1、不排水條件下循環(huán)荷載作用導致孔隙水壓力的發(fā)生與發(fā)展是飽和土體變形與強度變化的重要影響因素。研究飽和砂土循環(huán)孔隙水壓力的增長模式成為土動力學研究的重要內(nèi)容。建筑物地基中土體的初始固結(jié)條件是復雜的，初始大主應力方向角會發(fā)生變化。海洋地基或者海床土體內(nèi)由于波浪的周期性運動使海床土體的主應力軸發(fā)生了連續(xù)不斷的旋轉(zhuǎn)，在公路和鐵路的路基中由交通荷載所產(chǎn)生的循環(huán)剪應力也同樣以主應力方向持續(xù)旋轉(zhuǎn)為特征。這樣在復雜的初始固結(jié)條件與復雜循環(huán)荷載的共同作用，

2、土體的孔隙水壓力增長模式將變得更加復雜。剪脹性是土最為重要的基本力學特性之一，研究三向非均等固結(jié)條件下在循環(huán)荷載作用下土的排水體變特性對建立適用于復雜應力條件下的土體應力—剪脹方程具有重要的理論意義和實際應用價值。大連理工大學土木水利學院巖土工程研究所在全面提出了“土工靜力—動力液壓三軸—扭轉(zhuǎn)剪切儀”的各項技術參數(shù)以及詳盡的功能要求基礎上，與日本誠研舍株式會社共同研制開發(fā)了該設備。該設備不僅能夠?qū)崿F(xiàn)均壓固結(jié)、多種不同初始條件下的非均等固

3、結(jié)等多種復雜固結(jié)條件，而且能夠進行靜、動三軸拉壓剪切與靜、動扭轉(zhuǎn)剪切以及靜、動耦合剪切等多種靜力與循環(huán)剪切的復雜應力路徑試驗，能夠同時滿足土的靜、動力變形特性與靜、動強度及孔隙水壓力、體積變形特性等多方面研究需要，為開展本課題研究提供了必要條件。 本文利用土工靜力—動力液壓三軸—扭轉(zhuǎn)剪切儀對3種不同初始相對密度的飽和福建標準砂進行了均等固結(jié)與控制5種初始主應力方向和5種中主應力系數(shù)組合條件下的三向非均等固結(jié)的排水與不排水循環(huán)扭剪

4、試驗和軸向—扭轉(zhuǎn)雙向耦合剪切試驗；同時對黃河三角洲海底原狀粉土進行了不排水循環(huán)三軸試驗、循環(huán)扭剪試驗和靜力單調(diào)扭剪試驗。 基于對福建標準砂在均等固結(jié)和三向非均等固結(jié)條件下排水與不排水循環(huán)扭剪試驗結(jié)果，探討了復雜初始固結(jié)狀態(tài)情況下飽和砂土在循環(huán)剪切作用下的體變特性。飽和砂土在排水與不排水條件下的體變特性可以用4種基本模式來概括，模式A：累積體縮。包括剪縮—卸荷體縮、彈性剪切—卸荷體縮、剪縮—瞬態(tài)剪縮—卸荷體縮等多種形式。模式B：剪

5、縮—剪脹—卸荷體縮。模式C：剪脹—卸荷體縮—剪縮—卸荷體縮(卸荷體脹、彈性剪切)。模式D：剪脹—卸荷體縮。在本文所有不同的排水條件、不同相對密度、不同初始主應力方向角、不同中主應力系數(shù)等條件下進行的循環(huán)扭剪試驗中飽和砂土的體變特性都可以用上述4種模式中的一種或幾種組合來進行描述。三向非均等固結(jié)條件下飽和密砂排水循環(huán)扭剪試驗結(jié)果表明初始主應力方向會顯著影響體變的累積方向；在循環(huán)剪應力幅值隨循環(huán)次數(shù)逐漸增長的加載模式下，對于密砂，在每個循環(huán)

6、中體積應變幅值與剪應變幅值近似地呈線性關系。在所有均等固結(jié)與非均等固結(jié)條件下剪應力幅值固定的排水循環(huán)扭剪試驗中發(fā)現(xiàn)，在初次循環(huán)即產(chǎn)生了體積應變的最小值。這充分反映了初次加載所產(chǎn)生的土體顆粒定向改變土體原有組構，對砂土的循環(huán)剪切體變特性具有決定性影響。排水條件下循環(huán)剪切過程中體積變化特性密切依賴于剪應力水平，同時受到初始相對密度、圍壓等條件的影響?；陲柡透＝藴噬拜S向—扭轉(zhuǎn)雙向耦合剪切試驗和循環(huán)扭剪試驗結(jié)果，著重考察了初始主應力方向角、

7、初始相對密度和排水條件3個影響因素對軸向—扭轉(zhuǎn)雙向耦合剪切試驗剪應力—剪應變關系特征和循環(huán)扭剪試驗中各個應變分量發(fā)展規(guī)律的影響，研究表明初始主應力方向角、初始相對密度及排水條件對剪應變的循環(huán)特征和累積特征具有不同程度的影響，這取決于對砂土組構的變化程度。非均等固結(jié)條件下變形表現(xiàn)出明顯的各向異性，初始主應力方向?qū)ψ冃畏至康陌l(fā)展產(chǎn)生顯著影響。 基于飽和松砂在各種初始主應力方向與中主應力系數(shù)組合的不同非均等固結(jié)條件下不排水循環(huán)扭剪試驗

8、結(jié)果建立了反映孔隙水壓力的發(fā)展規(guī)律的應力模式和應變模式。分別采用最終穩(wěn)定狀態(tài)時的殘余孔隙水壓力和破壞時所需要的循環(huán)次數(shù)，對于循環(huán)剪切過程中的殘余孔隙水壓力與循環(huán)次數(shù)進行歸一化處理，由此所得到的殘余孔隙水壓力比和循環(huán)次數(shù)比之間的關系較好地符合雙曲線關系，這種雙曲線模式中的2個待定參數(shù)主要與初始主應力方向有關。歸一化后的孔隙水壓力比與廣義剪應變之間的關系也可以采用雙曲線模式表達?；诜蔷裙探Y(jié)條件下飽和松砂不排水軸向—扭轉(zhuǎn)耦合剪切試驗結(jié)果分