土的流变机理在于:在骨架应力(有效应力)作用下,土颗粒表面吸附水(气)具有粘滞性,从而使颗粒的重新排列和骨架体的错动具有时间效应,土体变形延迟,即变形与时间有关;而另一方面土体变形受到边界约束,这种约束有阻挡蠕动变形发展的趋势,因此,土体内部应力随之逐步调整,即应力也随时间改变。
早在1925年,人们就开始认识到,必须建立一个真实的并能充分反映粘性土或其它材料应力-应变关系的公式或模型,根据其变形的微观力学在微观结构层次上对其物理过程进行描述,粘土或其它材料蠕变的物理概念应属于“活化能”的概念。
Bazant等应用速率过程理论建立了一系列土的本构关系模型。施斌进行了速率过程理论在粘性土蠕变模拟中的应用研究,介绍了速率过程理论及其相应的粘性土蠕变模型的推导,选取淮阴三类不同粘性土质开展了蠕变试验研究,分别制备了各向异性和各向同性的结构试样,获得了相应的蠕变性结果,再用速率过程理论模型对试验结果进行了拟合。结果表明:以速率过程理论为基础而建立的蠕变模型能有效地模拟不同粘性土质的蠕变过程、趋势和变形,反映出粘性土土性的本质特点,使土质学和土力学紧密地结合在了一起。
谷任国、房营光分别研究了结合水、矿物类型和有机质对软粘土流变性质的影响。采用改进的直剪蠕变仪对一组粘土试样进行了一系列试验,测试结果表明:有机质和矿物成分及其含量是影响软粘土流变性质的重要因素,土体的粘滞系数随粘土矿物含量的增加而减小,即流变变形阻力随有机质和粘土矿物含量的增多而减小,且有机质对软土流变性质的影响较为显著。试验结果分析认为,粘土矿物通过颗粒表面的结合水影响土的流变性质,其中强结合水是土体产生流变的主要因素,而弱结合水则是相对次要因素。试验结果有助于进一步认识土体流变的起因,对改进和完善现有流变变形计算理论有一定指导意义。