一种考虑流体状态方程的土体CFD-DEM耦合数值方法
蒋明镜^1，2，张望城^1，3
(1. 同济大学土木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；3. 西澳大利亚大学海洋基础系统中心，澳大利亚 珀斯 WA6009)
摘 要：在离散元（DEM）商业软件PFC^2D的基础上，通过将描述流体体变–压力非线性关系的Tait状态方程（EOS）引入计算流体动力学（CFD），建立模拟弱可压缩流体的CFD-DEM耦合计算模块。首先，推导CFD-DEM的控制方程：包括流体–颗粒相互作用力方程、流体运动方程、Tait状态方程和颗粒运动方程。接着，通过PFC^2D自定义FISH语言和C++语言将离散化的CFD-DEM控制方程嵌入商业软件PFC^2D中。最后，通过单颗粒水下自由沉降运动和一维单面排水固结试验的模拟验证该耦合模块的可行性。模拟结果表明单颗粒自由沉降速度和Stokes理论解接近，一维单面排水固结试验中孔压消散和固结度随着无因次时间因数T_v的变化均与太沙基固结理论符合较好。从而使得用离散元法全耦合分析土体不排水条件下的力学特性成为可能。
关键词：CFD-DEM数值方法；Tait状态方程；颗粒自由沉降；一维单面排水固结
基坑开挖前潜水降水引起的地下连续墙侧移研究
郑 刚^1，2，曾超峰^1，2
(1. 滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室(天津大学)，天津 300072；2. 天津大学建筑工程学院，天津 300072)
摘 要：在天津地铁3号线某车站基坑工程开展了现场潜水预降水试验与测试，发现基坑开挖前的潜水预降水即可引起可观的地下连续墙向坑内的位移，进而引起坑外地面及建（构）筑物沉降；并对比了预降水前在地下连续墙墙顶设置水平支撑与否及分段降水时对应的地连墙侧移模式及大小，发现降水前提前在墙顶设置水平支撑能够大幅度减小预降水过程中地连墙墙顶侧移，并使得墙体侧移模式由悬臂型转化为内凸型。对试验依托的实际工程，结合有限元软件ABAQUS建立考虑降水井瞬态降水的三维流固耦合模型，研究了基坑开挖前潜水降水过程地连墙侧移机理。研究表明，基坑开挖前潜水降水导致坑内土体在土体自重和墙体侧压力作用下发生三向固结，从而导致墙体发生侧向位移，同时坑内外墙、土压力发生重分布。基坑提前设置第一道水平支撑再降水、结合信息化施工分层分段降水等均可有效减小基坑开挖前潜水降水引起的变形。
关键词：潜水降水；地下连续墙侧移；实测；有限元分析
柔性基础下筋箍碎石桩复合地基变形机理及其沉降分析方法
曹文贵，赵聚才，贺 敏，王江营
（湖南大学岩土工程研究所，湖南 长沙 410082）
摘 要：筋箍碎石桩复合地基是一种新型的软土地基处理方法，其沉降分析是地基处理加固设计的重要依据。因此，首先结合柔性基础下筋箍碎石桩复合地基的工程特点，通过深入研究筋箍碎石桩复合地基变形力学机理，将复合地基划分为碎石桩筋箍段、非筋箍段和下卧层三部分，建立出筋箍碎石桩复合地基沉降计算模型。然后，通过考虑筋箍碎石桩复合地基筋箍段桩土相对滑移和非筋箍段桩土径向变形即“鼓胀效应”特点，引入典型桩土单元分析模型，分别建立出碎石桩筋箍段和非筋箍段压缩变形计算方法，进而提出了柔性基础下筋箍碎石桩复合地基沉降分析新方法。最后，通过工程实例计算，并与实测值及现有方法计算结果进行对比分析，表明该方法更能反映工程实际情况，克服了现有方法分析结果偏于危险的缺陷。
关键词：柔性基础；筋箍碎石桩复合地基；沉降；桩土相对滑移；径向变形；碎石桩；筋箍段；非筋箍段
考虑初始孔隙比影响的非饱和土相对渗透系数方程
蔡国庆^1,2，盛岱超²，周安楠³
(1. 北京交通大学土木建筑工程学院岩土工程系，北京 100044；2. 澳大利亚纽卡斯尔大学岩土科学与工程研究中心，纽卡斯尔 2308；3. 澳大利亚墨尔本皇家理工大学土木、环境及化工学院，墨尔本 3001）
