软土卸荷时效性规律研究

软土卸荷路径下的力学性状与其在加载力学性状有着显著的差别。围绕软土卸荷时效性特征，采用软土室内卸荷试验，深入研究在应变速率加载条件下软土卸荷工程的材料破坏及强度准则和岩土力学参数时效性规律。进而将屈服强度推广到三维空间，建立卸荷屈服强度轨迹，提出卸荷屈服函数。在屈服函数基础上，通过矩阵变换，建立土体应力主轴旋转后的塑性变形同旋转分量理论联系，分析应力主轴旋转后土体变形机理，进一步印证土体卸荷下的屈服准则和屈服函数。进而假定卸荷下土体服从塑性体应变硬化准则和相关联流动法则，建立软土卸荷弹粘塑本构模型。通过本构模型，建立软土屈服应力和不排水抗剪强度公式，对比分析软土屈服应力和不排水抗剪强度实验结果，对数值模型进行修正。最终将本构模型应用于软土卸荷工程中，为软土卸荷工程的强度和变形计算提供理论支持。

本项目首先通过有限元模拟，设计了基坑不同扰动区域应力路径室内流变试验。试验主要结论是：①一维卸荷试验中，土体卸荷后孔隙比与时间对数成线性关系，且斜率基本相同；②不论是被动区土的卸荷蠕变还是主动区土的卸荷蠕变，都随着卸荷水平的增大而出现瞬时变形和蠕变的三个阶段（衰减蠕变，等速蠕变和加速蠕变）。利用土体卸荷室内试验规律和等效时间概念，推导了分步卸荷和连续卸荷的一维弹粘塑性本构方程。卸荷下的弹粘塑性本构模型和Yin-Graham模型可以归一化为一维（加载，卸载）弹粘塑性本构模型。采用广义Kelvin元件模型代表软土流变的相对完整状态，并将其推广到三向应力状态；根据等效时间概念，采用修正剑桥模型作为屈服面方程和相关联的流变法则，建立了软土卸荷下三维弹粘塑性模型。并将其作为完全调整状态；修正了Desai提出的扰动函数，在扰动函数中考虑体应变和剪应变的影响，采用DSC理论，建立了软土卸荷下的三维扰动状态模型。将卸荷流变的扰动状态模型应用到近邻地铁隧道的深基坑和隧道工程中.建立了三维数值模型，对基坑工程和隧道工程进行了全过程动态施工模拟。计算结果表明：该本构模型可以为地下工程的卸荷计算提供理论支持。