土在不同应力路径下的力学特性分析
不同应力路径对垃圾土应力-应变关系的影响
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ｅ ｘ ｐ ｌ ｏ ｒ ｅ ｔ ｈ ｅ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ｗａ ｓ ｔ ｅ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｄ ｉ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｓ ｔ ａ ｔ ｅ ｓ ，ｂ ｙ ｕｓ ｉ ｎ ｇ ｈｅ ｔ ＧＤＳ ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ａ ｒ ｄ ｔ ｒ ｉ ａ ｘ ｉ ｌ ａ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｐ ａ ｔ ｈ ｔ ｅ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ，ｔ ｈ ｅ ｄ ｒ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ ｓ ｈ ｅ ａ ｒ ｔ ｅ ｓ ｔ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ｃ ｏ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ｅ ｄ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ａ ｎ ｉ ｓ ｏ ｔ ｒ ｏ ｐ ｉ ｃ ｌｌ ａ ｙ ｃ ｏ ｎ ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ａ ｔ ｅ ｄ ｓ ｏ ｌ －
Ｃ Ａ Ｏ Ｑ ｉ ｕ — ａｎ ｒ ｇ ，Ｓ Ｈ Ｉ Ｊ ｉ ａ ｎ － ｙ ｏ ｎ ｇ
（ Ｃ ． ｅ ｏ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｄ ｅ ，ｔ ｔ ｏ ｈ ａ ｉ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ，Ｎ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ，￣ ａ ｎ ｇ ｓ ｕ ２ １ ０ ０ ９ ８ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
ｉ ｄ ｗ ａ ｓ ｔ ｅ ａ ｔ ｓ ｅ ｖ ｅ ｎ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｐ ａ ｔ ｈ ｓ ，山ｅ ｓ ｔ ｅｓ ｒ ｓ ． ｓ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｈ ｉ ｐ ｉ ｎ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｅｎ ｒ ｔ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｐ ａ ｔ ｈ ｓ ｗ ｅ ｅ ｒ ｄ ｉ ｓ ｃ ｕ ｓ ｓ ｅ ｄ ，ａ ｎ ｄ ｈｅ ｔ ｒ ｅ －
土力学有效应力路径_概述及解释说明
土力学有效应力路径概述及解释说明1. 引言1.1 概述土力学有效应力路径是指土体在外部作用下，内部各个点的应力状态随时间变化的轨迹。
在地质工程领域中，了解土力学有效应力路径对于土体行为和稳定性的评估和预测具有重要意义。
