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截至目前，中国土木工程实验室已引进超过700套GDS岩土试验设备，这一规模的应用不仅构建了一个庞大的系统性试验数据库，还奠定了坚实的用户群体基础。GDS设备在科研领域的应用成效显著，在2023年初至2024年5月这短短不到一年半的时间里，使用GDS岩土试验设备的用户发表了超过250篇中文科研论文，其中超过50篇论文被EI（工程索引）这一国际权威检索系统收录，彰显了GDS设备在促进科研产出、提升研究成果质量方面的显著优势。
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GDS岩土用户EI收录中文论文目录参考（2023.1-2024.5）
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三轴剪切过程中排水条件对钙质砂颗粒破碎、变形和强度特性的影响
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钙质砂的颗粒破碎、变形和强度特性与受剪时的排水条件有关。然而当前的研究很少考虑不排水剪切过程对钙质砂颗粒破碎和力学特性的影响。对不同初始相对密实度的钙质砂进行了一系列不同有效围压下的三轴固结排水和不排水剪试验，以研究剪切过程中排水条件对钙质砂颗粒破碎和力学性质的影响。结果表明：在相同的有效围压下，排水剪试验的颗粒破碎率高于不排水剪试验。在排水剪与不排水剪过程中，钙质砂的应力-应变曲线都表现为应变软化行为，其剪胀趋势受到初始相对密实度和有效围压的影响。钙质砂的临界状态与初始状态无关，与剪切过程中的排水条件有关，对于临界应力比和相变应力比，排水剪试验大于不排水剪试验。钙质砂的峰值有效内摩擦角随初始相对密实度、有效围压和颗粒破碎率的增大而减小，但是临界有效内摩擦角不受初始条件、有效围压和颗粒破碎的影响，两种有效内摩擦角都与剪切过程中的排水条件有关。对于峰值有效内摩擦角和临界有效内摩擦角，排水剪试验大于不排水剪试验。上述结果表明，钙质砂的颗粒破碎、变形和强度特性与剪切过程中的排水条件具有明显的相关性。
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为实现疏浚淤泥固化土的资源利用，探究其作铁路路基填料的动力特性，以山东泰安大清河河道清淤工程为背景，针对疏浚淤泥固化土开展动三轴试验，分析不同配比下的动应力-动应变关系和阻尼比等特性。结果表明：不同配比试样动应力-动应变关系曲线变化趋势大体一致，双掺粉煤灰比单掺水泥的试样在相同条件下产生更大的剪应变；各配比下试样的阻尼比变化趋势基本一致；阻尼比随着动剪应变的增加先减小再显著增加，最终单掺试样的阻尼比稳定于30%左右，双掺试样稳定于10%～20%；得到土样累积塑性变形随振动次数的拟合对数曲线，并评估得到各试样的累积塑性应变均满足动力稳定需求，能为淤泥固化土用作铁路路基的研究提供一定参考价值。
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饱和黏土的不排水抗剪强度(s_u)是海洋工程地基稳定性验算必备的参数，该参数的准确性对工程安全至关重要。室内等向固结三轴压缩试验(CIUC)是工程中获得s_u最普遍的方法。随着对海洋土工程特性认识的加深及国际设计方法的引入，s_u的室内测试方法种类增加，但不同方法测得的s_u存在差异。针对天津滨海黏土开展不同固结方式、剪切方式以及不同超固结比(OCR)条件下的三轴压缩、三轴拉伸和静单剪(DSS)试验，分析比较了不同试验方法得到的s_u,并揭示了导致同一种土体s_u产生差异的原因，建立起不同试验方法测得的s_u之间的定量关系。在此基础上结合修正剑桥模型提出了可以预测不同试验方法s_u的计算公式。
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芮瑞; 肖风钰; 程永辉; 高烽; 胡胜刚; 丁锐恒; 孙天健
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锚板因其具有良好的承载特性而被广泛应用，然而不同埋置深度下的锚板承载特性存在差异。为研究锚板的抗拔承载特性，利用自主开发的可视化拉拔装置，考虑埋深和拉拔速率的影响进行锚板拉拔模型试验。通过粒子图像测速技术和测力计分别获取填料位移、剪应变云图与锚板拉拔荷载。试验结果表明：密砂中的锚板临界埋置比约为4。浅埋锚板拉拔过程可分为峰前增长、峰后软化、残余稳定3个阶段，峰前增长阶段土体处于局部剪切破坏状态，峰后软化和残余稳定阶段土体处于整体剪切破坏，位移与剪应变云图呈倒梯形分布。深埋锚板拉拔过程可分为峰前增长与峰后波动2个阶段，土体始终处于局部剪切破坏状态，位移云图呈气泡状分布，剪切面始终位于锚板上方3倍锚板宽度范围内。无量纲化荷载与无量纲化位移符合双曲线关系，给出了锚板承载力与位移关系式，并与其他研究结果做了对比。引入形状系数的修正Giampa公式能较好预测锚板承载力系数。
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填土应力路径下珊瑚砂幂律应力-应变模型的适用性研究
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岛礁工程建设常用珊瑚砂吹填地基或作为土工构筑物的填料。珊瑚砂在填筑期的应力路径具有静止土压力系数K0固结和等应力比路径的特点，为了准确预估填筑期的填土变形量，需要建立能够反映填土应力路径影响的变形计算模型。根据广义虎克定律，建立了幂律形式的非线性弹性模型来描述土体的应力-应变关系，提出了变形参数的表达式。对珊瑚砂开展了K0固结试验和等应力比路径下的排水三轴压缩试验，分析了珊瑚砂的应力-应变曲线和颗粒破碎状况，研究了幂律应力-应变模型的适用性，并将模型计算结果与试验曲线进行了对比。结果表明：填土路径下的应力-应变曲线具有幂函数曲线形式，可以用幂律非线性弹性模型来描述。模型的切线模量和切线泊松比均可以表示为轴向有效应力的函数，并通过与主应力比或系数K0相关的参数得到表达。等应力比路径下的切线泊松比和切线模量随着轴向有效应力的增加而增大。在相同的轴向有效应力条件下，主应力比越大，切线模量越大，切线泊松比越小。随着轴向有效应力的增加，K0固结珊瑚砂的静止土压力系数和切线泊松比减小，切线模量增大。在试验应力范围内，填土路径下珊瑚砂的颗粒破碎量都很小，对应力-应变特性的影响不大。幂律模型合理地预测了一定主应力比值范围内等应力比路径下珊瑚砂的应力-应变曲线，并能够考虑应力路径对应力-应变关系的影响。
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边坡开挖引起的卸荷作用可能会影响后续降雨入渗过程中土体的增湿力学行为，而以往的湿化试验研究对此考虑不多。为此，针对花岗岩残积土开展了一系列（先）卸荷剪切-（后）湿化试验，探究围压和先期卸荷程度对土体湿化特性的影响。此外，还进行了（先）湿化-（后）卸荷剪切试验以考察开挖与降雨次序的影响。试验结果表明：花岗岩残积土具有湿化变形各向异性，水平方向湿化变形潜能大于竖直方向；湿化变形总体水平随固结围压的增大而提高；随着先期卸荷程度的增大，轴向与剪切湿化应变逐渐增大，“湿胀”增强，侧向湿化变形由收缩向膨胀转变；开挖与降雨次序对土体变形特性具有重要影响，与先降雨后开挖工况相比，先开挖后降雨时土体轴向应变和剪应变较大而侧向应变和体应变较小；土体湿化之后的强度性能随先期卸荷程度的增大而降低，且主要表现在黏聚力方面。
