劉東燕 鄧曉佳

摘 要：考慮超靜孔隙水壓作用的軟土卸荷力學(xué)特性對(duì)于富水軟土地區(qū)地下空間開(kāi)挖變形和穩(wěn)定性的分析具有重要作用。以深圳地區(qū)淤泥質(zhì)軟土為研究對(duì)象，開(kāi)展不同初始超靜孔隙水壓作用下的K0固結(jié)不排水三軸卸荷強(qiáng)度試驗(yàn)和卸荷蠕變?cè)囼?yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明：初始超靜孔隙水壓越大，固結(jié)圍壓越小，軟土卸荷破壞就更具有突然性;軟土卸荷強(qiáng)度應(yīng)力-應(yīng)變曲線大致呈雙曲線型，其雙曲線函數(shù)擬合結(jié)果表明，卸荷強(qiáng)度隨著初始超靜孔隙水壓的增大而大致線性減小。卸荷蠕變對(duì)初始超靜孔隙水壓敏感性很大，卸荷蠕變破壞時(shí)的偏應(yīng)力約為卸荷強(qiáng)度試驗(yàn)中偏應(yīng)力的90%左右。UU0.5應(yīng)力路徑相對(duì)于UU0.0應(yīng)力路徑更容易發(fā)生卸荷強(qiáng)度破壞和卸荷蠕變破壞，在實(shí)際工程中應(yīng)盡可能地控制軟土側(cè)向卸荷比和超靜孔隙水壓的大小。

關(guān)鍵詞：超靜孔隙水壓;軟土;卸荷力學(xué);應(yīng)力路徑

中圖分類號(hào)：TU 431? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Abstract： The unloading mechanical properties of soft soil under the excess static pore- water pressure are important for the analysis of the deformation and stability of underground space excavation in water-rich soft soil region. The silty soft soil in Shenzhen was explored in this study， and the unloading K0 consolidation undrained triaxial test and unloading creep test under different initial excess static pore- water pressure were conducted. The experimental results showed that the higher initial excess static pore- water and the smaller consolidation confining pressure may cause more sudden unloading failure of soft soil. The stress-strain curve of the unloading strength of soft soil was demonstrated as hyperbolic curve. The results of hyperbolic function fitting showed that the unloading strength decreased linearly with the increase of initial excess static pore- water pressure. The unloading creep was highly sensitive to initial excess static pore- water pressure， and deviatoric stress in unloading creep test was about 90% of the deviatoric stress in unloading strength test. The unloading strength failure and unloading creep failure were more likely to occur on stress path of UU0.5 compared to UU0.0. Therefore， the lateral unloading rate of soft soil and the excess static pore- water pressure should be controlled in the practical engineering.

Keywords： excess static pore-water pressure; soft soils; Unloading mechanics; stress path.

軟土廣泛地分布在中國(guó)珠三角、長(zhǎng)三角等沿海和內(nèi)陸沿江地區(qū)。隨著以上地區(qū)城市建設(shè)的快速發(fā)展，大量的軟土地下空間被開(kāi)發(fā)，如：地鐵盾構(gòu)隧道、軟土深基坑等。軟土地下空間開(kāi)挖的工程實(shí)踐表明，在開(kāi)挖完成瞬時(shí)通常都不會(huì)引起軟土的失穩(wěn)和破壞，而是要經(jīng)歷一段時(shí)間歷程，即軟土發(fā)生卸荷蠕變破壞[1]。與此同時(shí)，軟土地區(qū)一般會(huì)存在高位地下水，施工振動(dòng)將引起難以消散的超靜孔隙水壓，它將弱化軟土顆粒組織結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步加劇軟土卸荷蠕變的發(fā)生，最終造成軟土圍巖的流變?yōu)暮2]。因此，超靜孔隙水壓作用下軟土卸荷蠕變特性及破壞規(guī)律是富水軟土地下空間開(kāi)發(fā)中的重要基礎(chǔ)研究課題。

