近年来,我国各地都在进行大量的地下空间开发与建设,且规模也越来越大。对基坑、隧道等地下工程的变形预测与控制变得越来越重要,周边环境的保护也越来越严格。大量实测数据表明地下工程周边土体的应变处于小应变状态,土体的小应变特性在地下工程分析中发挥越来越重要的作用。上海浅层软黏土具有高含水率、高压缩性和低承载力等特点,虽然土体的力学特性研究由来已久,但是软黏土在小应变状态下的力学特性还缺乏系统研究。研究上海浅层软黏土在小应变状态下的强度和变形规律不仅具有显著的科研价值,也具有实际的工程意义。本文通过一系列室内试验系统研究上海浅层软黏土小应变力学特性,分析总结上海软黏土在小应变到大应变整个应变范围内的强度和变形规律,并利用三个小应变本构模型对试验结果进行模拟,得到适合上海软黏土的本构参数。主要研究内容包括以下方面:1.开展一系列室内试验(标准固结试验、三轴固结不排水剪切试验、加载-卸载-再加载三轴试验),研究上海第(2)～(6)层软黏土在大应变范围内的压缩和剪切特性。标准固结试验结果表明,第(4)层淤泥质黏土相具有较强的结构性,固结曲线呈现三段。三轴试验结果表明:第(2)层粉质黏土、第(5)-2层粉质黏土和第(6)层粉质黏土表现出明显的剪胀性,土层处于超固结状态。2.采用改进的小应变三轴仪对上海第(2)～(6)层软黏土进行小应变三轴压缩和拉伸试验,得到了各层黏土在小应变到大应变状态下刚度和变形规律,以及各层黏土的初始剪切模量和模量的衰减规律。试验结果表明,不同土层的试样,剪切模量随着应变的增加呈现非线性衰减的变化规律;在非常小应变状态下,剪切模量不随应变的变化而变化,是一个常数值,即初始剪切模量;在小应变状态下,剪切模量随着应变的增加而急速下降;在应变较大状态下,剪切模量随着剪应变的增加而下降缓慢。对模量进行归一化处理发现,不同土层的模量衰减规律与初始剪切模量无关,与土体的应力状态和超固结性有关。3.介绍了三种小应变本构模型,包括HS-Small模型、Hardin&Black模型和非线弹性本构模型(Ramberg-Osgood模型和HardinDrnevich模型)。通过对上海软黏土小应变试验数据的模拟,确定适合上海软黏土的本构参数。其中,HS-Small模型共有13个本构参数,通过模拟获得参数取值,为上海地区基坑数值分析参数取值提供参考。Hardin&Black模型用来计算初始剪切刚度,用来对小应变试验得到的初始剪切刚度进行模拟。Hardin-Drnevich模型表示剪切刚度随应变的变化规律,通过对上海软黏土小应变到大应变状态下剪切刚度随应变衰减规律曲线进行模拟,得到刚度与应变的理论关系式。