波浪作用下海底隧道氯离子侵蚀劣化时变分析
张治国1, 2, 3, 4, 5，叶 铜1，朱正国2，pan y t5，吴钟腾4
(1. 上海理工大学环境与建筑学院，上海 200093；2. 石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室，河北 石家庄 050043；3. 国家海洋局北海预报中心山东省海洋生态环境与防灾减灾重点实验室，山东 青岛 266061；4. 自然资源部丘陵山地地质灾害防治重点实验室，福建省地质灾害重点实验室，福建 福州 350002；5. 新加坡国立大学土木与环境工程系，新加坡 119077)
摘 要：浅水区海底隧道处于复杂波动水力环境中，既有理论研究一般只在静水环境中计入氯离子自由扩散对隧道衬砌的侵蚀作用，而较少考虑海洋波浪力对衬砌结构腐蚀的促进作用。首先采用适用于浅水区的stokes二阶波浪理论确定了海床表面的波浪压力，基于biot固结理论获得了隧道衬砌周围的水压响应；接着利用改进的fick第二定律同时考虑水压和浓度梯度驱动下的氯离子扩散，并采用指数型强度劣化模型描述服役时间内衬砌混凝土的劣化效应；最后结合波浪作用下衬砌氯离子侵蚀效应进行了海底隧道衬砌承载力计算，并将理论解析解与数值模型和既有的试验结果进行了对比，获得了较好的一致性。结果表明，忽略动态波浪压力对衬砌混凝土中氯离子渗流的促进作用，将低估衬砌混凝土内部的氯离子扩散速度，随着波浪周期增加，衬砌内部氯离子侵蚀入渗的最大深度明显增大；而不考虑衬砌强度劣化效应会明显高估隧道结构的服役寿命，不利于海底隧道服役期间的安全储备。
关键词：海底盾构隧道；stokes二阶波；氯离子侵蚀；衬砌劣化；时变解析
瑞利波作用下缓倾场地流滑大变形的sph数值模拟
李云屹，王 睿*，张建民
(清华大学水利水电工程系水沙科学与水利水电工程国家重点实验室，北京 100084)
摘 要：地震可能导致土体弱化甚至液化，从而在倾斜场地引起流滑变形，一般认为在缓倾场地中这种变形相对有限。然而，在2018年苏拉威西地震中，3°以内的缓倾场地却出现了数百米的大变形。已有的模型试验与数值计算大多只考虑了剪切波的作用，无法再现和解释这一现象。通过光滑粒子流体动力学法（smoothed particle hydrodynamics，sph）开展数值模拟，发现瑞利波对流滑大变形有显著影响。模拟使用hbp（herschel bulkley papanastasiou）流变学模型模拟地基土，使用动力粒子边界（dynamic boundary particles，dbp）实现瑞利波的非一致输入，结合地理信息系统（geographic information system，gis）进行三维建模，计算并对比分析了瑞利波和剪切波输入下balaroa缓倾场地的变形特征，解释了2018年苏拉威西地震balaroa滑坡的成因。
关键词：瑞利波；光滑粒子流体动力学法；流滑；大变形；数值模拟
变分极限平衡法对土质边坡稳定性的精确分析
周凤玺1, 2, 朱顺望1, 梁玉旺1, 赵文沧1
(1. 兰州理工大学土木工程学院，甘肃 兰州 730050；2. 兰州理工大学西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心，甘肃 兰州 730050)
摘 要：基于变分法和极限平衡法的基本原理，对土质边坡的稳定性分析进行了理论研究。首先，通过极限平衡法建立了问题的基本平衡方程，通过引入拉格朗日乘子构造出约束条件下等周问题的辅助泛函；其次，联合欧拉方程得到了以潜在滑动面、滑面正应力、滑动体内力、安全系数以及拉格朗日乘子为基本未知量的一阶常微分方程组，并通过引入辅助变量将边坡稳定性分析转化为固定边界条件下的两点边值问题；最后，利用打靶法对算例进行了数值求解，得到了滑动面位置、滑动面上正应力分布以及边坡稳定性系数的精确解答，并与条分法和有限元强度折减法得到的结果进行了比较，验证了所提方法的有效性。分析结果表明，提出的土质边坡稳定性分析方法可有效避免传统计算中对滑面位置的搜索优化过程，能精确得到边坡滑面形状、滑面上的法向应力以及条间力分布，可为边坡的稳定性分析提供科学合理的计算方法。