摘 要：基于饱和度随孔隙比变化的增量关系以及利用非饱和土土水特征曲线（SWCC）预测渗透系数的方法，建立了一种考虑初始孔隙比影响的非饱和土相对渗透系数间接预测方法。在非饱和土SWCC方程基础上，该方法只需增加一个参数，即可对某一种土在不同初始孔隙比条件下的相对渗透系数进行预测，通过与试验结果的对比，证实了所建立的预测模型的正确性。
关键词：非饱和土；土水特征曲线；渗透系数；初始孔隙比
饱和黏土不排水抗剪强度各向异性的热力学本构模型研究
陈志辉，程晓辉
(清华大学土木工程系，北京 100084)
摘 要：基于饱和土体TTM（Tsinghua thermodynamic soil model）热力学本构模型分析研究了饱和黏土的不排水抗剪强度各向异性问题。模型及试验研究表明：非等向或固结历史是引起土体强度各向异性的重要原因，固结应力比越小，不排水强度各向异性越大。不排水加载过程中主应力轴的方向对土体不排水抗剪强度和变形有着重要影响。一般而言，当主应力轴方向从0°旋转到90°时，土体的不排水抗剪强度逐渐下降，峰值应变却逐渐增大。此外，非等向固结会导致土体主应力与主应变的非共轴性。利用TTM理论模型，对Kaolin Clay 和Boston Blue Clay的不同试验结果进行了模拟验证和预测。结果表明，TTM理论模型具有反映和预测应力引起的饱和黏土强度各向异性和应变软化等特性的能力，同时也具备精准描述主应力轴旋转等复杂路径下饱和黏土的强度和变形特征的能力。
关键词：热力学本构模型；弹性弛豫；颗粒熵运动；线性非平衡态热力学理论；Onsager关系；强度各向异性
考虑固结群桩竖向应力相互作用的积分方程分析方法
梁发云^1，2，宋 著^1，2，郭蔚东³
(1. 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室，上海 200092；2. 同济大学地下建筑与工程系，上海 200092；
3. 卧龙岗大学土木、采矿与环境工程学院，澳大利亚 卧龙岗 NSW 2522）
摘 要：采用Biot 固结方程，分别以等长和不等长两桩为分析对象，将受竖向荷载作用的桩土体系分解成半空间饱和扩展土和虚拟桩，基于竖向应变协调关系建立桩土相互作用的第二类Fredholm 积分方程，求解出不同固结状态时的桩身轴力分布。在等长两桩中，由于邻近桩的存在，桩身附加轴力主要分布于桩身20%～80%深度处，其影响程度随着桩间距的增加而减弱。进一步将等长两桩分析扩展至群桩研究中，分析表明：群桩效应引起了桩顶荷载的不均匀分布；土体固结对桩身内力分布也有一定的影响，固结后角桩承担的荷载有所下降。桩长不等时，长短桩之间的相互作用效应并不一致，表现为两桩桩顶承受相同荷载时长桩沿桩身附加轴力增加较短桩明显。最后，将不等长桩相互作用系数应用于群桩的优化分析中，在保证总桩长和桩基沉降基本相当的情况下，通过调整不同位置的桩长使得各桩受力趋于合理。
关键词：积分方程；不等长桩；群桩效应；Biot固结；桩身附加轴力
深大基础地基回弹再压缩雷州半岛玄武岩残积土的
工程地质特性研究
张先伟^1，2，孔令伟¹，臧 濛¹
中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室，湖北 武汉 430071；2. 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室，上海 200092）