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互层土是一种广泛分布的特殊土体，目前对其基本力学特性的认识仍不充分。采用人工制备的粉质黏土与粉砂互层土，通过固结不排水三轴试验对其基本力学特性进行研究，重点分析了层厚比对互层土不排水剪切应力-应变、孔压、抗剪强度及破坏形态的影响规律。研究表明，互层土的力学性质介于两单层土（正常固结粉质黏土与中密粉砂）的力学特性之间，但并非二者的某种简单组合，而是受粉质黏土层与粉砂层的层厚比影响；随着互层土中粉质黏土层厚的增加，其应力-应变曲线由软化型变为硬化型，孔压发展由负孔压转变为正孔压，应变局部化（剪切带）破坏模式受到抑制，粉质黏土层的控制作用逐渐增强。
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珊瑚砂作为岛礁吹填地基的填料，在填筑期的应力路径具有K_0固结的特点。利用三轴试验系统对不同初始相对密度的珊瑚砂进行了一系列的K_0固结试验，研究了珊瑚砂的应力–应变特性，测试了珊瑚砂的K_0系数和颗粒破碎率。基于广义虎克定律，建立了幂函数形式的非线性弹性模型来描述K_0固结珊瑚砂的应力–应变关系，提出了变形参数的函数表达式，并将模型计算结果与试验曲线进行了对比。结果表明：K_0固结珊瑚砂的应力-应变关系可用幂函数表示。随着轴向有效应力的增加，K_0减小，颗粒破碎率增大。在相同的轴向有效应力条件下，珊瑚砂的初始相对密度越小，K_0越大，颗粒破碎率越高。在K_0状态下，随着轴向有效应力的增加，珊瑚砂的切线模量增加，切线泊松比减小。珊瑚砂的初始相对密度越大，相同轴向有效应力下的切线模量越大，切线泊松比越小。幂函数模型合理地预测了一定应力范围内K_0固结珊瑚砂的应力–应变关系，模型及变形参数反映了K_0固结的应力路径对应力–应变关系的影响。
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城市生活垃圾填埋场因有机质降解产热导致其内部温度长期高于环境温度，引发工程运维问题。垃圾土温控三轴试验结果发现，温度变化引起的垃圾土体积应变与应力水平有关，且弹性体积应变占比较大，影响以塑性体积应变为硬化参数的弹塑性本构模型研究。在前期试验基础上，采用GDS温控应力路径三轴仪，研究了排水条件下温度对垃圾土中黏土体积变形特性和压缩特性的影响，并与相同条件下垃圾土体积变形特性进行比较，揭示了温度变化对垃圾土体积变形特性的影响机制。基于垃圾土温控三轴试验结果，推导了垃圾土热弹塑性压缩指数λ_T和热弹性压缩指数κ_T的确定方法；采用等效应力原则，假设温度变化引起的弹塑性体积应变等于某一等效应力增量引起的弹塑性体积应变，建立了垃圾土在热-力耦合作用下的体变计算模型，并对模型进行了验证分析。研究结果表明，孔隙比是影响垃圾土温度体积应变的主要因素；垃圾土的λ_T和κ_T随初始固结应力的增加而减小，比黏土高一个数量级；选取常温下相应固结应力水平的回弹指数κ和压缩指数λ比例值（κ/λ）能够较好地模拟热-力耦合作用下垃圾土的体积变形特性。
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牛庚; 朱晓凤; 李俊星; 吕梦缘; 安荔琪; 陈子晗
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以弱膨胀土为试验材料，开展了宽广吸力范围内非饱和土的持水和强度特性试验研究，并提出适用于宽广吸力范围的非饱和土强度模型。结果表明，在广吸力范围内，应力-应变曲线随吸力增加而增高，在低吸力范围呈现应变硬化，在高吸力范围呈现应变软化。低吸力范围，试样呈现剪缩变形；高吸力范围，试样在轴向应变2%处开始呈现剪胀趋势。此外，提出一种区分吸附水和毛细水的土-水特征曲线模型，并假设吸力引起的强度增强部分主要由毛细水决定。将有效应力系数用毛细水饱和度替代，并代入Bishop非饱和土强度公式，利用不同类型土剪切强度的实测数据和文献中剪切强度模型对比，表明该强度模型可以很好地描述宽广吸力范围内的非饱和土强度。
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为研究山区高填方路基的时效变形特性，针对路基粗颗粒填料，开展了粗颗粒填料持水特性和一系列常吸力作用下的率相关力学特性试验，采用三种不同剪切速率对试样进行剪切，分析围压、基质吸力及剪切速率对土体强度和变形特征的影响。试验结果表明：粗颗粒填料的土水特征曲线未出现残余吸力值；不同围压下粗颗粒填料的峰值强度可表示为基质吸力的函数，基质吸力越大，非饱和粗粒土的剪切强度越高，且体积剪缩变形越小；非饱和粗粒土的强度与体积变形均受剪切速率的影响，且变化趋势表现出高度一致性，剪切速率越大，试样强度越高，对应的体积变形越小。
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基于4D显微成像的非饱和颗粒土微观力学与渗流试验研究
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非饱和土力学水力-力学相关的微观机制尚不明确，目前缺乏准确的微观试验分析。针对非饱和土试验无损化观测的研究需求，研发了适用微焦点CT(computed tomography，简称CT)扫描系统的微型非饱和三轴试验装置与微型土-水特征曲线试验装置，研发的装置均主要包含压力控制系统、数据采集系统和装置主体，体积轻巧、兼容性高，可分别实现对小型化颗粒状土试样在非饱和三轴剪切试验与非饱和渗流试验的无损动态三维成像。与常规试验设备结果进行对比分析，验证了自研的微型试验装置的精度与可靠性。开展三轴剪切与非饱和渗流的原位CT扫描试验，均获得微米级分辨率三维图像，图像分析所得参量的多尺度演化趋势准确反映了原位试验的宏观应力-应变关系及全局持水能力特性。
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牛庚; 孙德安; 陈盼; 邵龙潭; 孔亮; 吴迪; 缪玉松; 陈凡秀
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为研究水-力作用下非饱和土变形和含水率变化特性，采用非饱和土三轴仪，对非饱和膨胀土开展了吸力平衡、等向固结和三轴剪切试验，实时监测土的变形和含水率变化，综合分析了水-力作用下土的变形和含水率随时间的变化规律，并以“双孔”模型为基础框架，揭示了水-力作用下土的变形和含水率变化机制。研究表明：在吸力平衡和等向固结过程，非饱和土的变形和含水率随时间变化规律不同，变形在相对较短时间内达到平衡，而含水率达到平衡耗时更长；在三轴剪切过程，剪缩变形量与孔隙水排出量随时间基本上呈线性变化。随着吸力增大，含水率达到平衡所需时间增长，但对变形达到稳定耗时影响不大。净围压增大会增长含水率达到平衡的时间，然而对变形达到稳定的耗时影响不大。改进“双孔”模型，外力基本上只影响集聚体间孔隙；含水率变化会引起土颗粒重新排列，进而影响集聚体间孔隙；集聚体间孔隙水迁移速率相对较大，颗粒间孔隙水迁移速率相对较小。
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基于CT的干湿循环-动荷载贯序耦合作用下压实粉质黏土细观结构特征研究
