、土的流变性概述
在传统土力学研究中，土的本构关系仅仅是应力与应变之间关系，时间因素是不考虑在内的。而工程建设中如边坡失稳，路基塌陷，基坑侧向位移等大型事故时有发生，严重威胁人民生命财产安全。因此，为保证岩土工程的长期安全，岩土工程的时间效应不容忽视，土流变学的研究具有重要的理论价值和实践意义
岩土工程流变学以岩土材料及其相关工程为研究对象，研究土中应力、应变状态的形成及其随时间的变化规律，是把时间作为独立参数而应用于应力和应变规律研究的学科。物质本身固有的弹性和粘性这一对内在性质，因外界力的作用时间而相互转化，实质上，这种弹性和粘性是组成物体的各质点之间相对运动的表现。
对岩土材料，特别是粘性类土和软岩以及节理裂隙发育的岩体，在长期荷载持续作用下其流变性态即使在通常情况下也十分显著，甚至成为最终变形破坏的主导因素。
土的流变性研究常包括蠕变、应力松弛、弹性后效和长期强度等方面。
蠕变：在荷载恒定状态下，变形随时间增加而发展的现象。
应力松弛：在应变恒定状态下，应力随时间增加而减小的现象。
长期强度：岩体强度随时间而持续有限降低，并逐渐趋近于一个稳定收敛的低限定值。
弹性后效：在一定的应力水平持续作用下，在卸荷之后，部分粘性变形随时间逐渐恢复，但其恢复过程需要一定的滞后时间
滞后效应：加载时，继瞬间发生的弹性变形之后，仍有部分后续的粘性变形随时间增加而增加。
二、土的流变性本质
土流变性的本质：物质本身固有的弹性和粘性这一对内在性质，因外界力的作用时间而相互转化，实质上，这种弹性和粘性是组成物体的各质点相对运动的表现，土的流变性是流体内部反抗这种流动的内摩擦阻力。
一般来说，一切材料都具有不同的流变性，但多数只是在一些特定的条件下其流变属性才比较明显，对工程来说已不能忽略不计。对于岩土材料，特别是粘性类土和软岩以及节理裂隙发育的岩体，在长期荷载持续作用下其流变性态即使在通常情况下也十分显著，甚至成为最终变形破坏的主导因素。
三、土流变性的影响因素
土的流变性受许多因素的影响，在不同的条件下，显示出不同的性状，主要的影响因素有：
（一）土的物质组成
一般而言，土的粘粒含量及其矿物成分对土的流变性质有很显著的影响。片架结构的软粘土，由于其特殊的微观结构和结合水的作用往往有较明显的流变性；另外，粘粒含量愈多，塑性指数愈大，流变性质也愈显著。
含水量及孔隙水的性质的影响
含水量的大小对土的流变特性也有较明显的影响，含水量越大，土的蠕变变形也越大；孔隙水的性质对土的流变影响是显而易见的，孔隙水粘性越大，结合水的粘性也大，土的流变特性也越明显。
（二）应力历史和应力路径的影响
由于流变土体的变形和强度均与时间有关，故现有固结应力作用持续时间及历史上应力变化过程对未来土体的变形和强度都会产生影响
（三）应力大小的影响。
四、流变的研究方法
土流变性的研究可以从微观、细观或宏观表现展开。
在微观层次上，主要借助电子显微镜和X光衍射仪等仪器研究土体颗粒、团聚体、叠聚体和微空隙等微小结构单元的空间分布及其接触链接特点等微观特征与土体流变性质之间的内在联系、
在细观层次，研究土体孔隙水、颗粒及矿物类型、吸附结合水等细观结构参量与土流变特性的对应性和相关性，分析土体流变的物质因素、物理机制、力学行为以及流变性质的控制因素及各参量之间的定量关系，目前研究主要集中在孔隙水或结合水、粘土矿物类型和孔隙中的胶体物质对流变性质的影响。
在宏观层次上，它从唯象学观点出发，假定土是均一体，采用连续介质力学和不可逆热力学理论，构造直观的物理流变模型，来模拟土的结构和特性，拟合流变试验结果，建立有关的公式，以定量分析土的流变性质及其对工程的影响。
土体是由固体颗粒、液态水和气体所组成的多孔介质。由于水和土颗粒的物理化学作用，在土颗粒表面形成了强结合水和弱结合水。在外力作用下，孔隙中的水和气体部分被挤出，土颗粒重新排列使土骨架变形。一方面，土颗粒与孔隙流体之间的摩擦力，使孔隙流体的排出受到阻碍，使土体变形延滞；另一方面，土颗粒之间的接触是结合水膜之间的接触，结合水的粘滞性也将使土体变形要有一个过程，因此，土体的变形不仅与应力有关，还与时间有关。土所显示的变形特性表明，土体不是弹性体，也不是塑性体，而是粘弹性体。
五、土宏观流变试验
土宏观流变试验可分为现场的和室内的两部分。现场流变试验是在实际工程中测试土体的流变数据，如监测边坡的位移、地基的长期沉降、基坑开挖后侧壁向临空面位移等。室内流变试验是在实验室的现有流变仪器或者改装成的流变仪器上进行的，通过宏观流变试验观测土体流变的宏观表象，为建立反映应力-应变-时间之间的关系提供依据或验证。室内的宏观试验是目前研究土体流变特性的主要手段，试验中的许多问题在试验前必须认真考虑和处理试验仪器的精度、试验的历时、试验的加荷方式、三轴式样的渗漏、试验环境温度的变化等对试验结果的可靠性均有较大的影响。室内试验具有能够长期观测、较严格控制试验条件、重复次数多等优点，因而受到广泛关注，对流变力学特性的试验研究成果也主要集中在室内试验方面。
土的室内流变试验中，蠕变试验（或应力松弛试验）有分别加载（或加应变）两种做法。分别加载（或加应变）需取得若干完全相同的土样，在完全相同的仪器和试验条件，不容应力（或应变）水平下同时进行试验，最终得到一簇不同应力（或应变）水平下的蠕变（或应力松弛）全过程曲线。这种做法从理论上讲是最符合流变试验要求，并能直接得到图的流变的全过程曲线，但要真正做到严格的分别加载（或加应变）是不易的，一方面要求满足上述许多的完全相同的不太可能，另一方面很难有这么多的仪器同时用来做长时间的流变试验，所以，目前国内外土体室内流变试验一般没有采用这种做法，而改用分级加载（或应变）的做法。分级加载（或加应变）是在一个土样上施加不同的应力（或应变），在某一级应力（或应变）水平下蠕变（或松弛）经历了预定时间或达到稳定后，则施加下一级应力（或应变）水平，直至所需的大小。分级加载（或加应变）下得到的流变曲线的形式比较方便，所以要把分级加载（或加应变）下得到的流变曲线转化成这种形式。
但是目前微观试验和宏观试验相结合的还不够。在研究土体流变过程的外部表现的同时，又研究外部力学现象的物理实质，应是试验研究土流变特性的重要发展方向。