摘 要：雷州半岛玄武岩残积土属于区域性特殊土，全面系统地评价玄武岩残积土的工程地质特性对于该地区建设、地质工程勘察具有重要指导意义。玄武岩残积土是由玄武岩经过长期缓慢的风化分解与红土化作用形成，土层分布具有上细下粗的结构特征。黏土矿物以高岭石类为主，含有较多的游离氧化铁、铝。微观结构以凝块和絮凝结构为主，粒径小于1 μm的微孔占总孔隙70%以上。特殊的物质构成与结构形态导致其具有高孔隙率、低密度、高液限的物理特性，但强度较高的力学特征。该土的膨胀性小，但收缩性较大，夯击压实效果差，抗水性差，浸水饱和后力学性质劣化明显，同时对温度与湿度等环境因素敏感，在炎热多雨的气候影响下，颗粒间胶质容易发生脱水老化，导致结构强度减损，微观尺度上结构扰动、破坏，遇水产生严重的崩解现象与较大的湿陷变形，实际工程应关注强收缩势与降雨积水引发的工程灾害。
关键词：雷州半岛；玄武岩残积土；工程特性；微观结构；矿物成分
三轴应力下致密砂岩裂纹展布规律及表征方法
杨永明¹，鞠 杨²，毛灵涛²
中国矿业大学（北京）力学与建筑工程学院，北京100083；2. 中国矿业大学（北京）煤炭资源与安全开采
国家重点试验室，北京 100083)
摘 要：利用三轴试验机和CT扫描设备，开展了多组不同围压作用下的致密砂岩三轴压缩试验及CT扫描试验，得到了不同三轴应力条件下砂岩破坏裂纹的CT图像；利用图像处理技术和统计学原理提取了裂纹展布的几何形态。引入裂纹的宽度、长度、面积和分形维数等几何参数描述了破坏裂纹的空间形貌，分析了不同围压条件下岩石破坏裂纹面积、长度、宽度和分形维数的分布特征，揭示了围压应力对上述裂纹几何特征的影响规律。研究表明：围压应力对破坏裂纹的面积、长度、宽度和分形等几何特征有显著的影响，低围压条件下，裂纹的面积、长度和宽度都较小，随着围压的增加裂纹的面积、长度和宽度也增大，且概率密度分布函数有了明显的差异；破坏裂纹的分形维数随着围压的增大呈指数递减趋势，低围压条件下裂纹的分形维数大，说明裂纹形态复杂，曲线边界粗糙，产生的小裂纹较多，且相互交错分布，形成的裂纹网络结构占据了整个试件二维横截面图。随着围压的增大，破坏裂纹的分形维数减小，说明裂纹形态趋于规则，小裂纹减少，形成了近似直线的光滑主裂纹。
关键词：致密砂岩；破坏裂纹；展布规律；几何形态；CT扫描
节理的剪切力学性质与含三维形貌参数的剪切强度
准则比较研究
唐志成^1,2，刘泉声¹，刘小燕¹
(1. 武汉大学土木建筑工程学院，湖北 武汉 430072；2. 同济大学地下建筑与工程系，上海200092)
摘 要：利用水泥砂浆材料浇注3组不同表面形貌的节理试件，由常法向应力下的直剪试验研究节理的剪切力学性质，并分析法向应力、三维形貌特征对抗剪强度的影响。直剪试验结果表明：峰值剪胀角与法向应力成反变化关系，与粗糙程度呈正变化关系；峰值抗剪强度与法向应力、粗糙程度均呈正变化关系。分析了JRC-JCS准则计算值偏低于试验值的原因，根据试验现象建议采用三维形貌参数、抗拉强度描述节理的剪切强度。对比分析了含三维形貌参数的峰值抗剪强度准则，建议低法向应力水平下采用双曲线形式的峰值剪切强度准则估算岩石节理的峰值抗剪强度。
关键词：节理；三维形貌参数；抗拉强度；抗剪强度准则
变形计算方法及工程考虑微观莫尔–库仑准则的
拓展虚内键本构模型
王 凯¹，张振南^2*，秦爱芳¹



（1. 上海大学土木工程系，上海 200072，2. 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院，上海 200240）
摘 要：拓展虚内键本构模型（augmented virtual internal bond-AVIB）蕴含了微观断裂机理，在模拟材料断裂破坏过程中有着较强的优势，它还不能很好地模拟岩土材料的压剪破坏的力学行为，这限制了它在岩土工程中的应用。为了突破这一局限性，在微观虚内键层面上引入了莫尔–库仑类型的虚内键破坏准则，来模拟岩土材料宏观压剪破坏行为。数值分析表明：通过引入这一微观莫尔–库仑准则，可以很好地再现岩石材料三轴受压情况下的强度特征，并且在大量数值模拟基础上，得出了微观内摩擦角和黏聚力与宏观内摩擦角和黏聚力之间的关系。该关系为本模型的参数标定提供了依据。