随着土力学研究的深入和应用需求的增加，对有效应力路径的研究也日趋重要。
本文将对土力学有效应力路径进行概述及解释说明。
1.2 文章结构本文共分为五个部分，即引言、土力学有效应力路径、解释说明有效应力路径的变化规律与机制、应力路径测试方法和实验研究进展以及结论。
引言部分对本文的主要内容进行概括，并介绍了本文的结构安排。
1.3 目的本文旨在全面介绍土力学有效应力路径及其相关内容，并探讨其变化规律与机制。
同时，将会总结常用的应力路径测试方法和相关实验研究进展，并提出未来发展方向建议。
通过这些内容，可以帮助读者更好地理解土壤行为与稳定性问题，并促进该领域研究工作的进展。
2. 土力学有效应力路径2.1 定义与背景土力学有效应力路径是指材料中在外部加载作用下的应力变动过程所遵循的路径。
在土工工程领域中，研究土壤中应力变化规律对于预测土壤变形和强度具有重要意义。
2.2 有效应力路径的重要性有效应力路径是土壤中发生变形、破坏和剪切行为的关键参数之一。
通过了解土壤在加载过程中应力状态的变化，可以更好地理解其变形和强度特性。
有效应力路径可以帮助工程师设计合适的基础结构和地下工程，并评估它们的安全性。
2.3 影响因素及其解释说明多种因素会影响土壤中的有效应力路径。
首先是荷载施加速率，快速施加荷载会导致不同的应力传递机制，从而改变有效应力路径。
其次是孔隙水压，水分状态对土壤内部颗粒之间接触及摩擦特性产生影响。
此外，颗粒骨架结构也直接决定了应力传递机制以及有效应力路径。
需要进一步解释的是，荷载历史和路径也是影响有效应力路径的重要因素。
如果土壤在先前的加载过程中受到多次加载和卸载循环的作用，其强度和变形特性将会发生不同。
不同应力路径下上海软黏土三轴不排水剪切孔压的对比
上海国土资源doi:10.3969/j.issn.2095-1329.2023.03.005不同应力路径下上海软黏土三轴不排水剪切孔压的对比高彦斌，晁 浩（同济大学土木工程学院，上海 200092 ）摘 要：软黏土不排水剪切过程中的孔隙水压力分析是软土工程的一个重要研究方向。
三轴试验是研究软黏土不排水剪切孔压及孔压系数的传统方法，而孔压以及孔压系数的大小与应力路径以及剪应变的大小有关。
利用 GDS 应力路径三轴仪，对上海软黏土原状土样与重塑土样进行了三轴ICUC （等压固结压缩剪切），三轴ACUC （K 0固结压缩剪切）和三轴ACUE （K 0固结拉伸剪切）三种应力路径的不排水剪切试验，对比这三种试验的剪切孔压及孔压系数的大小及变化规律，给出结构性以及各向异性对剪切孔压的影响规律。
最后根据试验结果给出了上海软黏土在变形较大情况下的剪切孔压—应变双曲线模型的参数，可供设计计算采用。
关键词：软黏土；孔隙水压力；不排水剪切；三轴剪切试验中图分类号：TU41；P642.11 文献标志码：A 文章编号：2095-1329(2023)03-0028-06在软黏土地基的稳定性分析中以及固结变形分析中，不排水加载下的孔隙水压力分析是其中一个重要内容，也是土力学中的一个重要研究方向。
孔压从力学机理上可分为两部分，球应力产生的孔压p u 和偏应力产生的剪切孔压q u [1]，即：p q u u u =+ (1)对于饱和黏性土，一般认为p u p = ，其中p 为球应力增量。
因此，不排水剪切孔压确定的关键点在于剪切孔压q u 的确定。
孔压公式法是确定孔压的经典方法。
该方法通过总应力增量来预估孔压增量p u 和q u 。
最经典的孔压公式有适用于三轴应力状态（三轴压缩）的斯肯普顿公式[2]：()r a r u B AB σσσ=+− (2)和适用于普遍应力状态的亨克尔公式[3] ：oct u p βατ=+ (3)式中：u —孔隙水压力增量（kPa ）；A 和B 为斯肯普顿孔压系数；α和β为亨克尔孔压系数；a σ 为轴向应力增量（kPa ）；r σ 为径向应力增量；p 和oct τ 分别为球应力增量和八面体剪应力增量。
