卸荷应力路径下海积软土力学性质试验.pdf

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1、天津城建大学学报第21卷第4期2015年8月JournalofTianjinChengjianUniversityVol.21No.4Aug.2015土木工程$卸荷应力路径下海积软土力学性质试验a,ba赵建军，姜芯(天津城建大学a.地质与测绘学院；b.天津市软土特性与工程环境重点实验室，天津300384)摘要：利用GCTS空心圆柱扭剪仪对天津滨海新区第一海相沉积软土进行了卸荷应力路径下的三轴试验，探讨等P、减P应力路径下土样的应力-应变、孔隙水压力、有效应力路径、应变速率等特性．试验结果表明：不同

2、应力路径下土样的力学性质有很大的不同，减P土样最终破坏时的应变量要比等P土样的小很多；不同应力路径下土的峰值强度不同；试样的孔隙水压力经历了先增加后减小的过程，当孔压达到峰值时，土样的抗剪强度最小，也是基坑开挖最危险的时刻．其研究成果可为解决软土地区的基坑开挖、隧道施工等卸荷工程问题提供理论支持．关键词：滨海软土；卸荷应力路径；力学性质；基坑开挖中图分类号：TU447文献标志码：A文章编号：2095-719X(2015)04-0267-06土的力学性质不仅取决于土的类型，而且与其应一般取自勘查报告

3、．由于软土有区域沉积的特点，虽[1]力变化、后期加载及卸荷方式等有关．Lamber提出然对参数的取值各地有一定经验，但对于特定软土的的应力路径方法为研究在不同条件下土的强度、变形选取，符合实际应力路径的参数才是解决基坑支护设[12-13]特性和力学性质提供了一个合理的方法．后来，国内计问题的根本方法．本文利用GCTS空心圆柱扭外学者对不同应力路径下黄土、砂土和粗粒料等的应剪仪，对滨海新区软土进行了卸荷应力路径的三轴试力应变和变形等特性进行了一系列的三轴试验．研究验，讨论其应力-应变、孔隙水压力、应

4、变速率等特表明，不同应力路径下土的各项性质存在着明显的性，为滨海新区的基础建设提供理论支持．[2-5]差异．软土地区的基坑开挖和隧道工程施工过程中，周1试验方案围土体应力场的变化受到土体条件、卸荷水平和施工等多种因素的影响．基坑不同部位土体卸荷的应力路径不同[6-7]．从以往的研究来看，对软土卸荷问题的1.1试验样品研究重点多集中于变形和强度特性上[8-11]，而对于卸试样取自天津滨海新区临港工业园区，12～18,m荷的孔隙水压力和轴向、径向变形速率等涉及极少．深度的第一海相层沉积的淤泥质黏土，并

5、夹有薄的粉目前，在基坑支护设计中，土压力的计算参数土层，原状土样的物理力学性质指标见表1．表1土样的物理力学指标-3含水率/%,重力密度/kN·m孔隙比e液限L/%,塑限P/%,塑性指数IP液性指数IL40.718.11.30439.123.016.11.221.2试验仪器与试验过程饱和：开启GCTS系统，选取空心扭剪模块进行本试验所用仪器为美国GCTS公司生产的空心饱和，监测孔压系数B，当B值达到95%,时，即可视圆柱扭剪仪，试样高度100,mm、外径和内径分别为为土样饱和．50，25,

6、mm的空心圆柱体．固结：试验主要采取两种固结方式，等压固结和收稿日期：2014-11-07；修订日期：2015-04-01基金项目：天津市软土特性与工程环境重点实验室开放基金项目(2011SCEEKL006)；天津市教委重点项目(2013ZD03)；天津市科委重点项目(13JCZOJC35500)作者简介：赵建军（1972—），男，山东肥城人，天津城建大学副教授，博士．·268·天津城建大学学报2015年第21卷第4期K0固结，固结时间为24,h．其中：等压固结(1＝2＝3)的围压分别是50

7、，100，200,kPa；K0固结(2＝3＝0.61)的围压分别是50，100，200,kPa．剪切：试样不排水剪切，而且保持1方向角不变．采用等P、减P两种应力路径对试样进行剪切，等P剪切就是在剪切过程中保持平均主应力不变，增加剪切应力使试样达到破坏；减P剪切就是在剪切过程中平均主应力持续减小，直至试样破坏．本试验对（a）等P于等压固结，试样采用等P的方式剪切，即1＝30,kPa/h，3＝2＝－15,kPa/h；p＝1＋2＋3＝0；对于K0固结，试样采用减P的方

8、式剪切，其中，＝p/q＝－1.0时分别做pc＝50，100，200,kPa；pc＝100,kPa时分别做＝p/q＝－1.5，－1.0，－0.5(1、2、3的具体数值详见表2)．表2加载方式pc/kPa50100200（b）减P(＝－1.0)1＝0－1.53＝2＝－20,kPa/h1＝－5,kPa/h1＝－5,kPa/h1＝－5,kPa/h－1.03＝2＝3＝2＝3＝2＝－20,kPa/h－20,kPa/h