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为进一步揭示多因素耦合作用下服役期路基土体性能劣化机制，在前期工作基础上，采用CT扫描技术对经历不同干湿循环、动荷载条件的压实粉质黏土试样细观结构特征开展研究，分析干湿循环-动荷载贯序耦合作用对试样孔隙三维空间分布、孔隙体积统计分布、图像灰度统计指标的影响规律，分析试样宏观性能与细观结构特征的关系。试验结果表明：干湿循环作用会导致试样产生更多大孔隙和贯通裂隙，动荷载作用可以使因干湿循环产生的部分孔隙或裂隙闭合；随着干湿循环和动荷载的贯序耦合作用，试样中的小孔隙数量呈增多趋势；干湿循环作用均会导致孔隙总体积增加，动荷载作用则会使孔隙总体积减小；试样细观结构特征参数可以用于解释试样宏观性能演化规律。
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张俊然; 宋陈雨; 姜彤; 王俪锦; 赵金玓; 熊潭清
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联合压力板仪和蒸汽平衡法在全吸力范围内对原状与重塑黄土进行持水特性试验，使用非饱和三轴仪对高吸力下的原状与重塑黄土进行剪切试验，同时采用扫描电镜仪(scanning electron microscope,SEM)和压汞仪(mercury injection apparatus,MIP)进行微观试验，探讨了非饱和黄土结构性差异对其水力力学特性的影响。试验结果表明：随着吸力的增大，原状和重塑土的饱和度、含水率均减小，孔隙比稍有减小。由于原状及重塑黄土的初始孔隙比基本一致，因此两者压汞试验总进汞量接近。由扫描电镜和压汞试验得到的原状及重塑黄土的孔隙结构形态及优势孔径范围不一样，结构性有所差异，导致土-水特征曲线在不同吸力范围内呈现不一样的规律。原状和重塑土的应力-应变关系多呈软化现象，吸力为3.29MPa的重塑土呈硬化现象。且随着吸力的增大，原状和重塑土的黏聚力和峰值强度均明显增加，体变由剪缩趋向剪胀现象。由于原状土具备一定结构性，胶结作用较强，其黏聚力的增幅会大于重塑土，峰值强度也高于重塑土，而两者的内摩擦角基本一致。
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非饱和黏性土在外荷载作用下呈现出复杂的水–力耦合特性。为描述水–力耦合对非饱和土应力–应变特性的影响，基于弹塑性理论，采用提出的循环塑性硬化法则，考虑(p'-q-s)空间内的任意应力路径变化，建立能够描述非饱和黏性土水–力耦合特性的弹塑性组合双面模型。该模型通过平均骨架应力和修正吸力反映应力和吸力的耦合作用，采用2组加载面和边界面组合，分别描述加载、干湿过程中水–力耦合引起的塑性屈服，实现非饱和黏性土水–力特性的全耦合分析和求解。与非饱和黏性土的常规静力三轴剪切试验结果的比较表明，所建模型能较好地模拟非饱和黏性土水–力耦合下的应力–应变特性。
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针对具有双孔隙结构（即集聚体间和集聚体内孔隙）及双峰持水曲线的内乡膨胀土压实样，进行了一系列宽广吸力范围内非饱和土三轴剪切试验及峰值强度演化规律的研究。试验结果表明：在净应力相同的条件下，中低吸力下的应力应变关系为应变硬化，伴随明显的剪缩变形；高吸力下为峰值后软化，在经历了1%～3%的体积收缩变形之后开始出现剪胀。试样的脆性随吸力的增加而增长，在中低吸力下呈桶形或中心鼓形的延性破坏模式，在高吸力下发生应变局部化现象，伴随着明显的剪切带出现。此外，脆性增加了峰后软化的幅度，表现为峰值偏应力与残余破坏状态之间的差值增大。基于区分毛细和吸附作用的双峰持水曲线（SWRC）模型，针对内乡膨胀土与其它具有双孔隙结构及双峰SWRC的土体在毛细吸应力空间进行了峰值强度分析，将吸力从孔隙应力尺度乘以毛细饱和度变为骨架应力尺度时，其呈现的强度包络线为双折线特征。理论分析表明，低吸力范围内，双孔隙结构非饱和土的抗剪强度由饱和强度与毛细吸应力贡献；高吸力范围内，抗剪强度应由饱和强度、毛细吸应力与胶结作用提供。
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张建新; 马昌虎; 郎瑞卿; 孙立强; 杨爱武; 李迪
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滨海软土地区人工冻结工程中土体通常在一定围压下受到冻融作用进而力学性能发生改变，因此开展带围压冻融作用下土体力学特性研究具有重要意义。以天津滨海地区典型淤泥质土为研究对象，通过自主改进的温控应力路径仪，对比分析了常规无围压冻融和带围压冻融下淤泥质土力学特性差异，揭示了冻融围压、冷端温度、冻融循环次数对其超孔隙水压力、应力-应变曲线、强度及变形指标的影响，并通过电镜扫描试验揭示了冻融围压对其力学特性的影响机制。在此基础之上，采用指数函数建立了淤泥质土冻融循环作用下抗剪强度和弹性模量折减系数与上述因素的关系。结果表明：冻融围压降低了冻融后土体内孔隙大小和数量，能够在一定程度上减弱冻融对土体结构的破坏，但对其应力-应变曲线模式影响较小；随着冷端温度的降低和冻融循环次数的增加，冻融后土体强度和模量均大幅度降低；超孔隙水压力随冻融围压和冷端温度的升高及冻融次数的降低而降低。
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通过改进的温控三轴仪，考虑冻融围压、次数和冻结温度组合影响，对淤泥质土开展冻融后固结不排水剪切试验(FC模式)和固结后冻融不固结不排水剪切试验(CF模式)，分析上述因素对淤泥质土力学特性的影响，并通过电镜扫描试验揭示冻融围压对其力学特性的影响机制。结果表明：FC模式中，冻融围压会减少冻融后土体内孔隙数量，进而降低冻融对土体强度和模量的弱化作用；而CF模式中，冻融围压使得冻融后土体内孔隙增多，土体融化时土体内超孔压增大且无消散过程，进而加剧了冻融对土体强度和模量的弱化作用；两种模式中，随着冻结温度越低和冻融次数越多，淤泥质土强度弱化效应越明显，土体破坏时的超孔隙水压力越高。淤泥质土力学指标劣化系数随冻融围压、次数和冻结温度的变化规律可用生长函数描述。
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石灰粉煤灰固化石油污染土的渗透特性及其工程再利用探讨
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固化改性污染土的渗透性是推进污染土工程再利用需关注的指标之一。借助GDS环境土柔性壁渗透测试仪，优选兼具吸附与固化作用的石灰粉煤灰作为固化材料，以围压、渗透压、污染强度为变量参数，以固化前后石油污染土的渗透系数及土中残余含油量为指标，结合X射线衍射和扫描电镜，厘清渗透性演变及污染物迁移扩散规律，并以此探讨固化石油污染土的工程再利用性。研究结果表明：固化产物对石油分子的吸附作用弱化了石油斥水性，增加了渗透的有效通道，固化石油污染土的渗透系数较未固化石油污染的提高了两个数量级；土体干密度增大会增强对石油的吸附截流作用，围压、渗透压及污染水平的增大会增强土颗粒间相互作用，均引起石油污染土及固化石油污染土渗透性降低。固化作用可有效控制渗透作用下石油污染物的迁移扩散，各部位的残余含油量均非常接近于初始含油量，避免了渗透污染风险。结合石灰粉煤灰固化石油污染土力学特性（抗压强度为1 280.10 kPa，抗剪强度为388.88 kPa）、渗透性（渗透系数为4.28×10~(-6)～7.39×10~(-6) cm/s）及迁移控制性（波动率为0.30%～4.90%），石灰粉煤灰固化石油污染土可考虑用于有防渗要求的路基类填筑材料进行工程再利用。