土体应力应变特性
-12-
校正曲线
e
pc 原状土样
厚壁土样
薄壁土样
重塑土样 ln p
土的结构是土的组成成分、空间排列和粒间作 用力的综合特性。
1.1.5 土的流变性
• 与土的流变性有关的现象是土的蠕变与应力松弛
• 蠕变：指在应力状态不变条件下，应变随时间逐渐增长的现象； • 应力松弛：指维持应变不变，材料内应力随时间逐渐减小的现象。
• 早期土力学中的变形计算中主要是基于线弹性理论。 • 在计算机技术得到迅速发展之后，非线弹性理论模型
才得到较广泛的应用。
-22-
1.2.1 线弹性模型
• 在线弹性模型中，只需两个材料常数即可描 述其应力应变关系：E 和μ；或K和G；或λ和 G；或M和G。
-23-
一、E 和μ形式的应力应变关系
x
y
1
z
x
z
E 1 1 1 2
z
1
x
y
xy
E
2 1
xy
yz
E
2 1
yz
zx
E
2 1
zx
-25-
D
x , y , z , xy , yz , zx T
x,
y , z ,
xy 2
,
yz 2
1 e0
M与K的关系
z v
m
1 3
z 1
2K0
K
1M 3
1
2K0
-39-
4. Lame常数λ
x
• Lame常数有λ和G两个，G为剪切模量 • λ为无侧胀条件下的单向变形弹性模量 • 利用压缩试验测定。
不同应力路径下黏土的各向异性研究
Ａｂｓｒ ｃ ｔ ａ ｔ：Ｗ ｉ ｉ ｅ ｅ ｔｓｒ ｓ ｉｔｒｅ ｔ ｄｆ ｒ ｎ ｔｅ ｓｈ ｓｏ ｓ，ｔ ｅ ｈ ｔｒ ｓ ｅ ｓｉｉｙ ｃ ｍｐ ｅ ｓｏ ｅ ｔ ｆｃａ ｔ ｈ ｆ ｉ ｈ ｅ ｅｏ ｃ ｄａ ｔ ｔ ｏ ｒ ｓ ｉ ｎ ｔｓｓｏ ｌｙ ｗｉ ｃ ｈ ｄｆｅ ｅ ｔｓｒ ｓ ｉｔｒｅ ｒ ａ ｒｅ ｕｔｕｓｎ ｒａ ｉｌｔ ｓｉｇ ｍａ ｈｉ ｏ ｎ ｎ ｕ ｈｅ ｆｒ ｉ ｒ ｎ ｔｅ ｓ ｈ ｓｏ ｓ ａ ｅ ｃ ｒ ｄ ｏ ｉ ｇ ｔｉｘ ａ ｅ ｔｎ ｃ ｎｅ ｆｒｆ ｄｉ ｇ ｏ ｔｔ － ｆ ｉ ｉ ｉ ｏ
发展 （ 消失 ） 的形 式 及 变 形 特 性 ， 文 利 用 三 轴 试 本 验机 ， 对给 出了各 种 应力历 史 的黏土 进行 了 异向 压
密 试验 ， 究 分析 各 向 异性 的发 展 （ 失 ） 式 以 研 消 方
试验， 具有相同剪切历史的试验共进行了 ３ 试验 １ 次． 是以正 磁 状态作为初期状态， 试验 ２ 是经历了剪 切历史（ ｏ／ ， ２２ ） 以主应力比一定 （ Ｒ： ｒ ｏ ＝ ． 后， ， ｒ ５ Ｒ＝
１５ 的条件下进行异 向压密 试验． 验 ３是经 历了异 ．） 试
及对 变形 的影响．
表 １ 应 力路 径
序 号
Ｔｅ ｔ ｓｌ Ｔ ｓ ｅｔ ２ Ｔｅ ｔ ｓ３
向压密历 史 （ ｒ／ 。 ） ， Ｒ＝ｏ ｏ ＝２２ 后 以主 应 力比一 定 ｒ ５
（ １５ 的条件下进行 异 向压 密试验． Ｒ＝ ．） 如表 １ 图 １ 和
实验所采用的是藤 的森黏 土 ， 水条件下进行 在排 压密试验． 验全 部是从 等方 向压 密状态 开始 的 ， 实 首 先制作 出平均 主应 力（ ４ Ｐ ） 定的等方 向应力 ｐ＝ ９ｋ ａ一 状态 ， 后从这一应力状态开始进行 各 自应 力路径 的 然
不同应力路径下宁波粘土K_0固结三轴试验研究
根据 表 ４中相 关 参 数值 ， 以得 到 不 同应 力 可
路径 下 总 应 力 和 有 效 应 力 的 Ｋ 线 ， 图 ６ ７ 如 、
点即为剪缩剪 胀过渡点 ， 相关参数值 如表 ４所列 。
表 ４ 斌 样 过 渡 点 相 关 参 数
应 力 路 径 固