关键词：均质土坡；稳定性；变分极限平衡法；打靶法
盾构隧道施工期管片错台影响因素研究
肖明清1, 2，封 坤3，周子扬3，刘伊腾3，鲁志鹏1, 2
(1. 中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北 武汉 430063；2.水下隧道技术湖北省工程实验室，湖北 武汉 430063；3. 西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室，四川 成都 610031)
摘 要：为分析盾构隧道施工期各因素对管片上浮错台的影响，基于盾构隧道施工期的受力模式拟定了隧道直径、围岩条件、覆土厚度、浆液凝固时间、浆液密度、盾构掘进速度及盾尾间隙等7个主要影响因素，分别建立了盾构隧道施工期上浮分析模型与管片错台量计算模型，分析了施工期各因素影响下盾构隧道上浮错台量的变化规律。进一步地，结合现场监测试验结果，验证了施工期管片上浮错台的现象与规律，得出主要结论如下：①地层刚度减弱、浆液密度增大、浆液凝固时间增长、隧道埋深减小、隧道掘进速度提高、盾尾间隙增大及浆液凝固后刚度减小将加剧施工期管片的上浮错台。②隧道直径增大使管片上浮量增大，但与管片错台量的相关性不大。③管片上浮时，管片环间接触摩擦与环间螺栓将起到抗剪作用，控制错台的发展。④减小浆液浮力、增大管片环间连接刚度、增强地层约束、缩短流体段长度可减小施工期管片上浮错台。⑤提出计算错台量的方法可对管片接缝防水设计提供依据。
关键词：盾构隧道；管片衬砌；同步注浆；隧道上浮；环间错台
加载条件下浅埋盾构隧道承载状态定量判定方法
刘学增1，李 振*1，赖浩然1，桑运龙2,3，杨学良1
(1. 同济大学土木工程学院，上海 200092；2. 上海地下基础设施安全检测与养护装备工程技术研究中心，上海 200092；
3. 上海同岩土木工程科技股份有限公司，上海 200092)
摘 要：沿海地区往往地层起伏较大且软硬不均，由于地层抗力的差异导致盾构隧道结构承载状态存在较大区别，为此，通过1∶5精细化模型试验，结合数值模拟研究了不同地层条件下错缝拼装盾构隧道结构承载状态的差异和结构承载状态定量判定方法。研究结果表明：①竖向荷载作用下结构在试验加载过程中依次发生拱顶管片开裂、拱腰纵缝外侧明显张开、拱顶纵缝外侧混凝土挤压开裂、拱腰外侧和拱顶内侧钢筋屈服、拱底螺栓屈服；②淤泥层、黏土层和填砂层的管片结构承载演化过程均存在6个关键节点，但不同地层在管片裂缝、接缝张开、钢筋受力、螺栓受力等方面存在差异；③根据管片损伤程度将结构承载状态分为4个等级，确定了各等级对应的竖向收敛和剩余承载力控制值。以粉质黏土层为例，各等级的竖向收敛控制值为2.0‰d，3.9‰d，15.3‰d，剩余承载力比例控制值为88.0%，76.9%，19.7%。研究结论可为沿海城市地铁服役状态的评估提供参考。
关键词：盾构隧道；承载状态；模型试验；数值模拟；定量判定方法
盾构输水隧洞单层衬砌结构承载变形特性研究
莫键豪1，唐欣薇*1，严振瑞2
(1. 华南理工大学土木与交通学院，广东 广州 510640；2. 广东省水利电力勘测设计研究院有限公司，广东 广州 510635)
摘 要：针对华南地区盾构输水隧洞单层衬砌结构开展原位试验研究，揭示了该结构在真实地层条件下承受内压的受力变形规律，并采用三维有限元模型针对不同围岩条件对单层衬砌结构承载变形特性的影响开展进一步研究。结果表明：在内压作用下，单层管片衬砌结构呈现“横椭圆”变形且向外膨胀趋势，接缝张开量和螺栓应力随内压增加而增大；v类围岩中的单层管片衬砌输水隧洞应综合衬砌收敛变形和螺栓应力判断结构是否达到正常使用极限状态，而iv类围岩中的则以螺栓应力为结构达到正常使用极限状态的控制因素；随着围岩力学性能的提高，围岩分担内压的效果增强，能提高结构的内压承载能力；v类围岩中的单层管片衬砌输水隧洞内外压差不宜超过0.15 mpa，iv类围岩中的内外压差则不宜超过0.25 mpa。
