流变性是土的重要特性之一,早在1948年荷兰学者GenieE.C.W.A和我国学者陈宗基开始了土的流变性的研究,应用实心圆柱土样的扭转试验,验证了Bingham粘滞塑性流动定律对土的适用性,最早创立了土流变学。在1953年第三届国际土力学和基础工程会议(ICSMFE)上,提出了蠕变变形直接或间接地对土力学的所有过程起作用,蠕变研究将影响土力学将来的发展,随后,广泛展开了对土体流变性的研究,取得了大量的成果,并成为土力学研究的热点。
土体流变性质研究可以从微观、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、叠聚体和微孔隙等微小结构单元的空间分布及其接触连接特点等微观特征与土体流变性质之间的内在联系。国内外学者都开展了大量的研究工作,陈宗基提出了片架结构理论,施斌等建立了微观力学模型模拟粘性土蠕变,MitchellJK等基于速率过程理论对粘性土的应力-应变-时间关系进行了研究,Bazant等分别运用内时理论建立了正常固结土和横向同性粘土的粘塑性本构方程。然而,由于粘性土微观结构的复杂性和定量测试技术的限制,加上一些物理化学性质指标难以测定,使得微观结构研究只能从理论上做定性分析,很难应用于工程实践。
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的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,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。
迄今,国内外学者所做的工作大部分属于宏观流变学的范畴。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。
综上所述,对于土体流变研究,除了宏观层次上的研究之外,细观、微观和纳观各层次上的研究并未深入开展。因此,进一步探讨软土流变的起因,认清软土流变的物理本质,改进和完善土体流变分析理论,是今后研究的努力方向。