以 乳 ＝ １Ｏ Ｏ ２８ ３ ９ ８ １０ ４ ｋ Ｐ
过渡 点 孔 压
ｕｋ ａ ／Ｐ
孔 压 系数
Ａ
０ ６ ． ０ Ｏ ５ ． ６ ０ ６ ． ７ ０ ４ ． ３ ０ ７ ． １
土 的性 质 存在 明显差 异［ ］ ２ 。
宁波软 土工 程地 质 性质 往 往 劣 于北 部 的 天 津 、 上
海软土， 而优 于 南 部 的温 州 、 江 、 湛 广州 软 土 。宁 波 粘 土物理 力学指 标见表 １ 。
宁波 软土是 由多次海 陆变 迁历 史堆 积的松 散
表 １ 宁 波 粘 土 物 理 力 学 指 标
线趋 于一水 平 直线 。随着试 验 的进行 ， 和 均
２ １ 应 力～ 变特 性分 析 ． 应 Ｋ。固结 时 ， Ｐ、 Ｐ 和 减 Ｐ３种应 力 路 径 增 等 下 不 同固结 围 压原 状 土 偏 应 力 （ ：ｏ 一 ） 轴 ｇ ＂ １ 与 向应 变 ￡ 的关 系如 图 ３ 示 。 所
压 缩 试 验 ， 讨 了 增 Ｐ、 Ｐ 和减 Ｐ３种 应 力 路 径 条 件 下 宁 波粘 土 的应 力 一 变 、 隙 水 压 力 和强 度 探 等 应 孔 特 性 ， 结合 试 验 结 果 分 析 了 粘 土 的 总 应 力 路 径 和 有 效 应 力 路 径 特 性 。结 果 表 明 ， 应 力 路 径 和 并 总 有 效 应 力 路 径 的变 化 趋 势 基 本 一 致 ． 同 应力 路径 下 ｑ 非 线 性 关 系 明 显 ， 体 呈 现 弱 软 化 型 ； ． 不 ＿ ｅ 土 不 同应 力 路 径 下 土 的峰 值 强 度 和土 中孔 隙 水 压 力 差 异 明 显 ； 力 路 径 对 粘 聚 力 影 响 较 大 ， 内摩 擦 应 对 角影响不大 ， 有效 强度 指标 则呈 相 反 趋 势 。 关键词 粘土 应力路径 三轴试验 强 度
三轴试验中体变和轴向应变的关系
三轴试验是岩土力学中常用的一种试验方法，通过施加不同的压力和剪切力来研究土体在不同应力状态下的力学特性。
在三轴试验中，土体的体变和轴向应变是两个重要的参数，其关系对于土体的力学性质研究具有重要意义。
本文将从体变和轴向应变的概念、影响因素以及相关理论模型等几个方面进行探讨。
一、体变和轴向应变的概念体变是指土体在受到外部力作用下，体积发生的变化。
在三轴试验中，通过测量土体在不同应力状态下的体积变化，可以得到土体的体变特性，如压缩模量、泊松比等参数。
体变的大小和方向受到外部应力的影响，其大小可以用体应变来表示。
轴向应变是指在土体受到轴向应力作用下，沿轴向方向发生的应变。
在三轴试验中，通过施加不同的轴向应力并测量对应的轴向应变，可以得到土体的轴向应变特性。
轴向应变的大小和方向受到轴向应力的影响，其大小可以用轴向应变来表示。
二、体变和轴向应变的影响因素1. 土体的物理性质：土体的物理性质包括颗粒大小、排列密实度等因素，这些因素会影响土体的体变和轴向应变特性。
颗粒较大的土体一般具有较大的体变和轴向应变，而排列密实的土体则具有较小的体变和轴向应变。
2. 外部应力状态：外部应力状态是影响土体体变和轴向应变的重要因素之一。
在三轴试验中，通过施加不同大小和方向的应力，可以得到不同应力状态下的体变和轴向应变特性。
3. 土体的孔隙结构：土体的孔隙结构是影响土体体变和轴向应变的另一个重要因素。
孔隙结构的大小和分布会影响土体在受到外部应力作用下的变形特性，从而影响土体的体变和轴向应变。
三、体变和轴向应变的理论模型1. 应变-体应力模型：应变-体应力模型是描述土体体变和轴向应变关系的重要理论模型。
该模型通过对土体的压缩过程进行分析，建立了应变和体应力之间的数学关系，从而描述了土体的体变特性。
2. 应变-剪切应力模型：应变-剪切应力模型是描述土体轴向应变和剪切应力之间关系的重要理论模型。