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垃圾填埋场渗滤液中的重金属与土体发生物理化学反应，可能导致土体微观结构的改变，重金属等有毒物质得以扩散、运移，威胁人体健康和周边环境。为探究重金属污染对黄土宏观持水性及微观结构的影响，采用轴平移技术测得铅污染黄土的土-水特征曲线。通过扫描电子显微镜（SEM）、压汞（MIP）、X射线衍射（XRD）和Zeta电位试验，阐明细观结构变化特征。结果表明：铅污染黄土的进气值随铅离子浓度的增加而减小，当铅污染浓度由0 mg/kg增加至2 000 mg/kg时，进气值从19.18 kPa下降至12.12 kPa；铅污染导致持水性能降低，渗透系数随铅离子浓度的增加而增加，饱和渗透系数从7.92×10–8 m/s增加到3.73×10–7 m/s；铅污染引起的物理化学反应及Zeta电位的降低导致絮凝结构形成，小孔隙占比减小，中孔隙占比增加；铅污染引起的微观结构演化与宏观持水性和渗透性具有良好的对应关系。该研究结果可为重金属污染场地非饱和渗流及溶质运移等问题的研究提供重要参数。
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洪义; 郑博文; 姚梦浩; 王立忠; 孙海泉; 许冬
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目前陆上及浅海海相软土的微观结构和压缩特性研究较为广泛，而深海软土的微观结构和压缩特性研究较少，但随着海洋工程向深水发展，深海软土的特性值得关注。硅藻土广泛分布于深海海底，是深海软土的一种，其具有多样性，不遵循软土经典规律的特点，目前国内外对原位未扰动样品研究很少。针对西太平洋（水深为4 423～4 674 m）原位硅藻土样，通过电镜扫描（scanning electron microscope，简称SEM）、压汞试验（mercury intrusion porosimety，简称MIP）、常规一维压缩固结试验及多级荷载下（单级加载维持7d）一维压缩固结试验，开展深海硅藻土微观结构、压缩特性及次固结特性的试验研究。试验结果表明：深海硅藻土的压缩指数分布在1.70～1.95之间，较其他陆上及浅海海相软土大0.6～1.2左右；且在固结完成后的蠕变阶段，硅藻土仍长时间发生体积变形，且并未出现变形收敛趋于稳定的态势，可能是由于硅藻颗粒外壳的持续破碎所导致，这一假设已被加载阶段的SEM和MIP试验观测结果所证实。
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芮瑞; 田子衿; 杨海青; 黄腾; 蒙庆辉; 王金元
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弄清温度作用下海相软土的力学变化对海底管道的建设与长期运行有着重要作用。针对广东汕尾海相软土，进行了一系列的基本物理力学性质试验，并通过X射线衍射仪、X射线荧光光谱仪和扫描电镜仪对其矿物成分、元素组成和微观结构进行了分析。通过温控三轴仪对其开展了等向固结与偏压固结条件下的固结不排水室内试验，试验结果表明：当轴向应变较小时，环境温度和固结应力比K_c对饱和广东软土的不排水剪切特性影响表现为环境温度越高或固结应力比越小，其割线模量越大，且其割线模量与固结应力比呈反比，与环境温度呈幂函数关系。轴向应变增大时，其峰值强度受环境温度和固结应力比共同影响，而其峰值孔压受环境温度影响较小。试样初始干密度会对等向固结土（K_c=1.00）的不排水剪切特征产生影响：试样初始干密度越大，峰值孔压越小，峰值强度越大，且温度升高时其峰值强度的下降幅度越大。固结应力比会影响不同环境温度下饱和广东软土的峰值强度与有效应力路径：当K_c=1.00、0.67时，环境温度上升对饱和广东软土起软化作用；当K_c=0.50、0.40时，环境温度上升则对其起硬化作用。
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王小桃; 程旭日; 冯雨顺; 黎章; 童晨曦; 张升
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场地稳定性判别对于保障机场长期安全稳定服役具有重要意义。以福州长乐机场饱和砂土为研究对象，通过室内动三轴试验，探究其动力性能及影响因素，并采用室内试验和现场剪切波速测试方法对场地的抗液化能力进行了场地稳定性判别。研究结果表明场地砂土的动剪切模量比随围压增大而增大，阻尼比随围压增大而减小，土体动强度随围压增大而增大；两种场地液化判别方法在深度小于8m具有良好的一致性，验证了室内试验测定现场场地稳定性的可行性。
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黄珏皓; 王宏超; 陈健; 付晓东; 阎晓玲; 马超
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交通荷载由循环加载和间歇停振两部分组成，间歇停振对土体动力特性的影响不容忽视。交通荷载引起的应力场包含循环变化的轴向偏应力和围压。因此，通过对软黏土开展一系列间歇性变围压循环加载试验，对饱和软黏土在间歇性加载和循环围压作用下的变形特性进行了研究，分析了循环围压和间歇停振阶段排水条件对软黏土累积轴向应变的影响。研究结果表明，不同试验条件下软黏土累积轴向应变增量随加载阶段的变化趋势保持一致，即累积轴向应变增量随加载阶段的增加逐渐减小。累积轴向应变增量随循环围压的增大而减小。间歇停振阶段不同排水条件下，试样累积轴向变形变化规律也有所区别：部分排水条件下，循环加载阶段产生的超孔隙水压力在间歇停振阶段消散，试样累积轴向应变在间歇停振阶段有一定程度的增长；不排水条件下，循环加载阶段产生的一部分变形在间歇停振阶段得以慢慢恢复，试样累积轴向应变有所减小。上述研究成果可加深对间歇性循环荷载作用下软黏土变形规律的认识。
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海洋黏土孔压增长和刚度弱化的循环阈值剪应变试验研究
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循环阈值剪应变是循环荷载作用下饱和土体的基本特性。针对不同塑性指数（I_p）的长江口原状饱和海洋黏土，开展了一系列应变控制逐级加载的不排水循环三轴试验，研究了引起原状饱和海洋黏土孔压增长的循环阈值剪应变（γ_(tp)）和刚度弱化的循环阈值剪应变（γ_(td)）。结果表明：长江口海洋黏土γ_(tp)和γ_(td)均随I_p的增大而增大，相同测试条件下，同一海洋黏土的γ_(tp)大于γ_(td),I_p≈17时，γ_(tp)=0.018%～0.019%,γ_(td)=0.011%～0.012%,I_p≈30时，γ_(tp)=0.037%～0.041%,γ_(td)=0.022%～0.027%；长江口海洋黏土刚度弱化的发生不一定需要孔压的增长，但会因孔压增长而加剧。与已有文献中陆域黏土的γ_(tp)和γ_(td)的对比分析发现：特殊的海洋沉积环境是造成长江口海洋黏土γ_(tp)和γ_(td)低于原状陆域黏土的原因。
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准确测试土体的强度指标对地基基础的受力变形分析、稳定计算具有重要意义，对低围压（小于100 kPa）条件下的三轴试验而言，压力室传力杆的活塞摩阻、橡皮膜的径向约束不可忽视，同时设备的测试精度及量程也是应当考虑的重要影响因素。试图通过开展不同条件下的无侧限抗压强度试验、不同设备的三轴剪切试验等测试方案探讨活塞摩阻、橡皮膜等因素对测试结果的影响程度，探讨根据现有的测试条件如何测得试样的抗压及抗剪强度，为设计施工及数值计算提供可靠数据。针对国产三轴测试设备存在的不足提出了合理化建议，期望三轴测试设备从机械制造上进一步改造升级，推动中国精密三轴测试设备的研发。