早期軟土地下空間設(shè)計(jì)和理論研究的重點(diǎn)集中在加載應(yīng)力路徑下軟土的強(qiáng)度和蠕變特性[3-4]。隨著對(duì)卸荷開(kāi)挖的深入認(rèn)識(shí)，學(xué)者們已經(jīng)意識(shí)到，軟土卸荷作用會(huì)引起強(qiáng)度一定程度的降低[5]，忽略卸荷應(yīng)力路徑，用常規(guī)軸向加載試驗(yàn)所得參數(shù)和模型來(lái)計(jì)算軟土地下空間開(kāi)挖引起的應(yīng)力和應(yīng)變，其結(jié)果勢(shì)必產(chǎn)生較大誤差。因此，如何選擇符合實(shí)際卸荷過(guò)程中的應(yīng)力路徑來(lái)探索軟土的卸荷工程特性，引起學(xué)者和工程界的高度重視。劉國(guó)彬[6]對(duì)上海軟土進(jìn)行卸荷試驗(yàn)研究并指出，上海軟土卸荷應(yīng)力-應(yīng)變曲線為雙曲線形式，卸荷模量遠(yuǎn)大于加載模量。周秋娟等[7]對(duì)珠三角洲軟土進(jìn)行三軸不排水試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)側(cè)向卸荷條件下的土體蠕變效應(yīng)比軸向加荷顯著。付艷斌等[8]研究表明上海軟土卸荷后蠕變曲線分三個(gè)階段，在蠕變過(guò)程中，孔壓系數(shù)會(huì)隨著時(shí)間變化而變化。鄭剛等[9]以天津粉質(zhì)黏土為研究對(duì)象開(kāi)展K0固結(jié)不排水三軸側(cè)向卸荷試驗(yàn)，試驗(yàn)表明土體的初始切線模量與固結(jié)圍壓成正比。Cui[10]對(duì)比加載、卸荷和重復(fù)加載應(yīng)力路徑下，天然粘土的應(yīng)力應(yīng)變曲線對(duì)應(yīng)力路徑較為敏感。Tanaka H[11-12]研究了軸向恒應(yīng)變卸荷速率下軟土孔隙率、有效應(yīng)力和孔隙水壓的分布關(guān)系。張坤勇等[13]以不同初始應(yīng)力狀態(tài)和卸荷應(yīng)力比對(duì)粉質(zhì)黏土開(kāi)展了K0固結(jié)排水卸荷應(yīng)力路徑試驗(yàn)研究，分析出土體的力學(xué)、變形特性與卸荷應(yīng)力路徑的關(guān)系。另外，在卸荷條件下軟土內(nèi)摩擦角、回彈模量、卸荷蠕變與速率的關(guān)系和模擬基坑開(kāi)挖的卸荷力學(xué)模型等軟土卸荷力學(xué)特性被廣泛研究[14-15]。

在飽和軟土孔隙水壓特性方面，魏新江[16]等研究了盾構(gòu)施工引起土體超靜孔隙水壓峰值的分布規(guī)律，研究表明，在埋深10～14m間，超靜孔隙水壓約為21.2～56.12kPa。李曉靜等[17]研究表明強(qiáng)夯施工振動(dòng)過(guò)程中超孔隙水壓的消散時(shí)間為20～40h。Jian[18]分析了在主應(yīng)力旋轉(zhuǎn)過(guò)程中， 軟土應(yīng)變與孔隙水壓的變化規(guī)律。

從以上分析可以看出，前人的研究主要集中在單一側(cè)向卸荷路徑下軟土卸荷強(qiáng)度或者施工振動(dòng)引起的超靜孔隙水壓分布規(guī)律，而其他卸荷應(yīng)力路徑和超靜孔隙水壓耦合作用下軟土卸荷蠕變的定量分析較少。因此本文以富水軟土地區(qū)（深圳）海相沉積淤泥質(zhì)軟土為研究對(duì)象，開(kāi)展了一系列K0固結(jié)三軸不排水強(qiáng)度試驗(yàn)和蠕變?cè)囼?yàn)，探討不同初始超靜孔隙水壓、不同固結(jié)圍壓以及不同卸荷應(yīng)力路徑（卸荷應(yīng)力比）對(duì)軟土的卸荷蠕變力學(xué)性狀的影響，從而為軟土卸荷工程的支護(hù)和施工應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 試驗(yàn)方案