该模型通过对土体的剪切过程进行分析，建立了应变和剪切应力之间的数学关系，从而描述了土体的轴向应变特性。
不同应力路径下红粘土的力学特性
1.74 2.70 1.26 69.9 33.0 0.66 硬塑
6 3.0～4.0 43.3
1.75 2.66 1.28 65.7 37.6 0.66 硬塑
由试验结果分析可以看出，本区碳酸盐岩红粘 土物理性质指标具有如下特征：
(1) 粘粒含量高，可达 48%～67%，其原因可 能与成土过程中的化学风化和红土化有关，在物理 性质上反映出红粘土具有高塑性和高孔隙比。
压缩系数 a1-2/MPa－1
压缩模量 Es/MPa
变形模量 比例界限 无侧限抗压强度
Es/MPa
P0/kPa
/kPa
0.20～0.60 5.0～16.0 8.0～26.0 160～300
30～45
注：本表参考了若干实际工程中碳酸盐岩红粘土的试验资料。
以上碳酸盐岩红粘土物理力学性质指标的不完 全统计数字表明，跟一般粘性土相比，碳酸盐岩红 粘土的天然含水量虽较大，但液性指数并不大；孔 隙比虽大，但压缩性并不高，属中～低压缩性土； 内摩擦角较小，粘聚力却较大，其承载力较高。
3 总应力与有效应力强度
土的力学特性与土体中应力变化过程、应力状 态有关，常规的直剪试验、三轴试验不能真实反映 天然土层的初始应力状态，所测得的土的应力-应 变、强度规律及其参数不能反映实际加荷方式、先 后次序以及加荷过程中应力-应变对土体变形和强 度特性的影响。
对于同一种土，采用不同的试验仪器和不同的 加荷方法使之剪破，试样中应力变化过程是不相同 的。为了较深入地了解土体的强度特性和合理地选 择设计参数，分析应力变化过程对土的力学性质的 影响，可以用应力坐标图中的应力路径来描述土体 在外荷作用下的应力变化。实际工程中，在外荷作 用下土中的应力-应变比较复杂，要在试验中真实地 描述这样的应力路径是很困难的。为此，作者根据 红粘土土体的实际受力状态，采用土体在固结时的 应力状态及固结后剪切阶段轴向压力σ1 和围压σ3 的 不同组合，来模拟土体实际受荷时不同的应力状态。
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收稿Ｋｔ期：２００７．１１－２０ 基金项目：广东省水利科技计划项目（Ｎｏ．２００３—１３）；广东省科技计划项目（Ｎｏ．２００６８３７２０１００３）；湖北省环境岩土工程重点实验室开放基金项目
（Ｎｏ．Ｔ１１０５０３）。
第一作者简介：曾玲玲，女，１９８３年生，博十研究生，主要从事软七性质和高速公路地基处理研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｎｇｌｚ４１３＠１２６．ｃｏｍ 通讯作者；陈晓平，女，１９５７年生，博士，教授．博上生导师，主要从事七力学教学与科研上作。Ｅ－ｍａｉｈ ｃｈｃｎｘｐ＠ｊａｌｌ．ｅｄｕ．ｃａ
ｋＰａ。
一～
表１。 表１试样的物理力学性质指标
物理性质指标
Ｇ１ Ｔａｂｌｅ １ Ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｎｄ
力路径试验，即通过原状土的统计均值确定土样的
含水率和密度，将此均值作为扰动样期望值。原状 土样和制备的扰动土样的各项物理力学性质指标见
ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆ ｓａｍｐｌｅｓ
固结快剪指标
Ｏｉｌ
ｐａｔｈｓ．ｂｕｔ ｌｉｔｔｌｅ ｉｎｆｌｕｅｎｅｅ
ｓｏｉｌ
ｓｈｅａｒ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｔｒｅｓｓ ｐａｔｈ；ｓｏｆｔ ｓｏｉｌ；ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｔｅｓｔ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ