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在自然状态下，大部分土体的约束条件介于完全排水和不排水两者之间。在孔压静力触探试验（piezocone penetrationtest,CPTU）的贯入过程中，受探头尺寸、贯入速度和岩土材料等因素的影响，将发生部分排水现象。为研究排水条件对CPTU试验数据的影响，开展三轴压缩试验。引入应变增量比，建立考虑渐近状态的修正剑桥（Modified Cam-Clay, MCC）模型。推导考虑渐近状态MCC模型的柱孔扩张理论，提出CPTU测试数据的力学模型。通过数值模拟和模型槽试验，研究归一化贯入速度与排水系数的规律。结合CPTU数据的力学模型，获得应变增量比与排水系数的数理关系。最后以上海市苏州河地区深层排水调蓄管道系统工程的测试数据为背景，验证力学模型的正确性。结果表明：在部分排水条件下，利用考虑渐近状态的MCC模型，能够描述土体的应力-应变关系，合理解释CPTU贯入的力学机理。
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为了研究孔隙溶液种类和浓度、超固结程度对饱和黏土应力–应变曲线和剪胀行为等力学性能的影响，开展一系列控制含盐条件和超固结比(OCR)的三轴压缩试验。试验结果指出，孔隙盐溶液的成分和浓度的变化会改变黏土的超固结程度、变形能力、剪胀比和临界状态线斜率，但对弹性模量的影响较小。因此，为了模拟饱和盐渍黏土的弹塑性行为，在UH模型的基础上建立一个新的化学弹塑性模型。该模型考虑渗透吸力对黏土力学特性的影响，可用于刻画不同含盐条件下饱和黏土的应力–应变行为。新模型首先借助等效应力的概念明确渗透吸力的贡献，给出饱和盐渍黏土的化学弹性理论。然后，借助渗透吸力推导饱和盐渍黏土的屈服面、硬化模量、应力–剪胀方程和本构关系。研究发现随着渗透吸力的增加，饱和盐渍黏土的屈服面在三维应力空间中变得愈加“矮胖”，超固结程度逐渐减弱，剪胀比也逐渐增大。此外，通过模型对不同渗透吸力下饱和盐渍黏土试验结果的模拟和对比分析验证模型的普适性和预测能力。
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为探究细粒含量对饱和砾性土静动力学特性的影响，通过一系列砾性土固结排水三轴剪切试验及多级加载下固结排水动三轴试验，分析了细粒含量对饱和砾性土静力特性(应力-应变曲线、静体积应变)、动力特性(轴向累积应变、回弹模量、动体积应变)的影响规律。结果表明：细粒含量的增加导致砾性土的峰值强度不断减小，但能够有效约束试样的剪胀变形，细粒含量15%时对应的静体应变终值相比于细粒含量0%时减小了27.09%。随着细粒含量的增加，饱和砾性土轴向累积应变逐渐增大，而回弹模量随细粒含量的增加而减小；饱和砾性土轴向累积应变与振次的关系曲线符合单对数模型。
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陈康; 刘先峰; 蒋关鲁; 袁胜洋; 潘申鑫; 余祯
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路基基床变形控制是保证高速铁路线路平顺性的重要前提之一，基床变形由外部荷载和路基填料动力特性决定。通过不同围压和动应力下的动三轴试验研究了饱和红层泥岩填料动力及能量耗散特性，结果表明：饱和红层泥岩填料的累积变形、应变速率和等效模量具有内在相关性，可通过状态边界面表征。围压变化将引起状态边界面形状和大小的改变，动应力则决定了填料动力响应在状态边界面中的位置。填料耗散能具有两阶段特征，先随振次增加而衰减随后到达稳定状态。填料的累积变形、变形速率和等效模量与耗散能大小有关，同样可通过状态边界面表征，耗散能则受动应力水平影响。当相对能量水平低于20%，填料累积变形最终能够稳定，处于动力稳定状态；当相对能量水平位于20%～60%，填料处于动力临界状态；而当相对能量水平高于60%，填料的长期稳定性无法保证，处于动力失稳状态。
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吴杨; 吴毅航; 马林建; 崔杰; 刘建坤; 戴北冰
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在南海岛礁实际建造工程中，上部吹填地基材料以大小砂砾共存、混杂无序的状态分布。地层中砂砾混合分布状态使地基在地震等动荷载下呈现出复杂的力学响应。通过开展一系列不同含砾量、密实度、围压和初始剪应力条件下的不排水循环三轴剪切试验，研究珊瑚砂砾混合料在不同工况下的动力特性。试验结果表明，无论是在松散还是密实状态，含有珊瑚砾的混合料试样在循环荷载下表现出更缓的轴向应变增长和孔隙水压上升的变化趋势。与单一珊瑚砂所构成的试样相比，珊瑚砂砾料试样具有更高的抗液化能力。珊瑚砂砾混合料抗液化强度随着含砾量、密实度和初始剪应力的增大而显著提高。密实珊瑚砂砾料的抗液化强度随围压的增大而减小，而针对松散试样没有发现明显规律，这可能是围压和密实度耦合影响引起的。试验结果表明含砾量对试样抗液化强度的影响主要受混合料骨架结构所控制，混合料骨架大致可分为粗颗粒（珊瑚砾）和细颗粒（珊瑚砂）结构主导两种状态。二元介质属性是开展砂砾混合料力学特性研究所必须考虑的影响因素。
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陈平山; 吕卫清; 梁小丛; 周红星; 王婧; 马佳钧
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珊瑚土作为新兴的热带地区岛礁与港口工程的首选土工材料，宽级配是其结构组成的主要特征。由于相关工程面临较高的地震风险，珊瑚土的抗液化能力正逐渐引起重视。为探究含细粒珊瑚土的抗液化能力，以东太平洋某热带港口工程的实际珊瑚土场地为背景，通过大粒径循环三轴液化试验测试了设计相对密实度为0.4～0.8的3组代表性级配试样及剔除细粒的两组试样的饱和不排水动强度。试验结果表明：幂函数可以模拟含细粒珊瑚土的循环应力比与液化所需振次关系；细粒的存在与相对密实度的提高不会显著提高珊瑚土抗液化能力；珊瑚土液化过程的超静孔压发展模式与砂土相近，两参数或三参数的反正弦模型可以较好地模拟含细粒珊瑚土的液化超孔压发展过程。研究表明，含细粒珊瑚土仍然属于可液化土类。以背景工程为例，同类型工程在设计施工及使用阶段都需要考虑对地震液化灾害的设防，该研究为珊瑚土液化防治工作提供了技术支持。
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考虑扰动影响的土体小应变硬化模型参数试验研究及其在基坑工程中的应用
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天然结构性土体容易受到各类施工扰动，导致土体物理力学性质改变，进而影响工程稳定、变形以及邻近环境。针对宁波两种典型土体，分别对原状土和轻、重扰动土以及重塑土开展了三轴试验及一维压缩试验，分析了扰动度对小应变硬化模型（HS-small model，简称HSS模型）主要参数的影响规律，并将其应用于宁波某基坑工程，利用Plaxis3D分析了考虑周边土体扰动影响的坑后土体水平位移变化。研究结果表明，扰动会使土体的强度及刚度参数降低。对于淤泥质黏土，轻扰动试样的参考切线模量E_(oed)~(ref) 、参考割线模量E_(50)~(ref)及参考加卸载模量E_(ur)~(ref)值分别降低14%、10%、2%，重扰动试样三参数分别降低43%、14%、15%，粉质黏土三参数也呈现相似降低趋势。在考虑土体扰动影响的情况下，基坑周边两个测斜孔的最大水平位移值分别增大13%、15%，更加接近实测值。研究结果可为小应变硬化模型的参数取值以及考虑扰动影响的基坑工程分析计算提供指导。