1.1 試驗(yàn)土樣

本文中試驗(yàn)土樣為深圳某大型基坑工程淤泥質(zhì)軟土擾動(dòng)重塑土樣，按照《土工試驗(yàn)規(guī)程SL237-1999》制備高度為80.0mm，直徑為39.1mm的標(biāo)準(zhǔn)土樣，其密度為1.82g/cm3，含水率為39.6%，比重2.73，孔隙比1.094，塑性指數(shù)16.3，通過(guò)常規(guī)三軸試驗(yàn)，從繪制的一組莫爾圓得出該土樣粘聚力為19.95kPa，內(nèi)摩擦角為28°。

1.2 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與步驟

試驗(yàn)方案：軟土在地下空間開(kāi)挖過(guò)程中由于開(kāi)挖部位、支護(hù)方式及支護(hù)時(shí)間的不同而涉及到多種卸荷應(yīng)力路徑。為簡(jiǎn)化問(wèn)題，本文主要對(duì)2種應(yīng)力路徑進(jìn)行三軸卸荷蠕變?cè)囼?yàn)：（1）針對(duì)地下空間主動(dòng)區(qū)土體側(cè)向卸荷蠕變特性，進(jìn)行UU0.0應(yīng)力路徑的側(cè)向卸荷蠕變?cè)囼?yàn)（UU代表軸向卸荷和水平卸荷，括號(hào)里的數(shù)值代表軸向卸荷應(yīng)力與水平卸荷應(yīng)力的比值，下同）;（2）針對(duì)地下空間被動(dòng)區(qū)土體的卸荷時(shí)效性規(guī)律，進(jìn)行UU0.5應(yīng)力路徑的卸荷蠕變?cè)囼?yàn)。文獻(xiàn)[16]指出，在軟土地質(zhì)環(huán)境中盾構(gòu)施工引起超靜孔隙水壓的范圍為21.2～56.12kPa，為了分析不同超靜孔隙水壓下軟土的卸荷力學(xué)特性，本文選擇0kPa、20kPa、40kPa、60kPa這4種初始超靜孔隙水壓進(jìn)行試驗(yàn)。

試驗(yàn)步驟：（1）飽和與固結(jié)。在進(jìn)行試驗(yàn)之前對(duì)試樣進(jìn)行反壓飽和，待飽和度達(dá)到98%之后再對(duì)試件完成K0=1-sinφ′=0.53的不等向K0固結(jié)，使其恢復(fù)到自重應(yīng)力狀態(tài);（2）施加初始超靜孔隙水壓。K0固結(jié)完成后，關(guān)閉三軸儀的上下排水閥，通過(guò)反壓系統(tǒng)施加預(yù)定的初始超靜孔隙水壓;（3）進(jìn)行不同初始超靜孔隙水壓下軟土的卸荷強(qiáng)度試驗(yàn);（4）進(jìn)行不同初始超靜孔隙水壓下軟土的卸荷蠕變?cè)囼?yàn)。重復(fù)步驟（1）～（2）并根據(jù)步驟（3）得到的強(qiáng)度指標(biāo)，分4～6級(jí)完成卸荷蠕變?cè)囼?yàn)，每級(jí)荷載持續(xù)時(shí)間為3～4d;（5）以上試驗(yàn)的固結(jié)圍壓分別為100kPa、200kPa和300kPa。試驗(yàn)過(guò)程中記錄軸壓，圍壓，軸向變形和孔隙水壓變化，以軸向應(yīng)變達(dá)到15%為試驗(yàn)結(jié)束條件。

以上所有試驗(yàn)均為K0固結(jié)后的等應(yīng)力比應(yīng)力路徑試驗(yàn)，具體試驗(yàn)方案中關(guān)于圍壓、卸荷應(yīng)力路徑和卸荷過(guò)程的詳細(xì)設(shè)計(jì)可參見(jiàn)表1。

2 試驗(yàn)結(jié)果和分析

2.1 卸荷強(qiáng)度應(yīng)力-應(yīng)變曲線

軟土卸荷強(qiáng)度是影響軟土卸荷穩(wěn)定性的重要因素之一。卸荷強(qiáng)度試驗(yàn)的部分應(yīng)力-應(yīng)變曲線如圖1和圖2所示。固結(jié)圍壓為300kPa的試驗(yàn)曲線類似，限于篇幅，略去。