关键词：拓展虚内键；微观结构；围压；剪切破坏；莫尔–库仑准则
地下水封石油洞库水封准则研究
冯树荣¹，蒋中明^2*，张金龙¹，熊小虎²，赵海斌 ¹,梅松华 ¹
(1. 中南勘测设计研究院有限公司水能资源利用关键技术湖南省重点实验室，湖南 长沙 410014；2. 长沙理工大学水利工程学院，湖南 长沙 410004)
摘 要：水封准则是地下水封石油洞库设计与运行管理的基础。为获取工程应用更加简便实用的地下水封石油洞库水封准则，基于裂隙水流动阻力效应的研究，建立了气压推动裂隙水迁移的油汽逃逸模型；根据裂隙水迁移启动的临界条件，推导了铅直裂隙和倾斜裂隙中裂隙水满足油汽封存的临界水封厚度计算公式，讨论了临界水封厚度条件下洞库的原油水封效果。利用气液两相流数值分析成果和工程实际监测成果，论证了提出基于临界水封厚度的地下水封石油洞库水封准则的正确性。
关键词：地下水封石油洞库；油汽逃逸；临界水封厚度；水封准则
基于FLAC^3D改进的初始地应力场回归方法
郭运华^1，2，朱维申¹，李新平²，贾 超³，李 勇¹
（1. 山东大学岩土与结构工程中心，山东 济南 250061；2. 武汉理工大学道路桥梁与结构工程湖北省重点实验室，湖北 武汉430070；3. 山东大学土建与水利学院，山东 济南 250061）
摘 要：为提高地应力反演的精度，提出了FLAC^3D中利用偏最小二乘回归方法拟合地应力场及将地应力场精确加载至计算模型并实现平衡的方法，首先对各应力分量分别进行回归，以提高局部异常应力区域的拟合精度。然后依据FLAC^3D的计算原理，分析了单元应力与节点不平衡力的关系，将回归所得的单元初始地应力加载至模型并计算节点不平衡力，在节点施加与不平衡力反向的节点荷载，实现力的平衡，完成地应力场的加载。当采用弹塑性模型时，假定平均应力不变，根据屈服条件修正偏应力大小，对不满足强度条件的单元地应力进行修正，以满足弹性假设条件，修正后的单元地应力满足平衡条件及强度条件，并能精确满足地应力场回归估计值，接着介绍了一种将模型单元地应力张量表示成各单元坐标的函数，通过求取插值函数获得任意坐标的地应力张量的三维超曲面样条插值方法。最后以工程实例证实，改进方法可以有效提高局部地应力异常区域的拟合精度，解决了边界应力奇异分布的问题。
关键词：地应力反演；偏最小二乘回归；数值计算；FLAC^3D


矿山尺度下微震定位精度及稳定性控制初探


谢兴楠¹，叶根喜²，柳建新¹
中南大学地球科学与信息物理学院，湖南 长沙 410083；2. 金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室
（北京科技大学），北京100083)
摘 要：对微震定位精度和稳定性控制一直是矿山微震监测工程的一个难题。通过对微震监测系统误差的深入剖析，提出了“统一定位误差”的概念，将微震定位的误差条件进行了前置性统一；结合非线性定位的特点，对微震定位参数进行了非线性变换，提出了降维定位的基本思路及实现方法，解释了平面截割定位的几何原理，揭示了微震定位（平面截割法）的基本实质，并研究了内、外场定位的定位稳定性及控制方法。研究表明，“统一定位误差”是实现对微震定位精度控制的前置杠杆及控制尺度，指出微震定位结果的精度从属于几何定位，单一数值解（迭代极小值或最优化极小值）不具备绝对工程意义。理论分析及试验结果证实，平面截割定位是控制内、外近场定位尺度条件下的控制定位稳定性的有效途径。
关键词：微震；定位；定位精度；稳定性；误差
应波浪荷载下海床稳定性的总应力法分析
余 波^1,2，丰土根^1,2，*，熊中华^1,2
（1. 河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室，江苏 南京 210098；2. 河海大学岩土工程科学研究所，江苏 南京 210098）