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利用带有弯曲元的GDS动三轴仪，对3种不同粒径比下含细粒砂土进行不排水循环三轴和弯曲元试验，分析了细颗粒含量、密实度、初始有效围压、制样方法以及粗细颗粒粒径比对砂土液化特性的影响，探讨了等效骨架孔隙比e~*能否合理统一表征不同初始状态以及不同粒径比下含细粒砂土的抗液化强度。研究结果表明：等效骨架孔隙比e~*可以合理解释低塑性粉粒含量对各种砂性土抗液化强度CRR_(15)和小应变剪切模量G_0的影响，两者均呈负幂数关系，且G_0通过e~*与CRR_(15)呈现一一对应关系，为含细颗粒砂土液化判别提供了一种新的经验性方法。其次，通过e~*表征砂性土抗液化强度时应当考虑初始围压和制样方法的影响，特别对于孔隙比较小和细颗粒含量较低时。粒径比χ在小于9.9时对CRR_(15)与e~*的关系影响较大，而当χ大于9.9时，关系曲线几乎重合一致，且发现等效相对密实度Dr*与3种砂性土的抗液化强度呈单调递增线性关系，不受细颗粒含量和粒径比的影响。
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离心机振动台模型试验验证的珊瑚礁砂液化判别方法研究
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工程现场珊瑚礁砂场地主要以珊瑚砂、砾组成的宽级配珊瑚礁砂，其砾粒含量分布从20%～90%，其液化特性与普通石英砂有较大区别，如仍采用现行液化判别方法评估珊瑚礁砂场地液化潜势，则容易导致工程场地的抗液化处理设计不经济或无法满足要求。以中国南海岛礁和东帝汶珊瑚礁砂为研究对象开展了原级配大动三轴试验分析，建立了基于抗液化强度（cyclic resistance ratios，简称CRR）与相对密实度Dr关系液化判别方法，并通过离心机振动试验进行对比分析。结果表明，当采取相同地震动工况时，由动三轴试验产生的超孔压比相比模型试验超孔压比大；当持时增加到30周时（对应震级8级），土体液化深度达20m，有效证明了珊瑚礁砂场地遭遇强地震动时具有液化潜在风险。此外，通过液化判别计算，验证了基于CRR-D_r关系的液化判别方法准确率达82.5%，且判别不一致工况的判别结果偏保守，进一步验证了此方法可应用于工程抗液化设计。
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粗粒土动三轴测试系统(DYNTTS 300mm)与常规系统对比
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根据饱和砂土-结构相互作用振动台试验的相似性要求，对饱和砂土的相似性要求进行探讨，提出以机制砂作为通用的饱和砂土模型材料。通过动力三轴分级循环加载试验，研究饱和机制砂模型土的最大动剪切模量G_(max)、动剪切模量比G/G_(max)-γ曲线、阻尼比λ-γ曲线、孔压比r_u-ΔW曲线的变化范围，得到其动力本构模型参数随有效粒径d_(10)、不均匀系数C_u、曲率系数C_c和相对密度D_r的变化规律和拟合公式，并根据相似要求和拟合公式分不同情况给出饱和机制砂模型土的配制方法。与文献中多种原型砂土的相似性分析表明，饱和机制砂模型土可以对大部分原型砂土有效实现动力特性相似和液化特性相似，证明其广泛适用性。
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松砂极易液化,微小的应力状态变化也会影响其液化特性.基于多向循环单剪试验,采用松砂作为试验材料,开展不同静剪应力大小,方向和复杂剪切路径下的循环单剪试验,研究复杂初始应力状态下松砂循环单剪特性,得到以下主要结论:(1)随静剪应力比增大,试样剪应力峰值增大,第1个循环内孔隙水压力增量变大,试样更易液化;初始静剪应力大小对孔隙水压力的影响在剪切初期更显著.(2)随初始静剪应力和动剪应力主轴之间夹角增大,试样在X方向的剪应力峰值减小,试样孔隙水压力加速增长,在第1个循环以及最后1个循环内孔隙水压力增量变大,循环间差值增大,试样更易发生瞬时液化.(3)8字形剪切路径试样的应力-应变滞回圈面积最大,每个循环消耗能量最多,圆形剪切路径次之,直线剪切路径最小.复杂剪切路径会在剪切开始时诱发孔隙水压力的突然增加,加大各循环中孔隙水压力的增量,试样更易液化.(4)影响松砂液化因素的排序为:初始静剪应力与动剪应力夹角,剪切路径,初始静剪应力大小。
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巷道开挖应力旋转路径下弱胶结软岩剪应力–应变及非共轴特性研究
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刘家顺; 朱开新; 左建平; 王来贵; 生彦涛; 孙铠洋
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为探究巷道开挖引起的主应力旋转路径演化规律及其诱发的岩体变形问题，以弱胶结软岩巷道为工程背景，建立弱胶结软岩巷道开挖扰动数值计算模型，研究巷道开挖诱发的围岩主应力大小和方向演化规律，确定开挖扰动旋转应力路径试验加载状态参数。开展弱胶结软岩空心扭剪试验，研究9种开挖扰动应力旋转路径下弱胶结软岩剪应力–应变–掘进距离空间曲线特征及(σ_z-σ_θ)-2τ_(zθ)应力平面内的非共轴角变化规律。结果表明：随着巷道开挖，监测面位置巷道围岩底板、顶板和两帮的主应力大小和方向均发生显著变化，特别是在巷道2D范围内，发生了强烈的主应力方向旋转和应力量值突变。开挖扰动应力路径下巷道围岩剪应力–应变曲线呈现“V”，“Z”，“N”型发展形式。开挖扰动引起的主应力旋转造成了弱胶结软岩应变增量方向和应力方向的非共轴性，巷道底板、顶板和两帮扰动应力路径作用下，弱胶结软岩非共轴角最大值分别为52.8°，-22.3°和30.6°。研究成果将有助于揭示巷道开挖卸荷引起的主应力旋转路径下岩体非共轴塑性变形演化机制，提高地下工程设计水平以及灾害防治能力。
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为研究不同设防烈度下西吉黄土的动抗剪强度特征以及动-静强度之间的差异性，进行了室内动强度试验和直接剪切试验，分析动-静荷载对内摩擦角和黏聚力的影响。试验结果表明：黄土的动黏聚力C_d和内摩擦角φ_d随设防烈度的提高而呈下降趋势，砂粒含量高的黄土可能会出现黏聚力C_d小幅增加的情况。动荷载作用下的C_d，φ_d值均小于直剪所得结果，且C值差异比较明显。针对西吉黄土，给出了基于直剪试验的不同设防烈度下动强度参数获取方法。
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为探究循环加载频率f对珊瑚砂动剪切模量硬化和衰退特性的影响，采用不同f(0.01Hz、0.05Hz、0.1Hz、0.5Hz、1Hz)的分级和单级加载模式，开展中密、均等固结、应力控制的饱和珊瑚砂不排水循环剪切试验。珊瑚砂的孔压门槛剪应变(低于该应变不会产生超静孔压)和模量门槛剪应变(低于该应变不会产生剪切模量衰退)的大小基本相同，可统一称为门槛剪应变γ_(th),且γ_(th)值的大小不受f的影响。低应变(≤γ_(th))时，动剪切模量G随循环剪应变幅值γ_a的增大而增大，与施加的循环应力比(CSR)呈二次多项式关系，模量硬化指数δ_s最大可达1.2;高应变(>γ_(th))时，G-γ_a关系曲线不受f的影响，模量衰退指数δ_d可表示为γ_a的负幂函数；G随循环次数N增大而衰退的速率随f的增大而减小，与f相关的δ_d可表示N的显式表达式。