关键词：内水压力；管片衬砌；原位试验；数值仿真；受力变形
近接既有隧道盾构开挖面三维稳定性分析
刘英男1，雷华阳*1, 2，马长远1，管波涵1
(1. 天津大学建筑工程学院，天津 300350；2. 天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室，天津 300350)
摘 要：针对近接既有隧道条件下的盾构施工开挖面稳定性问题，采用数值模拟和三维理论分析方法进行深入研究。通过数值模拟手段获取了近接既有隧道的盾构开挖面破坏模式，据此提出了改进的三维旋转破坏理论模型。研究结果表明，近接既有隧道的盾构开挖面破坏模式主要受开挖面与既有隧道的相对水平距离（s/d）影响，当-1 < s/d < 0.5时，开挖面破坏模式呈截面为椭圆的对数螺旋体。提出的对数螺旋体 椭圆柱的三维破坏模型可以反映开挖面失稳扩展沿隧道纵向和横向的非均匀性，因而能够更准确地分析开挖面稳定性。参数分析表明，盾构隧道开挖面极限支护力对土体强度最为敏感，其次是隧道埋深和近接距离。在一定埋深和近接距离范围内（c/d = 2.0～3.0和d/d = 0.5～1.0），当土体黏聚力不变时，开挖面极限支护力随土体内摩擦角增加呈现先增后减的趋势，内摩擦角临界值约为11°～13°。
关键词：盾构开挖面；既有隧道；稳定性；破坏模式；理论模型
基于动态强度折减-改进矢量和法的边坡稳定性分析
王思源1，童小东*1, 2
(1. 东南大学土木工程学院，江苏 南京 211189；2. 东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室，江苏 南京 211189)
摘 要：在边坡稳定性分析中，极限平衡法与矢量和法均假定边坡失稳是由剪切破坏造成的，因此难以正确求解坡体上部存在拉裂区这类复杂边坡的安全系数，应用整体强度折减法虽能求得前述复杂边坡的安全系数，却难以搜索得到包含坡体上部拉裂区的完整滑动面。针对上述问题，采用动态强度折减法来搜索边坡滑动面，并提出了可兼顾边坡张拉破坏与剪切破坏的改进矢量和法，从而可更好地求解边坡稳定性问题。算例表明，应用所提出的方法不仅能搜索得到完整的边坡滑动面，而且求得的安全系数与整体强度折减法基本相同。所提出的方法适用于土质、岩质以及土岩组合等各类型边坡的稳定性分析，且受主滑方向、网格尺寸、模型尺寸的影响较小，有助于推动边坡稳定性分析方法的进一步完善。
关键词：边坡稳定性；张拉破坏；动态强度折减法；改进矢量和法
断层破碎带海底盾构隧道管片纵向沉降解析解及应用
付艳斌1, 2, 3，王福道1, 2，陆岸典4，张小龙5，洪成雨1, 3，肖 惠1, 2
(1. 深圳大学土木与交通工程学院，广东 深圳 518060；2. 深圳大学滨海城市韧性基础设施教育部重点实验室，广东 深圳 518060；
3. 深圳市地铁站绿色高效智能建造重点实验室，广东 深圳 5180603；4. 广东粤海珠三角供水有限公司，广东 广州 511458；
5. 上海隧道工程与轨道交通设计研究院，上海 200235)
摘 要：断层破碎带地层隧道沉降控制是海底盾构隧道建设的关键问题之一，隧道的不均匀沉降诱发管片环缝张开、错台、螺栓应力增大乃至接缝渗漏水等现象，严重影响隧道结构稳定和运营安全。针对断层破碎带地层海底盾构隧道纵向沉降问题，分析隧道穿越断层破碎带地层全过程，提出了归一化上覆荷载理论公式。通过泰勒级数公式将复杂上覆荷载在5%误差内简化为多段三次多项式函数，结合timoshenko梁理论推导建立了海底盾构隧道管片纵向沉降及内力系列解析解。最后结合工程实例对理论模型进行了验证。研究表明：断层破碎带内隧道的沉降曲线表现为激增段、缓增段和骤减段。断层破碎带倾角越大，断层破碎带与正常围岩界面附近不均匀沉降越大，断层破碎带对延伸侧1倍破碎带宽度范围内隧道的沉降影响较大；随着断层破碎带宽度的增加，断层破碎带范围内隧道的沉降峰值逐渐增大并趋于稳定，当断层破碎带宽度超过6倍洞径时，隧道的沉降峰值基本保持不变。研究结果可为断层破碎带海底盾构隧道纵向沉降计算和性能评估提供依据。