摘 要：评价海床稳定性是海工建筑物设计所考虑的重要部分。基于经典弹性理论，采用半逆解法，推导了线性波浪荷载下成层弹性海床的总应力解答，在此基础上根据莫尔库仑破坏准则进行了海床剪切破坏分析，分析表明：随海床深度线性增加的土体剪切模量对应力角分布具有明显影响，特别是当海床厚度小于半倍波长时，最容易发生破坏的位置位于海床表面以下一定深度，而对于均质海床，最容易发生破坏的位置位于海床表面。软弱夹层对海床的稳定性存在影响，埋深越浅的软弱夹层越容易导致其上部土层的剪切破坏。
关键词：海床；波浪荷载；总应力法；稳定性
基于C-DTS的土壤含水率分布式测定方法研究
曹鼎峰¹，施 斌^1*，严珺凡¹，魏广庆²
(1. 南京大学地球科学与工程学院，江苏 南京 210046；2. 苏州南智传感科技有限公司，江苏 苏州 215123)
摘 要：基于碳纤维加热光缆的分布式测温系统（简称C-DTS），提出了一种土壤含水率分布式测定方法。该方法采用C-DTS测试系统，对埋设在土壤中的碳纤维加热光缆的温度变化进行测定，利用其升温过程中的温度特征值与含水率之间的关系进行分布式测定土壤中的含水率。定义了温度特征值T_t，通过试验证明了T_t与含水率w之间存在线性关系，相关参数可通过标定试验确定。试验结果表明：采用碳纤维光缆人为加热的方法，可有效地测定土壤含水率；而DTS技术的应用，可实现土壤含水率分布式测量；此方法的测量精度与温度特征值的选取有关。
关键词：土壤；含水率；DTS；碳纤维加热光缆；分布式监测
用改进的非线性黏弹塑性流变模型及花岗岩剪切
流变模型参数辨识
王新刚^1,2，胡 斌^2*，连宝琴¹，燕建龙¹，徐张建¹，赵治海¹
(1.西北综合勘察设计研究院，陕西 西安 710003；2.中国地质大学（武汉），湖北 武汉 430074)
摘 要：对西藏邦铺矿区的花岗岩进行了干燥、饱和2种状态下的剪切流变试验，根据试验结果分析了2种状态下花岗岩的剪切流变特性。基于花岗岩加速剪切流变阶段的力学状态特征，提出一种改进的非线性黏弹塑性流变模型，该模型核心部分由带有剪应力判断条件的Kelvin体和带有应变值判断条件的改进非线性Newton体黏壶组成，能反映不同等级剪切应力荷载作用下的岩石流变规律，特别是能较合理地描述岩石加速流变阶段的非线性特征。对西藏邦铺矿区的花岗岩剪切流变试验结果进行参数辨识，获得的改进的非线性黏弹塑性流变模型的理论曲线与试验数据曲线较吻合，验证了所建模型是正确合理的。
关键词：流变模型；黏弹塑性；加速流变阶段；改进的非线性Newton体
土石坝漫顶溃坝过程离心模型试验与数值模拟
陈生水^{1, 2}，方绪顺^{1, 2}，钟启明^{1, 2}，李运辉^{1, 2}
(1. 南京水利科学研究院，江苏 南京 210029；2. 水利部土石坝破坏机理与防控技术重点实验室，江苏 南京 210029)
摘 要：利用溃坝离心模型试验系统，分别对3种不同坝高均质土石坝（最大坝高达32.0 m）及坝高为16.0 m的黏土心墙坝开展了漫顶溃坝试验研究，清楚地揭示了其溃决机理、溃口发展规律。结果发现，对于均质土石坝，随着坝高的增加，溃口的纵向下切与溃口边坡的失稳坍塌速度明显加快，溃口流量过程线更为陡峭，峰值流量增大，且峰值流量出现时间更早，溃坝历时更短；黏土心墙坝与均质坝溃决机理与溃口发展规律明显不同，随着漫坝水流对下游坝壳冲蚀程度的增加，黏土心墙发生剪断破坏，溃口洪水流量迅速增大。基于上述试验结果，分别提出了描述均质土石坝和黏土心墙坝溃坝过程和计算溃坝洪水流量过程的数学模型，并建议了相应的数值计算方法。数值模拟与试验结果的对比证明了建议溃坝数学模型的合理性。
关键词：土石坝；漫顶破坏；离心模型试验；溃坝过程数学模拟
软黏土不排水循环应力应变响应的弹塑性模拟
程星磊^1，2，王建华^1，2*，李书兆^1，2
