近年来，城市地下空间趋于密集化、立体化，基坑开挖所面临的变形控制挑战愈发突出。既有规范如《城市轨道交通结构安全保护技术规程》（DB33/T1139－2017）和《既有轨道交通盾构隧道结构安全保护技术规程》（T/CCES 36－2022）等，也明确提出须控制地层卸荷影响范围以避免基坑下方既有隧道变形超限。明确基坑坑底土体卸荷响应规律对预测基坑底扰动区深度和控制既有地下结构变形具有重要意义。
既有土单元体试验结果表明，竖向卸荷下土体表现出三阶段回弹变形规律，且存在两个卸荷比特征值：临界卸荷比Rcr和极限卸荷比Ru。当卸荷比达到特征值时，土体力学特性和回弹响应会发生明显变化。基于上述土体卸载回弹规律，可根据土体卸荷状态将基坑底地层分为强扰动区、弱扰动区和稳定区（图1），进而为实际工程提供指导。
本文基于改装固结仪（图2）对福建标准砂（松砂Dr=30%和密砂Dr=75%）和福州粉质黏土开展了多组竖向卸荷试验，试验重点关注卸荷下土体的回弹量、回弹模量等力学参数的变化规律，其他物理特性如剪切波速、侧压力系数也被记录和分析。此外，本文还总结归纳了现有卸荷试验中各类土体的卸荷比特征值及其判定方法，并确定了试验土体的临界卸荷比Rcr和极限卸荷比Ru。
试验结果表明，竖向卸荷试验中土体回弹变形表现出三阶段变化规律（部分结果见图3）。根据各阶段“拐点”确定福建标准砂和福州粉质黏土的临界卸荷比Rcr均为0.20，极限卸荷比Ru分别为0.70和0.80。卸荷比R小于临界卸荷比Rcr时，土体响应可以忽略不计。卸荷比R大于极限卸荷比Ru时，土体归一化回弹变形、侧压力系数快速增加，回弹模量、剪切模量显著弱化。
此外，试验观测到卸载过程中土体内部会累计残余应力，显著影响实际应力水平。试验加卸载过程中土骨架所处状态如图4所示。当卸荷比大于极限卸荷比Ru后，土体密实度降低，结构性弱化，土结构体系达到临界荷载。细观上表现为土颗粒发生位移和旋转，颗粒间接触点减少、接触力（法向力Fn和切向力Fs）下降。
最后，本文总结归纳了现有卸荷试验中各类土体的卸荷比特征值，统计案例包括不同地区黏性土、粉土、砂土、泥炭土和冲填土。实际基坑工程可基于土体极限卸荷比Ru和临界卸荷比Rcr预测坑底强扰动区（松动区）和弱扰动区（土拱区）范围，为控制基坑下方既有地下结构变形提供参考。
图4 加卸载下土体应力状态示意图
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