关键词：断层破碎带；纵向沉降；解析解；海底盾构隧道；timoshenko梁
考虑挡墙厚度基坑稳态渗流场的解析解
余 俊，李东凯，胡钟伟，郑靖凡
(中南大学土木工程学院，湖南 长沙 410075)
摘 要：对悬挂式考虑厚度挡墙支护下的各向同性土层中基坑的二维稳态渗流场进行了解析研究。根据对称性取基坑半截面，将周围土层划分为5个规则的区域，利用叠加法和分离变量法将5个区域内的水头分布表示为级数解的形式，结合区域间的连续条件得出基坑周围渗流场的显式解析解。将本文解析解得到的水头计算结果和挡墙上水压力计算结果与有限元软件进行对比，结果吻合较好，验证了本文解析解的正确性。将一维渗流、二维渗流中流网法以及不考虑挡墙厚度情况下和考虑挡墙厚度情况下本文解析解计算得到的挡墙上的水压力与有限元解进行对比分析，发现考虑挡墙厚度情况下本文解析解的计算结果最为精确，指出了其他几种解法的误差。最后对基坑渗流场影响因素进行了参数分析，基坑内侧宽度、不透水层顶面至挡墙底部距离、坑内水位、挡墙厚度等因素对基坑水头分布有较大影响，随着挡墙厚度增大，最大水力梯度降到挡墙底部，基坑外侧渗流场远场水头增大，挡墙底部水头明显减小。
关键词：二维稳态渗流；渗透各向同性；水压力；显式解析解；挡墙；总水头分布
不连续级配无黏性土渗蚀演变特征研究
张亮亮1, 2，邓 刚1, 3，陈 锐*1, 2，张茵琪3，罗之源1, 2
（1. 哈尔滨工业大学（深圳）土木与环境工程学院，广东 深圳 518055；2. 广东省土木工程智能韧性结构重点实验室，广东 深圳 518055；
3. 中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室，北京 100038）
摘 要：渗蚀是指土体内部细颗粒在渗流作用下克服粒间作用力逐步脱离，在粗颗粒骨架孔隙中发生迁移，并可能引起土骨架应力重分布和变形的侵蚀过程。利用自制局部孔压可测的三轴渗蚀装置，研究了细颗粒含量和相对密度对不连续级配无黏性土渗蚀行为的影响，并根据渗流沿程局部水力梯度的时空演变揭示了土体渗蚀发展的演变特征。结果表明：不连续级配无黏性土启动和破坏水力梯度随细颗粒含量/相对密度的增大而增大；相对密度越大侵蚀程度越小，且等向应力下相对密度增大到一定值后，土体会由渗流不稳定状态转变为稳定状态；土体渗蚀启动的内部表现是局部水力梯度的突变及渗流沿程上的不均匀分布。土体渗蚀导致细颗粒流失，土体孔隙比增大，在等向应力条件下，会引发体积收缩现象。
关键词：不连续级配无黏性土；细颗粒含量；相对密度；渗蚀；局部演变特征
基于分形维数特征的岩石介质气-水相对渗透率预测模型研究
孔德森1, 2，赵明凯*1, 2，时 健1, 2，滕 森1, 2
(1. 山东科技大学土木工程与建筑学院，山东 青岛 266590；2. 山东科技大学山东省土木工程防灾减灾重点实验室，山东 青岛 266590)
摘 要：相对渗透率是表征岩石介质两相流动特征的重要力学参数，如何快速有效地获取相对渗透率是当前研究的热点问题。采用分形方法将岩石孔隙等效为尺寸不规则的毛细管，基于动量平衡原理建立气-水两相流动的平衡关系式，开发了一种预测相对渗透率的分形解析模型。然后，基于孔径尺度和流动路径的迂曲度特征，研究了岩石的孔隙结构对两相流体渗流特性的影响。该模型得出的相对渗透率曲线与相关试验数据吻合程度高，验证了模型的合理性。研究结果表明：该模型相比于其他相对渗透率模型准确性更高。岩石的渗流特性与流体性质和孔隙结构有关，表征孔径尺度的分形维数df和迂曲度分形维数dt越小，两相流的渗透率越大，而dt的值增大会降低水相的相对渗透率，增大气相的相对渗透率。该模型无需使用任何经验常数计算相对渗透率，避免了数据处理的繁琐过程，可有效应用于页岩气开采等工程领域。