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采用饱和海相含细粒土砂开展固结不排水三轴剪切试验和轴向-扭转耦合循环剪切试验，基于临界状态理论，研究砂土状态参数与其液化特性的关系。研究结果表明：对于海相含细粒土砂，其临界孔隙比和归一化有效平均正应力具有很高的线性相关性；轴向-扭转耦合不排水循环剪切试验结果显示，循环应力比CRR相同时，状态参数ψ越大，液化振次N_L越小，根据研究结果提出砂土液化振次N_L的计算公式，N_L与ψ很好的满足指数函数关系。
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波浪荷载作用下饱和钙质砂孔压特性及累积损失能量试验研究
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钙质砂是一种海洋生物成因土，为我国南海岛礁吹填的主要材料。研究其动力特性对开发南海资源意义重大。实际工程中，钙质砂主要受到幅值和主应力方向均变化的波浪荷载作用，其作用效果与一般定轴剪切试验有较大不同。因此，利用空心圆柱扭剪仪模拟波浪荷载，开展一系列饱和钙质砂的不排水试验，重点研究循环应力比CSR和相对密实度Dr对钙质砂孔压特性的影响，并与石英砂对比分析，发现颗粒形态差异导致了两类砂土不同的孔压发展模式。同时，引入能量法，初步探究钙质砂累积损失能量变化规律。在此基础上，建立了考虑不同相对密实度的钙质砂孔压-累积损失能量模式。
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不同循环应力路径下饱和珊瑚砂超静孔压增长的改进应力模型
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为探究复杂循环加载下不同相对密实度Dr的珊瑚砂超静孔压ue增长特性，利用GDS空心圆柱扭剪仪对饱和珊瑚砂进行了系列循环应力主轴90°跳转的均等固结不排水循环剪切试验。试验表明，循环应力路径、应力水平和Dr显著影响饱和珊瑚砂ue增长模式；建立了适用于不同Dr和循环加载模式的超静孔压比ru表达式，引入单元体循环应力比USR作为表征复杂循环应力路径的应力指标，给出了模型参数λ1和θ基于USR和Dr的表达式。所建立的ru表达式对复杂循环加载模式下不同Dr的饱和珊瑚砂ru增长有较好的预测效果。文献中不同类型砂的试验数据独立验证了所建立的ru表达式的适用性。
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人们对循环加载频率f对饱和石英砂液化特性的影响已进行大量的不排水循环试验研究，但循环加载频率f对饱和珊瑚砂液化特性的影响尚未引起重视。为探究f对饱和珊瑚砂液化特性的影响，针对中密、均等固结的饱和珊瑚砂试样，开展了f=0.01～1.00 Hz、循环主应力路径90°跳转的系列不排水循环剪切试验。试验表明：孔压比ru和广义剪应变γg的增长速率随f增大而降低，到达初始液化所需的液化次数N_L随f增大而增大；不同循环加载方式引起的广义剪应变幅值γ_(ga)与峰值孔压比r_(umax)存在事实上的唯一性关系，且γga可表示为以r_(umax)为自变量的正切函数；f的增大会减弱试样的剪胀性。引入单元体循环应力比USR作为施加于试样的循环应力水平指标，USR-N_L关系曲线随f的增大而移向右上侧，不同f的USR-N_L关系曲线均服从相同形式的负幂函数。这意味着饱和珊瑚砂的抗液化强度随f的增大而增大。
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刘家顺; 朱开新; 蔡燕燕; 任钰; 生彦涛; 刘页龙
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为探究岩土材料的各向异性与应力方向性力学行为，以辽西风积土为研究对象，利用空心圆柱扭剪仪(GDS-SSHCA)开展主应力方向角分别为0°，15°，22.5°，30°，45°，60°，67.5°，75°和90°的定向剪切试验，研究不同大主应力方向作用时风积土剪应力–剪应变曲线变化规律和各向异性强度特征。试验结果表明：当α≤30°时，土体的剪切强度随着α的增大而增大；当α>30°时，土体的剪切强度随着α的增大而减小。不同大主应力方向定向剪切时风积土试样强度存在显著的各向异性。在试验结果的基础上，基于等效应力思路，采用组构–应力坐标变换，综合考虑应力、组构的大小及应力–组构的方向关系，建立风积土的等效修正各向异性Lade-Duncan准则(EL-D准则)并利用定向剪切试验结果验证所建立的各向异性准则的可靠性。结果表明，所建立的EL-D准则可以较好的描述应力诱导的风积土各向异性强度特征。研究成果可为岩土材料各向异性研究和风积土工程灾害防治提供科学支撑。
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地震、波浪引起排水或部分排水状态的饱和砂类土体应变的累积，会导致地表、海床和附近结构物的显著破坏，且饱和砂土排水循环加载的体应变增长与不排水循环加载的孔压增长存在定量的对应关系。通过对饱和珊瑚砂开展系列均等固结条件下排水循环剪切试验，探讨了初始相对密度D_r、循环应力路径及应力水平(CSR)对饱和珊瑚砂体应变发展特征的影响。试验结果表明，同一D_r和CSR下，残余体应变ε_(vd,ir)随短长轴比和在0°～90°时的椭圆倾角存在单调增长关系。不同D_r、循环应力路径和CSR下饱和珊瑚砂ε_(vd,ir)随循环次数N的发展曲线具有统一性，提出了两者的显式关系式。饱和珊瑚砂残余体应变极值(ε_(vd,ir))u与ε_(vd,ir)-N关系曲线的收敛速度与D_r、循环应力路径和应力水平密切相关。引入单元体循环应力比USR来表征不同循环应力路径和CSR下饱和珊瑚砂的ε_(vd,ir)，发现同一D_r下，(ε_(vd,ir))u与USR存在正相关线性关系，ε_(vd,ir)-N曲线的收敛参数C_(N1)与USR存在正相关线性关系，C_(N2)与USR存在负幂函数关系，即USR越大，ε_(vd,ir)-N曲线收敛越慢。相同USR下，(ε_(vd,ir))_u随D_r的增加而减小，ε_(vd,ir)-N曲线收敛速度随D_r的增加而变快。该研究提出的体应变模型为排水循环加载条件下残余体应变的发展机理提供了新的认识。
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珊瑚砂是海洋成因的碳酸盐土，碳酸钙含量大于90%,由于其赋存条件特殊，波浪与地震作用导致珊瑚砂的循环应力状态异常复杂。为探究复杂静、动应力状态下饱和珊瑚砂的不排水循环反应特性，利用GDS空心圆柱扭剪仪对南沙珊瑚砂开展不同固结条件下90°跳转循环应力路径的系列不排水循环剪切试验。试验结果表明：各向异性固结条件下，超静孔压u_e和广义剪应变γ_g的增长速率随固结方向角α_c的增大而显著增加，而随固结比k_c的增大而显著降低。在相同固结条件下，u_e和γ_g的增长速率随循环加载方向角α_σ的增大表现出先增后减的趋势。提出循环偏应力比q_a/S_(PT)(循环偏应力幅值q_a与不排水单调剪切试验得到的相变强度S_(PT)之比)作为循环应力水平指标，不同的固结条件和循环加载路径下，饱和珊瑚砂的抗液化强度曲线有唯一性，且q_a/S_(PT)与失效循环次数N_L呈负幂函数关系。结合修正的S_(PT)预测公式，以q_a/S_(PT)作为表征复杂静、动应力条件下抗液化强度指标更具简单且适用范围宽的优点。
