波浪循环荷载作用下盾构穿越海堤过程中下卧软土的弱化响应研究

摘要

以穿越海堤的电厂进排水隧道盾构施工为背景,利用空心圆柱扭剪仪实现软土单元主应力轴连续旋转来模拟波浪荷载,逐步降围压来模拟地层损失引起应力释放,研究了波浪荷载长期循环剪切作用下盾构施工对软土强度特性影响规律.基于波浪荷载作用下土体单元上的应力分量计算公式,结合试验仪器特点设计了盾构施工和波浪耦合作用下软土的应力路径,开展了不同围压降低程度下软土的长期循环剪切试验和固结不排水三轴剪切试验.试验结果表明:①软土单元的各应变分量基本呈正弦或余弦曲线分布,竖向应变εz和扭剪应变εzθ'受盾构施工的影响较小,径向应变o和环向应变εθ'盾构施工影响显著;②盾构施工和波浪荷载均会降低原状软土的动剪切刚度,且二者耦合作用对软土刚度的影响要明显高于波浪荷载单独的影响;③盾构施工引起的土体损失会显著降低软土孔压,盾构施工完成后,波浪引起孔压缓慢累积;④循环荷载作用下,盾构施工扰动程度越大,土体的强度降低越多,盾构施工和波浪荷载的耦合扰动效应不容忽视.