关键词：岩石；两相流；分形维数；动量平衡；相对渗透率
钢纤维改良土的分层冻胀试验研究
石荣剑1, 2，黄 丰1, 2，岳丰田1, 2，姬嘉骏1, 2，李逸辰3
(1. 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室，江苏 徐州 221116；2. 中国矿业大学力学与土木工程学院，
江苏 徐州 221116；3.徐州市建设工程检测中心有限公司，江苏 徐州 221003)
摘 要：水分迁移引起的分凝冻胀是土体冻胀变形的主要来源，而掌握冻结过程中水分迁移规律是揭示土体冻胀机理的关键。为探究钢纤维改良土抑制冻胀机理，利用改进的冻胀装置设计进行了独立补水条件下的分层冻胀试验，获得如下结论：冻结过程中试样下部的冻胀作用会引起上部未冻土的排水，冻结过程中0.5%掺量试样的中层与上层土体排水量分别占相应土体水分迁入量的1.22%和3.45%；掺入钢纤维可明显减小试样的补水量，相比于未掺钢纤维试样，0.5%掺量试样的中层和上层补水量可分别减小10.19%，17.87%；钢纤维掺量及长度的增加不仅可促进试样中水分排出，而且会抑制土体中冰透镜体生长，降低外部水分迁入量，从而减小试样冻胀率。研究结果表明，试样中掺入钢纤维后引起的排水效应及限制冰透镜体的生长过程，是钢纤维改良土抑制冻胀的主要原因。
关键词：人工冻结；钢纤维改良土；水分迁移；分层冻胀；室内试验
固相可降解土体多场耦合模型及有限体积法数值实现
陆世锋1, 2，冯世进*2
(1. 西安交通大学土木工程系，陕西 西安 710049；2. 同济大学地下建筑与工程系，上海 200092)
摘 要：固相可降解土体内部作用异常复杂，分析其水–力–热–化多场耦合行为对于解决相关工程问题具有重要意义。基于多孔介质基本理论，从可降解土体固液气三相系统的质量、动量及能量守恒出发，建立了考虑降解相变、液气运移、骨架变形、热量传递等过程的多场耦合理论模型。以液相压力、气相压力、组分质量分数、溶质质量浓度、温度、骨架位移和孔隙率为基本未知量，采用有限体积法对耦合模型控制方程进行数值离散，以顺序耦合的求解思路对耦合模型进行求解，并研发了相应的数值求解器。开展砂柱排水试验、多孔介质中溶质迁移和传热过程、可降解生活垃圾试验的模拟，验证了耦合模型及数值求解器的正确性。模型及程序有助于加深对可降解土体多场耦合模型控制方程建立、本构关系确定以及数值实现的理解，为相关可降解土体多场耦合模型建立奠定基础。
关键词：可降解土体；多场耦合；本构关系；数值实现；有限体积法
砂土中倾斜条形锚板法向拉拔承载特性研究
胡 伟1, 2，张翰林1, 2，孟建伟1, 2，刘顺凯2, 3，聂志红3
(1. 湖南科技大学岩土工程稳定控制与健康监测湖南省重点实验室，湖南 湘潭 411201；2. 湖南科技大学土木工程学院，湖南 湘潭 411201；
3. 中南大学土木工程学院，湖南 长沙 410083)
摘 要：锚板倾斜埋设时，倾角对承载特性的影响研究尚不充分，倾角与埋深耦合控制锚板承载机制的规律还不明确。基于模型试验和数字照相测量技术开展了砂土中倾斜条形锚板的承载特性研究，得到了以下4点认识：①锚板上拔承载因子nγ随埋深比增加呈先快后缓的增大趋势，直至趋于一渐近值，倾角越大，上拔承载因子增速越快。②承载力增长系数ki随埋设倾角增加表现为非线性增大，而随埋深比的增大则呈整体下降趋势，速率先快后慢，且埋深比越大，埋设倾角对拉拔承载力的影响越小。③锚周土体滑动面随埋深比和埋设倾角的演化可用椭圆来刻画，该椭圆的长短轴比随埋深比的增大而减小，两者之间可用幂函数来表征；埋设倾角对椭圆大小没有影响，将同埋深比水平锚板滑动面椭圆转动一定角度可得到倾斜锚板滑动面椭圆，该角度可表达为埋设倾角的二次函数。④采用等效路径法可将浅埋水平锚板拉拔力学模型推演至深埋倾斜锚板拉拔力学模型，使得在埋深和倾角全域内构建锚板拉拔力学分析模型成为可能。
关键词：条形锚板；上拔承载因子；承载力增长系数；滑动面；埋深比；倾角；椭圆
