結構性吹填軟土側向變形真三軸試驗研究

摘要：為了研究吹填軟土在側向變形條件下的力學與結構特性，利用真三軸試驗機以及WF應力路徑試驗儀進行了不排水條件下的側向卸荷試驗，并與常規三軸試驗結果進行了對比分析。試驗結果表明：與常規三軸剪切試驗應力應變關系曲線表現的硬化特性不同，真三軸卸荷試驗表現出應變軟化現象。隨著初始圍壓的增大，土體由剪縮向剪脹變化。由于中主應力的影響，真三軸卸荷狀態下土體的結構屈服應力值明顯大于WF卸荷狀態以及常規三軸試驗下的數值，其隨著中主應力系數d的增大而成非線性增長。真三軸側向卸荷條件下土體抗剪強度指標大于WF卸荷條件，與常規三軸試驗結果也明顯不同，其內摩擦角增大，粘聚力減小。

關鍵詞：

側向變形；結構特性；真三軸；吹填軟土；卸荷；中主應力

中圖分類號：

TU4718

文獻標志碼：A

文章編號：16744764（2014）04008106

實際工程中常采用常規三軸試驗所求參數進行設計，而基坑開挖過程其實是卸荷過程，此時中主應力不等于小主應力或大主應力，土體變形和強度受到的影響是不同的，因此，很有必要利用真三軸儀研究土體變形與強度特性[12]。工程實踐中除了以垂直方向變形的沉降，側向變形也是大量存在的，如在基坑開挖側向卸荷以及擋土墻后土體的側向變形等。對土體的側向變形問題，學者們對此做了相關研究工作，如Yin等[34]對CDG進行了真三軸試驗，得出中主應力對土體強度具有一定影響的結論。Prashant等[5]對超固結高嶺土進行了不排水剪切試驗，得出隨著中主應力比的增大，破壞時應變減小的結論。梅國雄等[6]利用真三軸儀對土體進行了側向卸荷試驗，根據試驗結果得出中主應力提高初始強度，側向卸荷條件下土體在較小應變下發生破壞。盛佳韌等[7]對上海原狀軟土進行了排水剪切試驗，結果表明原狀軟土抗剪強度、屈服和破壞點位置隨著洛德角的增大而減小。何怡等[8]進行了正常固結狀態下重塑粉質粘土卸荷應力路徑排水剪切真三軸試驗，探討了試驗土體的強度變化規律，獲得了卸荷土體參數。魏少偉等[9]對海積粉質粘土進行了一系列K0固結不排水卸荷試驗，結果表明隨著固結圍壓的增大初始切線卸荷模量增大。孫紅等[10]對上海淤泥質軟土進行了真三軸試驗，結果表明初始損傷應力門檻值隨中主應力比的增大而增大。曾玲玲等[11]取廣州南沙典型軟土進行了固結不排水剪切應力路徑試驗，研究表明側向卸荷會造成剪應力增加、體應力減小，從而使土體產生剪脹趨勢。楊愛武等[12]對吹填軟土進行了不固結不排水的真三軸試驗，結果表明初始切線模量隨著中主應力系數值的增大而增大。雖然土體在側向卸荷狀態下中主應力對強度和變形影響的研究已經很多，但是考慮中主應力對土體結構性的影響還有大量工作要做[13]。自然界中的土體實際上處于三維應力狀態，且廣泛存在結構性。本文擬采用真三軸試驗的方法并結合WF應力路徑儀與常規三軸試驗，以天津濱海新區吹填場地土體為研究對象，模擬基坑開挖土體的實際應力路徑，研究側向變形條件下中主應力對變形、強度以及結構特性的影響，為吹填場地深基礎工程實踐提供理論支持。