１引
言
Ｎａｇａｒａｊ（１９８１年）１２ｌ、Ｃｈｅｎｇ（１９９０年）ｐＪ、陆士 强（１９８９年）【４】等，基于试验成果提出了一些能够 考虑具体复杂应力路径的本构模型。近２０年来，随 着数值计算技术在本领域的应用进展，～些学者开 展了通过应力路径试验成果进行数值建模的研究， 如陈生水（１９９５年）瞄Ｊ、王靖涛（２００２年）等［６１， 获得了具有机制背景的数值模型。 由于黏性土的状态控制指标较砂土复杂，更因 为黏性土的室内试验控制标准比较难掌握，因而黏 性土应力路径的试验研究无论是数量还是质量都逊
应力控制第１组ＤＥＰ３畦Ｉ 应力控制第１组 应力控制第２组 应力拧制第２组
ＩＮＰ４睢Ｉ ＩＮＰｌ５Ｍ ＫＣＰｌ如．２
自Ｌａｍｂｅ（１９６７年）提出应力路径概念以来， 在土性分析中考虑应力路径的影响经历了一个从理 论到实践、又从实践到理论提升的过程，期间采用 最多、也被认为是最有效及可行的研究手段是室内 试验。早期的试验对象多集中于各种密度的无黏性 土（Ｌａｄｅ和Ｄｕｎｃａｎ，１９７６年）【Ｉ Ｊ，试验成果证明： 砂土的应力。应变状态与应力路径有关。进一步的研 究着眼于应力路径对砂土本构模型的影响，如
ｓｔａｔｅ
ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｔｒｅｓｓ ｐａｔｈｓ ａｒｅ ｃｏｍｐａｒｅｄ；ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｐｏｒｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ａｎｄ ｓｏｉｌ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｗｉｌｌ ｉｎｄｕｃｅ ｓｈｅａｒ ｄｉｌａｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｌａｙ ｓｏｉｌ ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｓｈｅａｒｉｎｇ
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｏｕｔｈｅａｓｔ
Ｃｉｖｉｌ
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ
２１００９６，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｄｅｐａｒｌｍｅｎｔ ｏｆＭｅｃｈａｎｉｃｓ ａｎｄ
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｊｉｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｏｕａｎｇｚｈｏｕ
５１０６３２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｎａｎｓｈａ
状态和应力路径影响的本构模型，为工程应用提供
依据。
２试验方案
２．１试样制备 试样取自地表下４～１６ ｍ软土层，为珠江三角 洲常见的灰黑色淤泥混砂层，含少量贝壳等杂质。 为进行足够充分的对比试验，采用扰动土样进行应
一般都是针对特定的初始条件，对于具有明显区域 性特点的土体，探讨应力路径对软黏土特性的影响
剪切速率 缸＝０．０６ｍｎｇｍｉｎ 缸＝Ｏ．０６ｍｍ］ｍｉｎ 缸＝Ｏ．０６ｍｍ／ｍｉｎ 缸＝０．０６ｍｍ／ｍｉｎ
应变控制 应变控制 应变控制 应变控制
