堆石蠕变的影响因素分析

在研究各种因素对土体蠕变的影响和土体蠕变规律之前，首先需要将土体蠕变与常规的土体弹塑性变形分开。就目前对堆石料蠕变机理的理解而言，尚无普遍接受的区分常规弹塑性变形和蠕变变形的标准。

在文献进行的水布垭堆石料蠕变试验结果中，两部分应变时间确定为1 h为界，1 h以后视为蠕变变形量。在文献进行的西北口面板堆石坝垫层料蠕变试验曲线中，在1 h以后试样变形基本平稳发展。九甸峡堆石试验得到的试验曲线显示，在高偏应力水平下，试验在加载1 h后，试样变形基本平稳发展，而在低偏应力水平，试样变形平稳发展时间略微小于1 h。因此，在九甸峡主堆石料的蠕变试验中也采用1 h作为常规变形与蠕变变形的分界点，即认为在荷载施加的1 h内，堆石料发生的变形为通常意义上的弹塑性变形，此后发生的变形视为堆石料的蠕变变形。

蠕变变形稳定标准是确定在什么样的变形速率下可以认为试样变形已基本完成，这也是堆石料蠕变试验研究中的一个关键问题。通常，蠕变试验稳定变形大多以轴向变形和体积变形两个指标作为判别依据。由于在三轴试验中能够控制变形稳定的指标为轴向变形和体积变形，其中体积变形的量测涉及饱和度等影响因素，测量误差相对较大，而轴向变形影响因素较少，测量准确度较高，因此在三轴蠕变试验中大多采用轴向变形作为稳定标准。在九甸峡主堆石料的蠕变试验中，参考以往研究的结果，结合试验设备传感器的精度，认为当试样连续2天的轴向应变率不大于3×10-5时，可以认为蠕变变形已基本稳定。

（1）应力水平对轴向蠕变的影响

轴向蠕变与时间的关系见图4.5-7至图4.5-9。在双对数坐标中，轴向蠕变与时间呈线性关系。对于不同的围压和应力水平，这种线性关系是类似的。而且，随着应力水平的提高，轴向蠕变增加。

图4.5-7　围压0.4 MPa时各应力水平下轴向蠕变与时间关系

图4.5-8　围压1.0 MPa时各应力水平下轴向蠕变与时间关系

图4.5-9　围压1.6 MPa时各应力水平下轴向蠕变与时间关系

（2）应力水平对体积蠕变的影响

体积蠕变与时间的关系见图4.5-10至图4.5-12。在双对数坐标中，仍可以近似地用线性关系描述堆石料的体积蠕变，只是其斜率较轴向蠕变大一些。类似地，随着应力水平的提高，体积蠕变也随之增加。

图4.5-10　围压0.4 MPa时各应力水平下体积蠕变与时间关系

图4.5-11　围压1.0 MPa时各应力水平下体积蠕变与时间关系

图4.5-12　围压1.6 MPa时各应力水平下体积蠕变与时间关系

（3）围压对轴向蠕变的影响

将各种围压下的轴向蠕变进行了对比，见图4.5-13至图4.5-16。随着围压的增大，轴向蠕变增加。

(www.xing528.com)

图4.5-13　应力水平0.2时各围压下轴向蠕变与时间关系

图4.5-14　应力水平0.4时各围压下轴向蠕变与时间关系

图4.5-15　应力水平0.6时各围压下轴向蠕变与时间关系

图4.5-16　应力水平0.8时各围压下轴向蠕变与时间关系

（4）围压对体积蠕变的影响

将各种围压下的体积蠕变进行了对比，见图4.5-17至图4.5-20。随着围压的增大，体积蠕变增加。

图4.5-17　应力水平0.2时体积蠕变与时间关系

图4.5-18　应力水平0.4时体积蠕变与时间关系

图4.5-19　应力水平0.6时体积蠕变与时间关系

图4.5-20　应力水平0.8时体积蠕变与时间关系

（5）蠕变试验过程中堆石颗粒级配的变化

蠕变试验前后的颗粒级配曲线见图4.5-21，试验时的围压为1.6 MPa。尽管目前尚不能将制样工程中击实和试验过程的级配变化区分开，但不同应力水平下试验后级配曲线的变化则表明了应力水平对试验过程中颗粒破碎有明显影响，即应力水平越高，颗粒破碎越严重，这可能是高应力水平下蠕变量大于低应力水平下蠕变量的一个重要原因。

图4.5-21　试验级配与试验后级配曲线