對(duì)比圖1和圖2可以發(fā)現(xiàn)軟土卸荷應(yīng)力-應(yīng)變曲線具有如下特征：

1）應(yīng)力-應(yīng)變曲線基本都接近于雙曲線，在小應(yīng)變情況下，應(yīng)力-應(yīng)變曲線表現(xiàn)為明顯的非線性。隨著固結(jié)圍壓的增加，應(yīng)力-應(yīng)變曲線的起始坡度變陡，即初始卸荷模量變大。同時(shí)，應(yīng)力-應(yīng)變曲線表現(xiàn)為應(yīng)變硬化狀態(tài)。

2）以應(yīng)變達(dá)到15%對(duì)應(yīng)的應(yīng)力作為軟土的卸荷強(qiáng)度，發(fā)現(xiàn)初始超靜孔隙水壓對(duì)軟土的卸荷強(qiáng)度具有極大的弱化作用。通過(guò)擬合初始超靜孔隙水壓與卸荷強(qiáng)度的關(guān)系（表2）可以得知，相同固結(jié)圍壓下，軟土卸荷強(qiáng)度與初始超靜孔隙水壓近似呈線性關(guān)系;固結(jié)圍壓越小，初始超靜孔隙水壓對(duì)土體卸荷強(qiáng)度的影響越大。

3）在其它試驗(yàn)條件相同的情況下，UU0.5應(yīng)力路徑得到的卸荷強(qiáng)度要低于UU0.0應(yīng)力路徑的卸荷強(qiáng)度，這一結(jié)論與劉國(guó)彬的研究成果的趨勢(shì)是一致的，但是破壞時(shí)偏應(yīng)力的大小卻相差較大。在文獻(xiàn)[6]中，UU0.0應(yīng)力路徑100kPa圍壓下的偏應(yīng)力約為105kPa，而本文的偏應(yīng)力約為174kPa。究其原因主要是初始固結(jié)的試驗(yàn)條件不同、深圳和上海軟土力學(xué)的區(qū)域性特性所致。

4）對(duì)比圖1（b）和圖2（b）可以發(fā)現(xiàn)，土樣在較小的應(yīng)變下就產(chǎn)生了接近峰值應(yīng)力的偏應(yīng)力，說(shuō)明軟土的卸荷破壞具有顯著的突然性。同時(shí)，在高初始超靜孔隙水壓作用下，軟土的卸荷強(qiáng)度更低，破壞性更強(qiáng)，因此在實(shí)際工程中應(yīng)避免施工振動(dòng)導(dǎo)致軟土地質(zhì)環(huán)境中出現(xiàn)較高孔隙水壓，并時(shí)刻監(jiān)測(cè)孔隙水壓的變化情況。

2.2 應(yīng)力-應(yīng)變雙曲線擬合

國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)軟土應(yīng)力-應(yīng)變雙曲線擬合的研究成果較為豐碩，但多數(shù)成果是基于不同圍壓和加荷試驗(yàn)條件得到的，軟土在卸荷條件和超靜孔隙水壓下是否具有以上特性呢？為此，本文借鑒Kondner的研究成果嘗試對(duì)不同卸荷應(yīng)力路徑和超靜孔隙水壓的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行處理。

1）在同一應(yīng)力路徑和相同初始超靜孔隙水壓下，該土樣的初始卸荷模量隨著固結(jié)圍壓的增大而呈線性增大趨勢(shì)，熊春發(fā)[19]也得出類似結(jié)論。但本文研究結(jié)論不僅限于文獻(xiàn)[19]中初始孔隙水壓u0=0kPa的情況，而對(duì)于u0=20，40，60kPa的條件，初始卸荷模量依然隨著固結(jié)圍壓的增大而線性增大。因此，在實(shí)際工程中應(yīng)預(yù)壓固結(jié)、側(cè)向加固等方式增強(qiáng)軟土的固結(jié)圍壓，以提高軟土的初始卸荷模量。

2）在同一應(yīng)力路徑相同固結(jié)圍壓下，土樣的初始切線卸荷模量會(huì)隨著初始超靜孔隙水壓的增大而減小，即初始超靜孔隙水壓越大，對(duì)軟土初始卸荷模量的弱化就越強(qiáng)。同一固結(jié)圍壓相同的初始超靜孔隙水壓下，UU0.5應(yīng)力路徑的初始卸荷模量要低于UU0.0應(yīng)力路徑的初始卸荷模量。

