饱和软黄土力学特性的应力路径依存特性及其模拟

摘要

【目的】地下水位抬升形成的饱和软黄土，多呈软塑和流塑状态，具有高压缩性和低承载力的工程特性。开挖导致土体堆载、临空面的形成，引起土体周围应力变化，如：轴向加荷、轴向加荷-侧向卸荷、侧向卸荷，易产生突发性破坏，触发基坑坍塌、地基不均匀沉降或竖井涌泥等地质灾害。【方法】为此，模拟开挖过程中饱和软黄土经历的应力路径，开展不同固结应力状态下轴向加荷（增p）、轴向加荷-侧向卸荷（等p）、侧向卸荷（减p）的三轴应力路径剪切试验，研究饱和软黄土的应力应变、临界状态特性的应力路径依存性，进而构建考虑应力路径影响的应力应变模型。【结果】研究结果表明，应力路径对饱和软黄土的应力应变特性有明显的影响，在增p、等p、减p三种应力路径下，应力应变曲线由硬化型向软化型转变，且以临界状态下平均应力p_x接近于结构屈服应力为界；证实了不同应力路径下偏应力与平均应力临界状态关系具有归一性特征；基于应力路径、临界状态与结构屈服应力三者之间的物理关系，构建了考虑应力路径影响的饱和软黄土修正复合幂-指数非线性模型，突破了硬化型与软化型应力应变曲线不能统一的局限，能较好地统一预测不同应力路径下饱和软黄土试验结果。

关键词

饱和软黄土 / 应力路径 / 力学特性 / 本构模型

基金资助

国家自然科学基金资助项目(42027806,42372324,41907233)