(1. 天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津 300072；2. 天津大学岩土工程研究所，天津 300072)
摘 要：为描述循环荷载作用下饱和软黏土不排水应力应变特性，以Mises屈服准则构建边界约束面方程，利用硬化模量插值方法及映射中心移动方法，在偏应力空间中构建硬化模量场，建立了一个总应力形式的增量弹塑性边界面模型。该模型依据径向映射法则建立弹塑性模量插值函数，并认为加卸载过程中映射中心随加卸载路径变化而不断移动，通过弹塑性模量的插值及映射中心的移动，使得硬化模量场的演化规律表述简单，跟踪循环应力路径所需记忆的参数较少。另外，模型通过在弹塑性模量插值函数中引入反映剪应变累积速率和大小的参数控制累积剪应变随循环次数的变化规律，不仅可描述循环加载时应力应变曲线的非线性、滞回性、应变累积性等基本特性，还可预测不同初始应力水平、循环应力水平下土单元的应力应变响应。最后阐述了利用循环三轴压缩试验确定模型参数的方法，并对循环三轴拉伸试验结果进行了预测，通过预测结果与试验结果的对比，验证了所建模型的合理性。



关键词：软黏土；不排水动力特性；弹塑性模型；循环荷载；硬化模量场
黄土表面吸附结合水的类型和界限划分
王铁行，李彦龙，苏立君
(西安建筑科技大学土木工程学院，陕西 西安 710055)
摘 要：通过等温吸附法和热重分析法对黄土表面结合水的类型和界限进行了划分，并针对结合水相关的物理力学性质进行了研究。试验结果表明，黄土在相对湿度小于0.59的湿度环境下吸附水汽所形成的水为强结合水，在相对湿度为0.59～0.98的湿度环境下吸附水汽所形成的水为弱结合水；强结合水所对应的绝对含水率的界限为0～2.70%，弱结合水所对应的绝对含水率的界限为2.70%～6.61%；强结合水的热失重区间为125℃～245℃，弱结合水的热失重区间为65℃～125℃。黄土的水合比重、结合水的密度均随着绝对含水率的增加而减小，水合后黄土的体积、黄土所吸附的结合水的体积、结合水膜的厚度均随着绝对含水率的增加而增加。
关键词：黄土；结合水；等温吸附法；热重分析法；相对湿度
干湿循环效应对南宁外环膨胀土抗剪强度的影响
杨和平，王兴正，肖 杰
(长沙理工大学特殊土工程研究所，湖南 长沙 410004)
摘 要：针对膨胀土边坡滑坍多呈浅层破坏的现状，选取南宁外环膨胀土原状样与重塑样开展对比试验，精心设计试验方案，改进常规直剪试样制备条件和试验方法，使模拟土体季节性干缩湿胀过程更接近实际，探究了2种土样经历多次干湿循环作用后抗剪强度的衰减规律。结果表明：试样制备中有上覆荷载作用，实测土样经历同样干湿循环次数后的强度衰减幅度比无荷条件下的小，再次验证荷载对抑制强度衰减作用明显；不管原状还是重塑样经干湿循环后的强度衰减主要是c值大幅降低，其值虽也减小但降幅都不大；此外，计入边坡浅层破坏时滑面的低应力条件开展试验并分析测试结果，得到做边坡浅层稳定性分析时合理的抗剪强度参数，研究结果可供工程设计参考。
关键词：膨胀土；干湿循环；抗剪强度；衰减；边坡滑坍；浅层破坏
长大深埋隧道工程区地应力状态预测与实例分析
王成虎¹，邢博瑞^1，2，陈永前¹
(1. 中国地震局地壳应力研究所（地壳动力学实验室），北京 100085；2. 中国地质大学（北京），北京 100083)