三向等压固结ｊ（＝１．０００ 三向等压同结Ｋ＝１．０００ 三向等压固结 三向等压固结 三向等压同结
Ｋ＝１．０００ Ｋ＝１．０１）０ Ｋ＝１．０００
ｃｕ枷４００
１００ １５０ １５０ １５０ １５０ ２００ ２００ ２００ ３００ ３００ ４００ １５０ １５０ １５０ ２００ ２００ ２００
应力控制第ｌ组ＤＥＰｌ雕Ｉ 应力控制第１组ＤＥＰｌ５０．１ 应力控制第１组 应力控制第ｌ组
幻＝０．２ＩｄＷｍｉｎ 却＝０．２ｌ＆“ｍｉｎ 却＝０．２ｌ＆“ｍｍ 幻＝０．２ｋＰ妇ｌｉＩＩ 却＝０．２ｋＰ“ｍｉＩＩ 却＝０．２ｋＰ“ｒａｉｎ
土样 原状土’
扰动士
注：・表示２８４个样本统计均值。
２．２试验方案
（１）固结方案
应变控制三轴仪围压识分别为１００、２００、３００、
４００
ｋＰａ，应力控制三轴仪和ＧＤＳ应力路径三轴仪
固结过程分别采用等压固结和偏压固结两种方式，
等压固结压力为１００、１５０、２００、３００、４００ ｋＰａ，偏 压应力比Ｋ＝０．７００和Ｋ＝０．６２５（Ｋ＝玛／ｑ），固 结压力终值分别为１５０、２００ （２）剪切方案 应变控制的剪切过程采用Ａｓ＝０．０６ ｍｒｎ／ｍｉｎ的 剪切速率，应力控制的剪切过程分别采用模拟堆载 过程的轴向加荷增Ｐ路径、模拟开挖过程侧向卸荷 的减Ｐ路径及轴向加荷侧向卸荷同时进行的等Ｐ路
２００１年）【８１；采用真三轴试验研究不同应力路径下 天然硬黏土的力学特性（Ｃａｌｌｉｓｔｏ Ｌ，２００２年）【９】、 欠压密土在不同应力路径下的特殊力学性质（刘元 雪，２００２年）Ｉｌ…、采用常规三轴压缩试验和真三轴 平面应变试验研究不同应力路径下土体的变形特性 和破坏特性（杨雪强，２００６年）…】等。另外，还有 卸衙条件下软土特性的研究，如基坑开挖中的应力 路径分析（Ｃｈａｒｌｅｓ，１９９９年）［１２１、上海软土的卸荷 模量研究（刘国彬，１９９６年）［１３１，上述研究成果从 不同角度揭示了应力路径对黏性土力学特性的影 响，但由于软黏土具有明显的沉积特点，其力学特 性与当前应力状态、应力历史、后续加卸载路径等 的关系的归一化有较大的难度，所以现有研究成果
ｏｒｏｇｒａｍ 剪切过程（不排水）
同鲇过程 控制方式
试验编号———堕堕堂望竺篁堡望—一 ￡三ｌ鱼±！堡２ １１ ｇ三堡二亟
ＣＵＩ∞ ＣＵ２∞ ＣＵ３∞ １００ ２００ ３００ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０
同结路径
Ｋ
剪切路径 矾不变，４增大 玛不变，嘎增大 仉不变，ｑ增大 以不变，４增大 氓减小，ｑ不变 仉减小，嘎不变 仉不变，ｑ增大 仉减小，ｑ增大 吼减小，ｑ不变
ｔｈａｔ
ｓｔｒｅｓｓ
ｉｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ；ｔｈｅ ｌａｔｅｒａｌ ｕｎｌｏａｄｉｎｇ
ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ａｎｄ ｖｏｌｕｍｅ
ｔｏ
ｓｔｒｅｓｓ
ｄｅｃｒｅａｓｅｄ．１１１ｅ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｌｓｏ ｓｈｏｗ
ａ
ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｓｔｒｅｓｓ ｐａｔｈｓ ｕｎｄｅｒ ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｅｄ ｕｎｄｒａｉｎｅｄ ｓｈｅａｒ ｉＳ ｍａｉｎ ｒｅｌａｔｅｄ
ｏｎｅ
ｉｎｉｔｉａｌ
ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｃｔｉｖｅ ｔｈｅ ｅｒｉｅｃｔｉｖｅ
