高应力卸载后，砂土水平刚度反超竖直方向

深埋土层承受过很高的上覆压力，开挖卸载后，水平应力和刚度会怎样变化？以往试验大多停留在1 MPa以下，很少同时测应力与刚度各向异性，对易破碎的砂更缺数据。

湖南大学、同济大学的团队改装了一台侧限压缩仪：侧壁装水平力传感器，上下和侧面装弯曲元，能同时测静止土压力系数和水平面、竖直面内的小应变剪切刚度（两者之比下称刚度比）。试样为级配相近、颗粒强度依次降低的硅砂、方解石砂和珊瑚砂，相对密实度24%和60%，共30个，加载到0.5–2.5 MPa五个水平后卸载。

几个结果：

① 珊瑚砂有拐点。硅砂和方解石砂几乎不破碎，加载时这两项指标单调下降；珊瑚砂却先降后升，拐点约在1.0 MPa（相对密实度24%时，静止土压力系数从0.45降到0.34，再回升到0.43）。筛分显示回升前已有明显颗粒破碎，相对破碎指数最高达8.9%。

② 卸载时水平应力被“锁住”。三种砂卸载时静止土压力系数和刚度比都呈指数增长，与可破碎性无关。相对密实度24%的方解石砂从2.5 MPa卸到60.8 kPa，静止土压力系数从0.37涨到7.31，刚度比从0.54升到1.26。作者归因于颗粒间的咬合，水平应力释放得比竖向慢。

③ 刚度各向异性翻转。从不低于1.5 MPa的最大应力卸载后，三种砂的刚度比都超过1.0，水平面内的剪切刚度反超竖直面。

④ 经验公式要重新标定。经典的静止土压力系数–超固结比公式在超固结比超过2后明显低估，作者加一个参数作了修正；另两个经验式可用，但建议按具体砂土和应力历史标定。

试验为干燥重塑砂、单次加卸载。做深基坑、隧道等大卸载工程的同学值得细读，作者已公开全部试验数据。

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内容来自 Transportation Geotechnics
第一作者：Yuhan Yang（湖南大学土木工程学院）
通讯作者：Chao Zhang（湖南大学地下空间开发先进技术与智能装备湖南省工程研究中心）
原文 DOI：10.1016/j.trgeo.2026.102417