不同粒径比下含细颗粒砂土液化特性的试验研究
左康乐1, 2，顾晓强*1, 2
(1. 同济大学地下建筑与工程系，上海 200092；2. 同济大学岩土与地下工程教育部重点实验室，上海 200092)
摘 要：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crr15和小应变剪切模量g0的影响，两者均呈负幂数关系，且g0通过e*与crr15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crr15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。
关键词：液化；细颗粒；粒径比；等效骨架孔隙比；小应变剪切模量
强夯置换的ale法仿真与夯击参数研究
李 岳1，刘文俊1，蔡 靖*2, 1，戴 轩1，水伟厚3，董炳寅4
(1. 中国民航大学交通科学与工程学院，天津 300300；2. 民航机场智能建造与工业化工程技术研究中心，天津 300456；
3. 大地巨人（北京）工程科技有限公司，北京 100176；4. 大地巨人（广东）工程科技有限公司，广东 广州 510700)
摘 要：为揭示强夯置换动态变形特征与地基加固变化规律，将基于有限差分原理的ale法引入强夯置换仿真分析，建立三维ale法强夯置换动力分析模型，模拟单次夯击与连续强夯置换地基加固过程，分析不同夯击参数对高能级强夯置换加固效果影响并应用于工程实例。结果表明：ale法可描述碎石填料夯击流动变形，实现连续强夯置换仿真；回填碎石对夯击能吸收作用可削弱夯击地基加固效果，故采取“少填多夯”方式较合理；针对8000 kn·m高能级强夯置换，采用2.5 m夯锤直径有利于地基加固深度向下发展；夯锤高径比在0.3～0.5时能充分利用夯击能形成承载力均衡的复合地基结构，研究结论可为夯击参数比选提供依据。
关键词：强夯置换；ale法；静接地压力；置换墩；地基加固深度
基于渗透-环剪试验的三峡库区童家坪滑坡滑带土强度特性研究
苗发盛，赵帆程，吴益平*，孟佳佳
(中国地质大学（武汉） 工程学院，湖北 武汉 430074)
摘 要：滑带土对于滑坡的变形演化起到至关重要的控制作用，开展不同渗透条件下滑带土强度特性研究，对水库堆积层滑坡动态稳定性评价具有重要意义。针对目前在库岸堆积层滑坡滑带土渗透-力学特性方面研究薄弱的问题，以三峡库区童家坪滑坡滑带土为研究对象，采用 ars 环剪仪和自主研发的渗透-环剪耦合装置，开展了多种渗透条件下的环剪试验，研究了不同渗透循环次数、循环渗透压变化量、初始渗透压以及恒定渗透压作用下滑带土残余强度特性。试验结果表明：试样在渗透-环剪试验中易出现“应变软化”现象，并且随渗透循环次数的增加而愈发明显；渗透循环会显著削弱滑带土的黏聚力的大小；在相同剪切应力条件下，经渗透作用的各滑带土试样剪应力变化趋势基本一致，残余强度与渗透压呈负相关关系。研究成果揭示了不同渗透-环剪条件下滑带土力学强度弱化规律，为水库运行条件下堆积层滑坡力学机制研究提供了基础。
关键词：三峡库区；滑带土；环剪试验；渗透循环；残余强度
前期化学循环作用下石墨烯改性gmz膨润土持水特性
张小小1, 陈永贵*1, 2, 李昆鹏1, 叶为民1, 2, 王 琼1, 2
(1. 同济大学土木工程学院地下建筑与工程系，上海 200092；2. 岩土及地下工程教育部重点实验室（同济大学），上海 200092)
摘 要：高放射性废物深地质处置中，缓冲/回填材料在含盐地下水入渗及衰变热耦合作用下，可能遭受以盐化-淡化过程为主要形式的化学循环作用，从而影响其持水特性。针对中国首选缓冲/回填材料gmz膨润土，根据北山预选处置场地下水主要离子为na 和cl-，研究了前期nacl溶液循环作用下石墨烯改性gmz膨润土的持水特性。结果表明，当吸力低于150 mpa时，随前期化学循环次数增加，石墨烯改性膨润土的持水性能不断提升，而干密度对持水性的影响逐渐弱化；当吸力超过150 mpa时，持水性能受前期化学循环影响不明显。石墨烯改性膨润土的持水曲线具有明显回滞性，但回滞幅度随前期化学循环次数增加而逐渐衰减。化学循环次数增加使水分滞留土体内部不易排出，因而进气值和残余饱和度不断增大、过渡段斜率逐渐趋缓。在前期化学循环过程中，含盐量不断累积，循环次数越多，渗透吸力越大，对持水性能的影响越显著。