3）深入分析發(fā)現(xiàn)，初始超靜孔隙水壓為20kPa對(duì)應(yīng)的初始卸荷模量相對(duì)于0kPa時(shí)減小的并不多。但是初始超靜孔隙水壓由20kPa增大到40kPa時(shí)，初始卸荷模量首次過(guò)大的減小，這種現(xiàn)象在固結(jié)圍壓越大時(shí)表現(xiàn)的越明顯（圖4），說(shuō)明在20～40kPa之間存在某特定值，當(dāng)初始超靜孔隙水壓大于此特定值，初始卸荷模量會(huì)隨著孔隙水壓的增大首次大幅度下降。但由于缺少這方面相關(guān)的文獻(xiàn)，并不能確定20～40kPa之間某個(gè)孔隙水壓對(duì)初始卸荷模量的影響最大，因此筆者將在后續(xù)研究中開(kāi)展初始超靜孔隙水壓為25kPa、30kPa、35kPa下的試驗(yàn)，尋求軟土的初始超靜孔隙水壓臨界值，以此作為富水軟土地下空間施工過(guò)程中孔隙水壓控制的參考標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 超靜孔隙水壓對(duì)軟土卸荷蠕變力學(xué)特性的影響

超靜孔隙水壓作用下軟土卸荷蠕變力學(xué)特性對(duì)于富水軟土地區(qū)地下空間開(kāi)挖引起軟土的流變破壞研究至關(guān)重要。對(duì)超靜孔隙水壓下軟土卸荷蠕變?cè)囼?yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，繪制出部分應(yīng)變-時(shí)間曲線如圖5所示。

1）對(duì)比軟土卸荷強(qiáng)度試驗(yàn)和蠕變?cè)囼?yàn)可以發(fā)現(xiàn)，土樣在蠕變條件下破壞時(shí)的偏應(yīng)力明顯低于軟土卸荷強(qiáng)度試驗(yàn)中的偏應(yīng)力，大約為卸荷強(qiáng)度試驗(yàn)中偏應(yīng)力的90%左右，這是因?yàn)樾逗蓮?qiáng)度試驗(yàn)過(guò)程中軟土軸向變形并未得到充分發(fā)展而進(jìn)行下一級(jí)加載，而在卸荷蠕變?cè)囼?yàn)過(guò)程中，軟土蠕變變形得到充分發(fā)展，蠕變損傷逐漸積累導(dǎo)致蠕變強(qiáng)度降低。因此，在富水軟土地下空間開(kāi)挖過(guò)程中，應(yīng)高度重視軟土圍巖的側(cè)向蠕變，并盡可能控制側(cè)向蠕變速率和發(fā)生蠕變的時(shí)間。

2）相同應(yīng)力路徑和固結(jié)圍壓下，隨著初始超靜孔隙水壓的增大，達(dá)到軟土卸荷蠕變破壞所需的偏應(yīng)力就越低，即高孔隙水壓更容易導(dǎo)致卸荷蠕變破壞。在高孔隙水壓試驗(yàn)條件下，軟土達(dá)到蠕變平衡所需的時(shí)間越長(zhǎng)，卸荷蠕變通常只出現(xiàn)減速蠕變和破壞蠕變2個(gè)階段，即較低偏應(yīng)力時(shí)，卸荷蠕變變形較小，甚至可以忽略不計(jì);一旦偏應(yīng)力繼續(xù)增大到某一級(jí)，土樣會(huì)在該級(jí)荷載下變形迅速增大而發(fā)生破壞蠕變。此時(shí)，土樣的破壞具有顯著的突然性，破壞形式為鼓型破壞（見(jiàn)圖6）。

3）軟土卸荷蠕變特性對(duì)初始超靜孔隙水壓的敏感性較大。隨著初始孔隙水壓的增大，瞬時(shí)變形陡增，土樣在更短的時(shí)間內(nèi)就進(jìn)入蠕變變形階段，且隨著蠕變變形量的增大，軟土卸荷蠕變的非線性特性更加明顯。

2.4超靜孔隙水壓的時(shí)效特性

孔隙水壓的時(shí)效性對(duì)于分析軟土卸荷蠕變過(guò)程中土體體積改變、蠕變過(guò)程的發(fā)展和破壞具有重要作用，因此，整理出固結(jié)圍壓100kPa、UU0.0應(yīng)力路徑下卸荷蠕變?nèi)^(guò)程的孔壓-時(shí)間曲線，如圖6所示。

