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地下工程在开挖等施工过程中不可避免地对周围土体及邻近建筑物产生扰动影响。长期以来,由于人们对地下基坑工程施工扰动引起的周围土体性质的改变和施工中结构与土体介质的变形、失稳、破坏的发展过程认识不足,导致城市基础设施在建设过程中产生基坑边坡失稳及坍塌等,并造成了人员伤亡等屡见不鲜的事故。
为了研究地下工程施工过程中不同位置处受扰动土体实际的应力和变形状态,探讨不同应力路径条件下土体的变形和破坏特性,本文针对福建标准砂、粉土和原状粘土进行了试验研究。包括常规三轴压缩试验、等P压缩试验、等压固结减压压缩试验和偏压固结减压压缩试验。
试验结果表明剪切路径对其强度的影响非常显著,当以(σ1-σ3)/p’归一化时,在相同剪切方式下,土体的强度具有很好的归一化特性;不同固结围压、相同剪切路径下,试样达到极限状态时在相同的应力比下趋于稳定,而且相同剪切方式下不同初始固结比对极限状态下的稳定应力比几乎没有影响;与此相反,不同剪切方式对内摩擦角具有显著差异,对于粉土和原状粘土,减压压缩条件下发挥的内摩擦角最大,常规压缩条件下发挥的内摩擦角最小,等P压缩条件下的内摩擦角介于两者之间,而砂土的抗剪强度指标几乎不受剪切路径的影响。
本研究针对福建标准松砂分别在均等固结与非均等固结条件下进行了动三轴不排水剪切试验,对比分析了轴向振动、径向振动、相位差分别为0°和180°的轴向-径向耦合振动等不同振动方式对饱和砂土动力特性的影响。实验结果表明,无论是均等固结还是非均等固结情况,只要在最大剪应力面上的动偏应力水平相同的情况下,四种剪切方式对动应力.应变关系及动强度的影响并不显著。由于最大剪应力平面上的偏应力水平是轴向振动、径向振动共同作用的结果,所以在实际的抗震设计中,如果忽略竖向地震荷载对土体强度的影响显然是不安全的。