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随着高层建筑、地铁、土坝等大型重要工程的建设和发展,深基坑工程已成为岩土工程领域的重要课题。长期以来,深基坑工程中更多的研究了常规三轴压缩试验,忽略了开挖中的实际应力路径。本文结合基坑开挖工程的实际特点,通过实验室试验研究了基坑开挖中典型应力路径下土的特性,同时使用有限元程序对试验过程进行数值模拟计算。主要研究结论如下: 1.针对深基坑工程中实际应力状态,选取南京市河西地区同一地点相同深度的原状饱和土体,设计了常规三轴压缩、减压三轴压缩和等p应力路径试验方法。通过GDS三轴仪,对这些应力路径在固结排水和固结不排水条件进行试验研究。 2.常规三轴压缩试验、减压三轴压缩试验和等p试验应力-应变关系均具明显的非线性,且基本呈应变硬化型;相同固结条件下不同应力路径得到的的强度按常规三轴压缩试验、等p试验、减压三轴压缩试验依次递减,但强度参数相同。 3.相同偏应力条件下,固结不排水常规三轴压缩试验的应变小于减压三轴压缩试验,而各应力路径试验均在应变4%左右时出现一相变点。 4.固结不排水条件下,常规三轴压缩试验和等p试验保持为正孔压,并随固结压力的增加而提高;减压三轴压缩试验观察到负孔压,呈现剪胀特性。由于减压三轴压缩试验孔压为负,试验结束时,侧向总应力卸至零,但试样仍具有一定的有效应力,仍能保持一定的强度。 5.固结排水三轴试验在相同偏应力条件下,试验初始阶段减压三轴压缩试验的应变小于常规三轴压缩试验,且破坏时减压三轴压缩试验的应变较小。试验过程中常规三轴压缩应力路径试验试样的体变为负,呈剪缩特性,并随固结压力的增加而增大,而减压三轴压缩应力路径试验试样的体变为正,呈剪胀特性。 6.相同应力路径试验得到的有效应力路径具有明显相似性。p′～q坐标中变形控制的常规三轴压缩试验有效应力路径呈“S”形的特征,但在等p试验和减压三轴压缩试验中,其现象得到减弱或消失。σ1′～σ3′坐标中固结不排水试验的应力路径除去常规三轴压缩试验初始段的孔压滞后产生的轴向有效应力增加外,应力路径近似呈一水平直线。整个试验过程中轴向有效应力差异较大,而侧向有效应力差异较小。 7.采用土的硬化模型,确定了硬化模型中的参数,应用Plaxis有限元程序进行了模拟试样试验过程的数值计算,并与试验结果对比表明,土的硬化模型能较好的模拟固结排水和固结不排水试验的应力-应变关系,对于体变和孔压存在一定的差异,但能大致反映其变化规律。