就圖7而言，軟土卸荷蠕變過(guò)程中超靜孔隙水壓的時(shí)效性具有如下特征：

1）在卸荷蠕變?cè)囼?yàn)過(guò)程中，超靜孔隙水壓總體呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)，這主要是卸荷造成土體側(cè)向約束減小，在不排水條件下土體產(chǎn)生側(cè)向膨脹，最終導(dǎo)致超靜孔隙水壓減小。尤其是土樣即將發(fā)生破壞蠕變時(shí)，較高的偏應(yīng)力在短時(shí)間內(nèi)引起土體過(guò)大的塑性剪切變形，側(cè)向膨脹現(xiàn)象更加明顯，超靜孔隙水壓會(huì)迅速下降。

2）軟土卸荷蠕變過(guò)程中孔隙水壓表現(xiàn)出不同的時(shí)效性。當(dāng)u0=0kPa和20kPa時(shí)，卸荷蠕變過(guò)程中孔隙水壓幾乎都在初始值附近上下小幅波動(dòng)，直到土樣在破壞前才急劇下降;而u0=40kPa和60kPa時(shí)，每一級(jí)卸荷后超靜孔隙水壓都急劇下降。說(shuō)明較高的初始超靜孔隙水壓帶來(lái)了土體內(nèi)部孔隙更大的變化，其自愈能力無(wú)法完全恢復(fù)這一孔隙變化，因此土體內(nèi)部自由水增多，土體強(qiáng)度降低。結(jié)合圖5還可以看出由于較高初始超靜孔隙水壓的存在，外部荷載很大一部分施加在了不可壓縮的自由水上，這使得土體有效應(yīng)力減小，抗剪強(qiáng)度降低，因此蠕變也就更加明顯。

3）超靜孔隙水壓發(fā)生上述變化與軟土卸荷蠕變機(jī)理有關(guān)。軟土卸荷蠕變的實(shí)質(zhì)上就是土體內(nèi)部顆粒結(jié)構(gòu)的損傷效應(yīng)與自愈效應(yīng)的耦合過(guò)程。卸荷發(fā)生后，土體顆粒間的受力平衡被打破，土體顆粒調(diào)整相對(duì)位置以尋求新的平衡，若此時(shí)土體的自愈效應(yīng)大于損傷效應(yīng)時(shí)，土體進(jìn)入衰減蠕變階段，超靜孔隙水壓先下降，然后再緩慢上升并趨于穩(wěn)定，這一過(guò)程在u0=40kPa和60kPa前三次卸荷階段尤為明顯。當(dāng)損傷效應(yīng)大于自愈效應(yīng)時(shí)，土體顆粒間通過(guò)調(diào)整一直尋求不到新的平衡，此時(shí)剪切引起的塑性變形直接表現(xiàn)為顯著的側(cè)向膨脹，導(dǎo)致土體內(nèi)超靜孔隙水壓急劇下降，如不同初始孔隙水壓下蠕變破壞階段。因此，實(shí)際工程中應(yīng)密切監(jiān)測(cè)超靜孔隙水壓的大小及變化速率，尤其是應(yīng)注意在某級(jí)卸荷下超靜孔隙水壓下降過(guò)大的情況。

3 結(jié)論

本文通過(guò)施加不同的初始超靜孔隙水壓，考慮UU0.0和UU0.5卸荷應(yīng)力路徑，對(duì)深圳市淤泥質(zhì)軟土進(jìn)行不排水三軸卸荷強(qiáng)度試驗(yàn)和卸荷蠕變?cè)囼?yàn)，得出以下結(jié)論：

1）試驗(yàn)得到不同初始超靜孔隙水壓條件不同固結(jié)圍壓和卸荷應(yīng)力路徑下的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系。軟土卸荷強(qiáng)度應(yīng)力-應(yīng)變曲線大致呈雙曲線形式;UU0.5應(yīng)力路徑相對(duì)于UU0.0應(yīng)力路徑更容易導(dǎo)致土體發(fā)生卸荷強(qiáng)度破壞。