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循环荷载作用下饱和砂土的超静孔压累积是导致土体液化的原因，将可液化砂土视为流体是一种较新的液化研究思路。通过循环应力主轴90°跳转和连续旋转的均等固结、不排水循环剪切试验，探究了不同循环加载方式下饱和珊瑚砂的液化流动特性，发现以初始表观黏度η0规准的表观黏度比η/η0与超静孔压比ru的关系受循环应力路径的影响显著，η/η0随ru的增大而渐进衰退；而平均流动系数■随ru的增长呈指数函数形式增大。循环应力比CSR (CSR=0.25～0.40)和循环加载频率f(f=0.1～1 Hz)对η/η0-ru和■-ru关系的影响均不敏感。不论循环应力主轴90°跳转或连续旋转，发现表观黏度梯度和平均流动系数梯度均随ru的增大呈现出先增后减的特征，其反转点的ru≈0.9，可视为饱和珊瑚砂由固态向液态转变的相变孔压比ruth，以相应的相变平均流动系数■规准的■的所有试验数据点处于一个窄带内，且■随ru增长服从指数函数关系。
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以碱渣为主固化剂，结合矿渣和电石渣对疏浚淤泥进行固化处理，开展不同固化剂掺量、含水率、围压和固结比等条件下固化淤泥的动三轴试验，研究动应力–应变关系、动弹性模量及阻尼比的变化规律及经验公式。研究表明：固化剂掺量增加和含水率降低可改善固化淤泥动力性质，增大动弹性模量、减小阻尼比，但当碱渣掺量高于40%时动弹性模量减小、阻尼比增大；围压和固结比增加使动弹性模量增大、阻尼比减小；从固化淤泥的动力性质和经济性来看，碱渣35%，矿渣10%，电石渣4%是较优的固化剂掺量。固化淤泥动应力–应变关系符合Hardin-Drnevich模型。基于Darendeli模型得到适合描述固化淤泥动弹性模量与应变关系的归一化曲线。在Hardin经验公式基础上，提出反映固化淤泥相对结构度的修正最大动剪切模量经验公式。固化淤泥最大动弹性模量为86.96～157.23 MPa，接近或超过了一般固化土的下限值，用作工程填料时具有良好的动变形性质。
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针对砂土弹性模量的各向异性，利用安装在试样上的竖向和水平向弯曲元波速传感器，研究了不同应力状态下丰浦砂试样不同方向的压缩波（P波）和剪切波（S波）波速特征，确定了表征砂土纵观各向异性的弹性刚度矩阵，并探讨了砂土试样中波速各向异性程度随应力状态的演化规律。研究结果表明：在等向应力固结下，丰浦砂试样中不同方向的波速均与围压呈幂函数关系，且存在明显的初始各向异性，试样中沿水平向传播的波速小于沿竖直向传播的波速；在三轴压缩不等向应力固结下，沿竖向传播的弹性波速随竖向应力和水平向应力比值的增加而增加，沿水平向传播的弹性波速随应力比的增加先保持不变后衰减。随着应力比的增加，砂土试样中应力修正后波速的各向异性程度先变化不大后逐渐加剧，这一现象与砂土微观组构的演化有关。
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钢桩和钢制吸力基础广泛应用于海洋工程，土体与基础结构界面力学特性决定着其承载能力。通过饱和砂-钢界面排水剪切试验，揭示了颗粒级配、表面纹理和法向边界条件对界面剪切特性的影响规律。研究表明：由于颗粒剪切方式和孔隙水压力消散方式的不同，常法向应力（CNL）下剪应力-位移曲线出现明显的应变软化现象。变法向应力（VNL）下，界面剪切强度随法向应力的增大不断提高。对于光滑和凸起构造，界面摩擦角随不均匀系数Cu的增加基本呈线性增长。对于凹槽构造，界面摩擦角随Cu的增加而减小。饱和砂-粗糙度钢板界面剪切效能的发挥受水的影响显著，砂与钢板之间水膜的存在减弱了砂颗粒和钢界面的摩擦，使得界面摩擦性能不能完全发挥。
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高压三轴测试系统(HPETTS、HPTAS、VIS)
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针对三种不同粒径的单粒组冻结砂土开展三轴剪切试验，重点研究剪切过程中冻结砂土颗粒破碎演化规律及粒径对冻土颗粒破碎的影响。结果表明：冻结温度为-1℃和-2℃时，围压σ_3≥5 MPa情况下冻结砂土出现明显压融，并且在-1℃时由于局部快速压融导致冻结砂土出现抗剪强度低于未冻土现象；冻结砂土在剪切过程中出现颗粒破碎现象，颗粒破碎率随轴向应变增大持续增长，在高围压（σ_3≥5MPa）下甚至出现加速增长趋势；冻结砂土颗粒破碎率规律与未冻砂土不同，小粒组冻结砂土颗粒破碎率最大，该现象可能与冻土内部不同部位的冰晶作用有关。
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钙质砂是海洋钙质生物死亡后形成的一种具有丰富内部孔隙、低强度、不规则形状和易破碎的岩土材料。通过对钙质砂分别开展的等向压缩、常规三轴压缩、平均主应力为常数的三轴压缩、减压的三轴压缩和等应力比加载5种试验，探讨了不同应力路径下钙质砂的力学及变形特性。试验结果表明应力路径对钙质砂的抗剪强度和变形特征具有重要影响。钙质砂在等向压缩条件下具有明显的各向异性特征；常规三轴压缩试验条件下，密实钙质砂呈现低压剪胀、高压剪缩的变形特征，且峰值强度与初始固结压力之间呈幂函数关系；平均主应力为常数的三轴压缩试验中，增加偏应力会引起试样的体变；与常规三轴压缩试验不同，在减压的三轴压缩试验中，应力-应变关系曲线均表现为应变软化；而等应力比加载试验中，试样基本处于弹性状态下，且轴向应力与轴向应变之间呈幂函数关系。试验结果还发现钙质砂的切线泊松比不仅要考虑钙质砂的变形和应力状态等的影响，还要考虑应力路径的影响。不同应力路径试验条件下峰值应力比大小顺序与最大体变大小顺序不受初始固结压力的影响。钙质砂的峰值内摩擦角均随着初始固结压力的增大而减小，大致与初始固结压力的对数呈线性函数关系。
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为更深入认识岩石黏弹性力学行为，建立了改进的Maxwell模型，以砂岩蠕变试验结果为依据，检验了模型的可行性，并在此基础上，提出了获得不同加载时刻该模型参数的方法，对采用该法得到的结果进行拟合及敏感性分析。研究结果表明，改进的Maxwell模型可以描述砂岩黏弹性特性，且弛豫时间对应力水平较为敏感，而分数阶导数恰恰相反；分数阶导数与岩石内裂纹发育情况呈正相关；岩石稳态蠕变变形过程就是由黏弹性过渡到弹黏性的过程；分数阶演化方程中，系数a主要调控分数阶导数衰减速率，系数b反映分数阶导数衰减方式。该研究成果为明确模型参数物理意义，揭示岩石蠕变全过程提供了参考。
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GDS设备在全球范围内应用日益广泛，欧美、韩国、印度及台湾等地实验室近年批量引入GDS设备，韩国的SA Geolab一次性购买152套GDSTAS(含弯曲元和局部应变传感器）彰显了其对GDS技术的高度重视与信任。我们诚挚期望国内外用户加强交流，探索GDS设备的最佳应用实践，充分挖掘其科研潜力，为土木工程行业发展提供助力。
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