关键词：深地质处置库；石墨烯改性 gmz膨润土；持水特性；化学循环作用；盐化-淡化
气囊式框架地梁边坡支护结构力学性能分析
董建华1, 2，郭 瀚1, 2，何鹏飞1, 2，吴晓磊1, 2
(1. 兰州理工大学甘肃省土木工程防灾减灾重点实验室，甘肃 兰州 730050；2. 兰州理工大学西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心，甘肃 兰州 730050)
摘 要：针对地震、崩塌等自然灾害频发而导致的边坡失稳问题，提出了可快速应对抢险救灾工作的气囊式锚杆框架地梁新型结构，并阐述了该新型结构的工作机理。分析气囊框架地梁受荷时玻璃钢与气囊的受力特性，给出了气囊框架地梁承载力计算方法；结合气压传动和双层弹性地基梁理论，建立了气囊框架地梁-锚杆-土体协调变形的计算模型，给出了气囊式框架地梁在边坡支护施工阶段与工作阶段的力学效应计算方法。结果表明：①气囊式框架梁结构承载力主要由框架梁板厚、板材强度、气囊内压和高度决定，增加框架板厚、板材强度、气囊内压和高度可以提高结构承载力；②气囊式框架梁支护边坡存在施工和工作两个阶段，工作阶段位于坡脚处的框架梁剪力和弯矩出现较大的上升，设计时应作为最不利因素着重考虑；③支护设计时还应综合考虑支护效果、结构承载力和经济性给出设计方案，确保结构在实际抢险救灾中的可靠性、时效性和经济性。研究成果可在边坡快速支护中为新型结构的设计应用提供理论依据和指导。
关键词：气囊式框架地梁；边坡支护；双层弹性地基梁；承载力；协调变形
深部冲击地压煤层水射流割缝卸压参数优化研究
胡 阳1, 2，曹安业2, 3，秦续峰4, 5，薛成春2，郭文豪2，刘耀琪2，彭雨杰2
（1. 云南煤矿安全技术中心有限公司，云南 昆明 650000；2.中国矿业大学矿业工程学院，江苏 徐州 221116；3. 中国矿业大学江苏省矿山地震监测工程实验室，江苏 徐州 221116；4.山东新河矿业有限公司 山东 济宁 272499；5.内蒙古仲泰能源伊旗分公司，内蒙古 鄂尔多斯 017200）
摘 要：为确定深部冲击地压煤层高压水射流割缝卸压最优参数，采用数值模拟、理论推导剖析了高压水射流割缝卸压防冲原理，构建了钻孔间距、割缝半径等4个因素的参数优化理论模型，以某矿730采区集中巷为研究对象，基于动静载叠加原理，研究揭示了集中巷冲击地压机理，获得了各影响因素的理论参数值，并揭示了不同理论参数下应力、塑性区及冲击危险指数的异同。研究结果表明：各影响因素对高压水射流割缝卸压效果均有较大影响，且各因素之间存在显著的交互作用；采用卸压后平均垂直应力、弹性能密度、冲击危险指数及卸压成本为卸压参数的有效性及经济性指标，评估了不同参数卸压效果的优劣，获得该煤层物理力学性质下高压水射流割缝卸压最优参数；研究成果在730采区#3联络巷应用后，现场微震频次、总能量及微震空间集中度均大幅降低，为工作面安全回采提供了技术保障。
关键词：冲击地压；煤矿巷道；水射流割缝；参数优化；数值模拟
细颗粒形状和含量对钙质混合砂强度的影响试验研究
李 涛，赵洪扬，翁勃航，黄晓冀，张钟毓
(中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院，北京 100083)
