結(jié)構(gòu)性吹填軟土側(cè)向變形真三軸試驗研究

摘要：為了研究吹填軟土在側(cè)向變形條件下的力學(xué)與結(jié)構(gòu)特性，利用真三軸試驗機以及WF應(yīng)力路徑試驗儀進行了不排水條件下的側(cè)向卸荷試驗，并與常規(guī)三軸試驗結(jié)果進行了對比分析。試驗結(jié)果表明：與常規(guī)三軸剪切試驗應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線表現(xiàn)的硬化特性不同，真三軸卸荷試驗表現(xiàn)出應(yīng)變軟化現(xiàn)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(yīng)力的影響，真三軸卸荷狀態(tài)下土體的結(jié)構(gòu)屈服應(yīng)力值明顯大于WF卸荷狀態(tài)以及常規(guī)三軸試驗下的數(shù)值，其隨著中主應(yīng)力系數(shù)d的增大而成非線性增長。真三軸側(cè)向卸荷條件下土體抗剪強度指標(biāo)大于WF卸荷條件，與常規(guī)三軸試驗結(jié)果也明顯不同，其內(nèi)摩擦角增大，粘聚力減小。

關(guān)鍵詞：

側(cè)向變形；結(jié)構(gòu)特性；真三軸；吹填軟土；卸荷；中主應(yīng)力

中圖分類號：

TU4718

文獻標(biāo)志碼：A

文章編號：16744764（2014）04008106

實際工程中常采用常規(guī)三軸試驗所求參數(shù)進行設(shè)計，而基坑開挖過程其實是卸荷過程，此時中主應(yīng)力不等于小主應(yīng)力或大主應(yīng)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(cè)向變形也是大量存在的，如在基坑開挖側(cè)向卸荷以及擋土墻后土體的側(cè)向變形等。對土體的側(cè)向變形問題，學(xué)者們對此做了相關(guān)研究工作，如Yin等[34]對CDG進行了真三軸試驗，得出中主應(yīng)力對土體強度具有一定影響的結(jié)論。Prashant等[5]對超固結(jié)高嶺土進行了不排水剪切試驗，得出隨著中主應(yīng)力比的增大，破壞時應(yīng)變減小的結(jié)論。梅國雄等[6]利用真三軸儀對土體進行了側(cè)向卸荷試驗，根據(jù)試驗結(jié)果得出中主應(yīng)力提高初始強度，側(cè)向卸荷條件下土體在較小應(yīng)變下發(fā)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(jié)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(jié)狀態(tài)下重塑粉質(zhì)粘土卸荷應(yīng)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(guī)律，獲得了卸荷土體參數(shù)。魏少偉等[9]對海積粉質(zhì)粘土進行了一系列K0固結(jié)不排水卸荷試驗，結(jié)果表明隨著固結(jié)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(zhì)軟土進行了真三軸試驗，結(jié)果表明初始損傷應(yīng)力門檻值隨中主應(yīng)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(jié)不排水剪切應(yīng)力路徑試驗，研究表明側(cè)向卸荷會造成剪應(yīng)力增加、體應(yīng)力減小，從而使土體產(chǎn)生剪脹趨勢。楊愛武等[12]對吹填軟土進行了不固結(jié)不排水的真三軸試驗，結(jié)果表明初始切線模量隨著中主應(yīng)力系數(shù)值的增大而增大。雖然土體在側(cè)向卸荷狀態(tài)下中主應(yīng)力對強度和變形影響的研究已經(jīng)很多，但是考慮中主應(yīng)力對土體結(jié)構(gòu)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(yīng)力狀態(tài)，且廣泛存在結(jié)構(gòu)性。本文擬采用真三軸試驗的方法并結(jié)合WF應(yīng)力路徑儀與常規(guī)三軸試驗，以天津濱海新區(qū)吹填場地土體為研究對象，模擬基坑開挖土體的實際應(yīng)力路徑，研究側(cè)向變形條件下中主應(yīng)力對變形、強度以及結(jié)構(gòu)特性的影響，為吹填場地深基礎(chǔ)工程實踐提供理論支持。