土中振动孔隙水压力的产生与发展是影响土体强度和变形特性的重要因素。因此,孔隙水压力增长模式一直是土动力学研究的重要内容之一。普遍采用的孔压应力模式,由于应力的矢量特性,在分析复杂问题时具有相当困难。而能量是标量,将能量分析法用于孔压分析中可方便地利用叠加原理解决一些用应力分析法难以解决的复杂问题。 实际工程中,建筑物地基的初始应力状态往往是复杂的。当地基处于复杂初始应力状态时,如果再遭受地震或波浪等复杂循环荷载作用,土体的孔压增长特性将变得更加复杂。目前已经建立的孔压—能量模式主要是针对两向固结应力条件和较简单循环应力路径的,而由验证表明:两向固结应力条件下建立的孔压—能量模式对于复杂应力条件并不完全适合。因此,有必要建立复杂应力条件下的孔压—能量模式。 利用大连理工大学与日本诚研舍株式会社共同研制的“土工静力—动力液压三轴—扭转多功能剪切仪”,针对饱和福建标准松砂进行的均等固结条件下循环单向剪切试验、轴向和扭转双向耦合剪切试验等多种循环剪切应力路径形式的剪切试验结果,以及控制不同的初始固结参数的三向非均等固结条件下的循环扭剪试验结果,着重研究了循环剪切应力路径、初始偏应力比、初始主应力方向角、初始中主应力系数等因素对孔压—能量关系的影响。 文中利用自编程序计算实测应力应变关系曲线包围面积得到土的耗损能量。并针对福建标准砂几个典型的实测试验结果,探讨了复杂应力条件下累积耗损能量计算的简化方法,通过与复杂计算方法的比较表明,简化方法不仅可以简化计算过程,而且可以减小计算误差,是合理可行的。 通过对福建标准砂的孔压—能量关系分析表明:复杂应力条件下的孔隙水压力的增长与土中累积耗损能量密切相关。在均等固结条件下,不同的循环剪切应力路径对孔压—能量的关系影响很小,可以忽略;在三向非均等固结条件下,初始主应力方向角对孔压—能量关系有一定的影响,初始中主应力系数的影响较小,而初始偏应力比的影响较大。通过引入考虑不同初始偏应力比和不同初始主应力方向角影响的参数,初步建立了福建标准砂复杂应力条件下的孔压—能量模式。 利用多功能剪切仪针对饱和南海钙质松砂进行了均等固结条件下的循环扭剪试验和循环圆耦合剪切试验,在三向非均等固结条件下进行了不同初始主应力方向角和初始偏应力比的循环圆耦合剪切试验,进一步探讨了复杂应力条件下影响南海钙质砂孔压—能量关系的主要因素。分别针对福建标准砂和南海钙质砂的均等和三向非均等固结条件下的试验结果探讨了砂土类型的不同对孔压—能量关系的影响。最后根据南海钙质砂的试验结果建立了复杂应力条件下南海钙质砂的孔压—能量模式。该模型与福建标准砂的孔压—能量模式存在一定的差异。