摘 要：为研究不同细颗粒含量及形状对钙质混合砂力学特性的影响，采用角形石英粉和圆形玻璃珠作为细颗粒材料，按不同配比分别与钙质砂混合，通过环剪试验对钙质混合砂强度特性和破碎特征进行研究。结果表明：两种混合砂在中密状态下软化特性明显，软化系数随细颗粒含量的增加，呈现出先增大后减小的规律，在细颗粒含量为10%时达到最大值，细颗粒含量相同时，含玻璃珠试样的软化系数更大；钙质砂存在明显的表观黏聚力，并随着细颗粒含量增加而减小，含玻璃珠试样因嵌固咬合能力更低，其下降趋势明显大于含石英粉试样；纯钙质砂变形表现为剪胀，随着细颗粒含量增加，混合砂剪缩量逐渐增加，峰值强度、相对破碎率逐渐降低，含玻璃珠混合砂变化更为显著。
关键词：钙质混合砂；细颗粒含量；颗粒形状；抗剪强度；颗粒破碎
基于弱有限元法的渗流分析
何朝葵1，速宝玉2，盛金昌2，罗玉龙2
(1. 河海大学理学院，江苏 南京 211100；2. 河海大学水利水电学院，江苏 南京 210024)
摘 要：在坝、闸和堤防等水工建筑物的设计和运行管理中，渗流计算占有非常重要的地位。目前渗流分析的方法以一般有限元方法为主。在渗流分析时往往希望通过加密网格来追求更高精度的数值结果，但是由于一般有限元法属于协调有限元方法，它不适合处理混合剖分网格，加密网格容易导致计算格式不稳定、计算结果不收敛。而弱有限元方法是一种非协调有限元方法，用弱函数的弱梯度算子替代一般有限元方法变分式中的经典梯度算子，并在变分式中增加稳定子项，保证了计算格式的绝对稳定性，并且它适用于混合网格。对于同一剖分网格，弱有限元法的总体代数方程组的自由度远远比一般有限元方法的要大很多，为了降低弱有限元法的自由度，探讨根据弱有限元方法适用于混合剖分网格的特点，采用有针对性的混合剖分网格，运用弱有限元法求解渗流自由面和进行有防渗帷幕的闸基渗流分析，数值结果表明弱有限元方法能灵活处理混合剖分网格，并且计算结果具有高精度。
关键词：弱有限元方法；混合剖分网格；渗流；自由面；闸基
冲击荷载作用下冻土劈裂拉伸破坏特性试验研究
马冬冬1, 2, 3, 4, 汪鑫鹏2, 3, 张文璞2, 3, 马芹永1, 2, 3, 周志伟4, 张蓉蓉1, 2, 3
(1. 安徽理工大学矿山地下工程教育部工程研究中心，安徽 淮南 232001；2. 安徽理工大学土木建筑学院, 安徽 淮南 232001；
3. 安徽理工大学省部共建深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室，安徽 淮南232001；4. 中国科学院西北生态环境资源研究院
冻土工程国家重点实验室，甘肃 兰州 730000)
摘 要：冻土的动态拉伸强度和破坏特性在涉及冻土工程高效破碎和安全稳定性分析领域具有重要的参考价值。为研究负温和加载率对冻土动态拉伸性能的影响，利用铝质分离式hopkinson压杆试验系统开展了冻土的动态巴西圆盘劈裂试验，结合高速摄像系统，分析了温度和加载率对冻土动态拉伸强度、能量耗散和破坏模式的影响，探讨了冻土巴西圆盘的劈裂破坏机理及动态拉伸强度的影响因素。结果表明：冲击荷载作用下，冻结黏土和冻结砂土巴西圆盘试样均遵循中心起裂的破坏模式，试件破坏为沿轴向相对完整的两半；随着冲击气压的增加，两种冻土的加载率均呈线性增大；两种冻土达到动态拉伸峰值应力所需的时间在92～242 μs范围内；两种冻土的动态拉伸强度均存在明显的温度效应和加载率效应，动态拉伸强度随温度的降低和加载率的增加而增大；不同负温条件下两种冻土的吸收能与动态拉伸强度均存在较好的线性关系；冲击气压的增加会导致冻土试样的破坏程度加剧，高剪切应力引起的三角破碎区面积逐渐增大。
关键词：冻土；动态拉伸强度；负温；加载率；破坏模式
关于压板载荷试验确定地基承载力问题的讨论
杨光华
(1. 广东省水利水电科学研究院，广东 广州 510610；2. 广东省岩土工程技术研究中心，广东 广州 510610)
摘 要：地基承载力应由实际基础下地基的强度和变形双控确定。直接由压板载荷试验确定地基承载力可以保证强度安全，不能保证变形安全。要实现变形控制设计，地基承载力应该由设计师取定更合理，设计师可以从压板试验获取土的变形与强度参数，用于计算实际基础的荷载沉降p-s曲线，由p-s曲线按强度和变形双控确定合理的地基承载力。
关键词：地基承载力；压板载荷试验；变形控制；切线模量法
