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在基础建设大力发展的今天，土体强度的测试新技术的开发研究显得尤为迫切和重要。尤其是处在国家中部崛起战略中心的武汉地区，更是工程数量越来越多，工程规模越来越大，作用的荷载大而复杂，而可供利用的土地资源却越来越少，可供选择的余地越来越小。在实际工程设计中，目前由于大多数工程均建设于武汉地区长江一级阶地上，其土体独特的二元结构导致应力场的复杂性和原位测试技术的局限性，而且该类型地层中软土体的抗剪强度和变形模量等力学参数往往决定了工程的成败，因此在实际工程设计与施工中，该层土体的力学参数，或者被保守低估、或者采用地区的经验指标，这样就造成了建筑物的基础地基加固处理，下部结构、基础建设的费用占整个工程预算的比重很大，有的甚至超过上部结构的投入。因此，对长江一级阶地二元结构中软土力学参数的准确评价直接关系到工程建设的安全以及总投资的大小。
土工参数的获取，尤其是地质与岩土工程中必不可少的变形与强度参数均来自于土工试验，土工试验是土力学的基本内容，试验土力学目前已成为土力学的重要分支。广义的土工试验包括室内试验、原型测试、模型试验和原型监测等，土工试验在岩土工程及在土力学的发展中，均占有相当重要的地位。随着科学技术的发展及国际化程度的提高，特别是电子计算机的普及，多样化、高度化的设计计算方法已经成为现实。可靠度设计方法、极限状态设计方法、基于应变设计方法等对输入数据提出了更高的要求。遗憾的是，对于长江一级阶地软土的输入参数与高度化的设计计算方法、计算精度极不相称。土的试验参数精度不高、原状土体难于获取，因此结果带有很大的经验性，而且土的强度参数和变形参数是由精度相异的不同的试验方法得出的，难以系统地评价土的力学参数的概率统计特征。
当前的工程设计与计算方法，迫切要求土的输入参数的精度必须与其计算精度相协调。否则，多数的计算结果也只能是个半定量的、经验性的结果。为获取高精度土体的力学参数，国内、国外都非常注重原位试验方法的开发和应用研究。并且除了这些比较成熟的试验方法外，国外更注重新测试技术的研制，以及试验的机理分析和数据解析。在国内，推求土的抗剪强度的原位试验手段，常见的有十字板剪切试验和静力触探试验，包括引进的荷兰锥试验。在推求土体的变形模量原位试验中，旁压试验和平板载荷试验非常普及。但是，原位试验在我国广泛应用只有十余年的时间，试验规程的制定是最近十来年的事，有些原位试验规程至今还没有制定出来。在经过一段时间的飞速发展之后，似乎处于一种停滞的状态。
本文结合国家自然科学基金项目(No.40572152)《易扰动土的变形与强度测试机理研究》，基于自主研发的自钻式原位旁压剪切仪(SBISP)能获取软土原位变形及强度参数的优点，初步解决了长江一级阶地中软土难以采取原状土而不能准确地获取力学参数的难题，进一步从理论上分析在垂直应力(膨胀)加载、垂直应力和剪切应力复合载荷作用下，准确求取软土的变形参数和抗剪强度的机理及一次试验就能够获得具有精度高的多个土体的力学参数的可行性。同时将测试结果与多项常规试验结果和区域经验进行对比分析，得出复合多级加载应力历史与土体强度特征之间的相互影响关系，总结武汉长江一级阶地中第四纪软土变形与强度规律，并从现场试验、室内试验及有限元数值模拟技术等方面对SBISP测试结果进行了验证。本文的主要研究内容及相关的结论主要包括以下方面：
1.SBISP独特的结构与加载方式，能够一次试验同时获取软土的变形与强度参数。
(1)SBISP可以看作是测定变形模量的旁压试验和测定抗剪强度的直剪试验的一种组合试验方法由自钻式掘进系统、测定器系统、加载系统、量测系统和数据采集系统等组成。
SBISP在充分发挥原位试验的基础上，积极吸收、融合了室内直剪试验方法的优点，同时采用自钻式钻进技术，尽可能减少了对土体的扰动，为获取高精度的力学参数提供了基础。由于它是一种在钻孔内的测试技术，所以还能够获得土层中不同深度的力学参数。
(2)SBISP独特的多级加载方式，能够同时测定在径向压力和竖向剪切应力作用下的径向压力、径向位移、竖向剪应力、竖向剪位移，根据对应关系，能够一次试验同时获取土的变形与强度参数。
2.SBISP多级加载方式获得的变形与强度参数，在允许的误差范围内可以直接作为土的变形与强度参数。
(1)根据现场测试结果及与室内试验和经验统计结果的对比，SBISP获取土的变形模量与室内土工试验获得的压缩模量Es较为一致。
(2)SBISP能较精确地获取土的抗剪强度参数c、φ值。在SBISP现场试验中，实际剪切面随着径向荷载的增大而增大(室内试验则忽略这种影响)，但计算各试件的平均剪应力时，则没有考虑这一影响，均按统一的试件底面积来计算。这样，在较大的垂直荷载作用下，试件计算出的剪应力值就会偏大，而导致τ～σ曲线的斜率偏大，致使现场试验结果c值比室内试验偏小，而φ值偏大。
3.相同加载方式下的室内多级三轴试验试验结果证明，SBISP多级加载方式能够同时获得土的变形与强度参数。
在多级三轴试验过程曲线中可看到，在同一级围压和轴向力作用下，主应力差随着应变增大而逐渐增加；在前一级剪切荷载作用下土样剪应力达到峰值后，施加新一级围压并进行新一级的剪切，新一级的主应力差变化规律与剪切峰值达到之前的变化趋势一致，说明剪切峰值达到后施加更大的围压，剪切(潜在)破坏面上会产生新一级围压下的抗剪强度。这一结论验证了多级三轴试验原理，也为SBISP多级加载方式提供了理论依据。
4.通过有限元方法分析SBISP多级加载过程中的应力、应变和塑性区的变化趋势，对计算结果进行了分析，并将其与SBISP的实测数据进行对比，进一步验证了SBISP测试结果的可靠性和有效性。