2）初始超靜孔隙水壓對(duì)軟土卸荷強(qiáng)度具有極大的弱化作用，固結(jié)圍壓越低、初始超靜孔隙水壓越高，軟土卸荷破壞就越具有突然性。同時(shí)，在不同初始超靜孔隙水壓作用下，軟土的卸荷應(yīng)力-應(yīng)變的歸一化結(jié)果顯示，初始卸荷模量隨固結(jié)圍壓的減小、超靜孔隙水壓的增大而減小。

3）相同條件下，軟土卸荷蠕變破壞的偏應(yīng)力明顯低于卸荷強(qiáng)度試驗(yàn)中的偏應(yīng)力，約為卸荷強(qiáng)度試驗(yàn)中偏應(yīng)力的90%左右。軟土卸荷蠕變對(duì)初始超靜孔隙水壓敏感性很大，孔隙水壓越大，非線性蠕變變形就越大。在實(shí)際工程中應(yīng)高度重視軟土卸荷蠕變，并盡可能控制卸荷蠕變速率和發(fā)生時(shí)間。

4）在軟土不排水卸荷蠕變過(guò)程中，超靜孔隙水壓隨著每級(jí)卸荷而突然降低，然后再趨于平穩(wěn)，但在破壞卸荷蠕變破壞前，超靜孔隙水壓會(huì)突然陡降，作為軟土卸荷蠕變破壞的先兆，因此在實(shí)際工程中應(yīng)密切監(jiān)測(cè)超靜孔隙水壓的變化規(guī)律。

無(wú)論是軟土卸荷強(qiáng)度試驗(yàn)還是卸荷蠕變?cè)囼?yàn)均表明，在初始孔隙水壓在20～40kPa之間，存在一個(gè)臨界水壓使其初始卸荷模量急劇下降或造成孔隙水壓變化趨勢(shì)不一致（圖7），建議后續(xù)研究在初始超靜孔隙水壓為25kPa、30kPa、35kPa的試驗(yàn)中來(lái)尋找該臨界水壓?？梢詫⒃撆R界水壓作為富水軟土地下空間施工過(guò)程中超靜孔隙水壓控制的一個(gè)參考值。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王夢(mèng)恕. 中國(guó)盾構(gòu)和掘進(jìn)機(jī)隧道技術(shù)現(xiàn)狀、存在的問(wèn)題及發(fā)展思路[J]. 隧道建設(shè)， 2014， 34（3）： 179-187.WANG M S，. Tunneling by TBM/shield in China： state-of-art， problems and proposals[J]. Tunnel Construction， 2014， 34（3）： 179-187.（in Chinese）

[2] 錢七虎， 戎曉力，等. 中國(guó)地下工程安全風(fēng)險(xiǎn)管理的現(xiàn)狀、問(wèn)題及相關(guān)建議[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)， 2008， 27（4）： 649-655.QIAN Q H， RONG X L， QIAN Q H， et al. State， issues and relevant recommendations for security risk management of China（s underground engineering[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering， 2008， 27（4）： 649-655.（in Chinese）

[3] WHEELER S J， N？？T？NEN A， KARSTUNEN M， et al. An anisotropic elastoplastic model for soft clays[J]. Canadian Geotechnical Journal， 2003， 40（2）： 403-418.

[4] LEONI M， KARSTUNEN M， VERMEER P A. Anisotropic creep model for soft soils[J]. Géotechnique， 2008， 58（3）： 215-226.

[5] 陳昆， 閆澍旺， 孫立強(qiáng)， 等. 開(kāi)挖卸荷狀態(tài)下深基坑變形特性研究[J]. 巖土力學(xué)， 2016， 37（4）： 1075-1082.CHEN K， YAN S W， SUN L Q， et al. Analysis of deformation of deep foundation pit under excavation unloading condition[J]. Rock and Soil Mechanics， 2016， 37（4）： 1075-1082.（in Chinese）

[6] 劉國(guó)彬， 侯學(xué)淵. 軟土的卸荷應(yīng)力： 應(yīng)變特性[J]. 地下工程與隧道， 1997（2）： 16-23.LIU G B， HOU X Y. Unloading stress-strain characeristic for soft clay[J]. Undergrourd Engineering and Tunmels， 1997（2）： 16-23.（in Chinese）

[7] 周秋娟， 陳曉平， ZHOU Qiujuan， 等. 側(cè)向卸荷條件下軟土典型力學(xué)特性試驗(yàn)研究[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)， 2009， 28（11）： 2215-2221.ZHOU Q J， CHEN X P， ZHOU Q J， et al. Test research on typical mechanical characteristics of soft clay under lateral unloading condition[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering， 2009， 28（11）： 2215-2221.（in Chinese）