ｓｔｒｅｓｓ ｓｔｒｅｓｓ
ｐａｔｈｓ ｉＳ ｏｎｌｙ
ｕｎｄｅｒ
ｔｈｅ ｓａｍｅ ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｅｄ ｓｔａｔｅ．Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ，ｓｈｅａｒ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｍｏｄｅ ｏｆｔｅｓｔ ｈａｓ ｅｖｉｄｅｎｔ ｅｆｆｅｃｔ
径设定如表２所示。
０“ｃ一三向等压同结减Ｐ剪切路径 ｏＡＥ一三向等尿阎结等Ｐ鲫切路径
图１ ｐ岬空间应力路径
Ｆｉｇ．１ ｐ－ｑ ｓｐａｃｅ ｏｆ ｓｔｒｅｓｓ ｐａｔｈｓ
径，加卸荷速率匀＝０．２ 万方数据
ｋＰａ／ｍｉｎ，为保证土样的饱
１２６６
岩
土
力
学
２００９笠
表２应力路径试验方案
Ｔａｂｌｅ ２ Ｓｔｒｅｓｓ ｐａｔｈｓ ｔｅｓｔｉｎｇ
第３０卷第５期 ２００９年５月
岩
土
力
学
Ｖ０１．３０
Ｎｏ．５ ２００９
Ｒｏｃｋ ａｎｄ Ｓｏｉｌ
Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ
Ｍａｙ
文章编号Ｉ １０００－－７５９８（２００９）０５—１２６４－－０７
软土在不同应力路径下的力学特性分析
曾玲玲１，陈晓平２
（１．东南大学岩土工程研究所，南京２１００９６２：２．暨南大学力学与土木工程系，广州５１０６３２）
ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｉｎｉｔｉａｌ ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎ
ｓｔｒｅｓｓ
ｐａｔｈｓ
ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ ｏｆ ｓｏｆｔ ｃｌａｙ
ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｓｔｒｅｓｓ－ａｘｉａｌ ｓｔｒａｉｎ ｒｅｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｏｒｅ ｗａｔｅｒ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｕｎｄｅｒ
年）１７】；采用人工制备结构性土样进行剪切过程中 不断改变应力路径的常规三轴试验（Ｍａｌａｎｒａｋｉ
Ｖ，
轴仪和ＧＤＳ应力路径三轴仪对该区域土样进行了
不同固结条件和不同应力路径下的三轴固结不排水 剪试验，探讨了固结状态和应力路径对软土的变形 特性、强度特性和破坏特性的影响，以期通过试验 成果的积累，针对软土特点建立综合考虑复杂固结
ａ
ｓｅｒｉｅｓ ｏｆ ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｅｄ—ａｎｄｒａｉｎｅｄ
ａｒｅ
ｓｔｒｅｓｓ
ｐａｔｈ ｔｅｓｔｓ，ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｓｏｆｔ ｓｏｉｌ ｆｒｏｍ Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ
ｏｎ
ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ；ｔｈｅ
△叮＝０．２ｋＰａ，ｍｉｎ
三向等爪同结Ｘ＝１．０００ 三向等压固结 三向等压固结 三向等压固结 三向等压同结 三向等压同结 三向等压固结 三向等压固结 三向等压固结 三向等压同结 偏压 偏压 偏压 偏压 偏压 偏压