[8] 付艷斌， 朱合華， 楊駿. 軟土卸荷時(shí)效性及其孔隙水壓力變化試驗(yàn)研究[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)， 2009， 28（S1）： 3244-3249.FU Y B， ZHU H H， YANG J. Experimental study on time-dependent properties and pore water pressure of soft soil under unloading[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering， 2009， 28（S1）： 3244-3249.（in Chinese）

[9] 鄭剛， 顏志雄， 雷華陽(yáng)， 等. 天津市區(qū)第一海相層粉質(zhì)黏土卸荷變形特性的試驗(yàn)研究[J]. 巖土力學(xué)， 2008， 29（5）： 1237-1242.ZHENG G， YAN Z X， LEI H Y， et al. Experimental studies on unloading deformation properties of silty clay of first marine layer in Tianjin urban area[J]. Rock and Soil Mechanics， 2008， 29（5）： 1237-1242.（in Chinese）

[10] CUI Y J， NGUYEN X P， TANG A M， et al. An insight into the unloading/reloading loops on the compression curve of natural stiff clays[J]. Applied Clay Science， 2013， 83/84： 343-348.

[11] TSUTSUMI A， TANAKA H. Compressive behavior during the transition of strain rates[J]. Soils and Foundations， 2011， 51（5）： 813-822.

[12] TANAKA H， TSUTSUMI A， OHASHI T. Unloading behavior of clays measured by CRS test[J]. Soils and Foundations， 2014， 54（2）： 81-93.

[13] 張坤勇， 李廣山， 梅小洪， 等. 基于K0固結(jié)排水卸荷應(yīng)力路徑試驗(yàn)粉土應(yīng)力-變形特性研究[J]. 巖土工程學(xué)報(bào)， 2017， 39（7）： 1182-1188.ZHANG K Y， LI G S， MEI X H， et al. Stress-deformation characteristics of silty soil based on K0 consolidation and drainage unloading stress path tests[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering， 2017， 39（7）： 1182-1188.（in Chinese）

[14] CHEN L. Active earth pressure of retaining wall considering wall movement[J]. European Journal of Environmental and Civil Engineering， 2014， 18（8）： 910-926.

[15] HUANG M， LIU X R， ZHANG N Y， et al. Calculation of foundation pit deformation caused by deep excavation considering influence of loading and unloading[J]. Journal of Central South University， 2017， 24（9）： 2164-2171.

[16] 魏新江， 陳偉軍， 魏綱. 盾構(gòu)施工引起土體超孔隙水壓力峰值的計(jì)算及影響因素分析[J]. 巖土工程學(xué)報(bào)， 2012， 34（2）： 280-285.WEI X J， CHEN W J， WEI G. Calculation and factors for distribution of initial distribution of peak value of excess pore water pressure due to shield construction[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering， 2012， 34（2）： 280-285.（in Chinese）

[17] 李曉靜， 李術(shù)才， 姚凱， 等. 黃泛區(qū)路基強(qiáng)夯時(shí)超孔隙水壓力變化規(guī)律試驗(yàn)研究[J]. 巖土力學(xué)， 2011， 32（9）： 2815-2820. LI X J， LI S C， YAO K， et al.. Test study of changing rules of excess pore water pressure during dynamic consolidation at subgrade of expressway in Yellow River flood area[J]. Rock and Soil Mechanics， 2011， 32（9）： 2815-2820.（in Chinese）

[18] JIAN Z， CHANGJIE X. Impact of shear stress on strain and pore water pressure behavior of intact soft clay under principal stress rotation[J]. Geotechnical Testing Journal， 2014， 37（3）： 447-462

[19] 熊春發(fā)， 孔令偉， 楊愛(ài)武. 海積軟黏土力學(xué)特? 性與應(yīng)力路徑的關(guān)聯(lián)性研究[J]. 巖土工程學(xué)報(bào)， 2013， 35（S2）： 341-345.XIONG C F， KONG L W， YANG A W. Correlation between mechanical properties of marine soft clay and stress path[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering， 2013， 35（S2）： 341-345.（in Chinese）

（編輯：胡玥）