摘 要：深埋隧道工程区地应力场的预测一直是工程技术人员所需迫切解决的难题。针对此问题提出了解决方案，即利用世界应力图、中国大陆地壳应力环境数据库以及前人研究成果可获得工程区应力场方向的初步认识，同时还可以利用Anderson断层力学理论分析工程区可能的主应力方向。在获得原地应力实测资料后，利用较为翔实的工程地质资料基于Hoek-Brown强度理论估算工程区范围内的岩体强度，然后利用修正Sheorey模型和数值模拟手段开展工程区深埋区域的地应力状态的预测分析。某水电站工程区位于青藏高原西缘。3个钻孔的水压致裂原地应力实测数据显示三向主应力之间的关系为S_H>S_h>S_V或S_H>S_V>S_h，表明最大水平主应力占主导地位，水平构造作用力明显。实测所得到的测区最大水平主应力方向为NEE向（N70.3°—89°E）；而世界应力图给出的区域应力场方向为NE向。通过修正Sheorey模型对深埋引水隧洞沿线的工程区应力状态进行了预测，结果显示，埋深最大的地方，最大最小水平应力值分别为56.70，40.14 MPa。
关键词：应力场预测；修正Sheorey模型；世界应力图；应力测量；青藏高原西缘
高温后花岗岩能量及结构效应研究
徐小丽^{1, 2}，高 峰²，张志镇²，张传虎¹
（1. 南通大学建筑工程学院，江苏 南通 226019；2. 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 221008）
摘 要：利用MTS815电液伺服材料试验系统，研究了花岗岩在25℃～1000℃高温作用后的三轴压缩力学性能，基于D8 ADVANCE 型X射线衍射仪，研究了花岗岩经不同温度加热处理产物的物相特征。结果表明：①经历不同高温作用后，岩样三轴抗压强度、轴向峰值应变与围压呈非线性二次多项式增长关系，破坏应变能与围压呈线性增长关系。②岩样三轴抗压强度、破坏应变能随温度的升高先增大后减小，呈二次抛物线关系，400℃为最大值。③石英、长石、云母三者的最大衍射强度随温度的升高先增大后减小，400℃时达到最大，结合宏观力学试验，可以推断400℃为花岗岩的阀值温度。④石英在573℃发生由石英转变为石英的可逆反应；长石的差热曲线在700℃～900℃出现吸热谷，结构发生了由晶态向非晶态的相转变；在997℃时，云母矿物晶格破坏羟基逸出形成钠长石，这些因素共同作用使得岩样力学性能在400℃之后随着温度的升高而逐渐劣化。
关键词：花岗岩；温度；三轴抗压强度；破坏应变能；X射线粉晶衍射
大采高沿空留巷巷旁复合承载结构的稳定性分析
韩昌良¹，张 农^1,2*，李桂臣¹，李宝玉¹，吴 海^1,2
（1. 中国矿业大学矿业工程学院深部煤炭资源开采教育部重点实验室，江苏 徐州 221008；
2. 湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室，湖南 湘潭 411201）
摘 要：针对大采高沿空留巷的顶板运动特征，提出了巷旁复合承载结构的概念，通过力学分析，揭示了巷旁结构的稳定机理。研究表明：顶板压力由顶板、墙体和底板共同承担，从而形成“顶—墙—底”复合承载结构；区分不同阶段墙体强度与顶板运动的作用关系，认为初期强度应大于顶板载荷，后期应能适应顶板变形，使墙体强度与顶板运动保持动态协调；大采高时顶板向墙体施加更大的水平力，要确保墙体水平滑移因子小于接触面摩擦系数以实现抗滑自稳；墙体内侧应力不能高于顶底板强度，以免顶底板被切断，外侧应力不能高于墙体强度，以免墙体被压裂，降低墙宽和巷宽可减小墙体载荷，据此得出了墙体和巷道宽度的确定方法。结合4.2 m大采高沿空留巷案例给出了工程验证，采用膏体混凝土充填时，满足巷旁结构稳定条件的巷道宽度为3 m，墙体宽度为4 m，实测结果表明了结论的合理性。
关键词：大采高；沿空留巷；复合承载结构；水平滑移因子；稳定机理
浆体黏度和级配颗粒组合条件下泥石流冲击特性模型试验
何晓英，唐红梅，陈洪凯
（重庆交通大学岩土工程研究所，重庆 400074）
摘 要：冲击特性是泥石流减灾及沟谷地貌演化的重要基础理论问题。建立泥石流冲击试验模型并进行了5组液相浆体黏度（0，0.13，0.37，0.72，0.93 Pa·s）、5组固相比（0，0.02，0.04，0.08，0.16），5组固相颗粒粒径（0，0.075～0.2，0.3～0.5，0.8～1.0，1.3～1.5 cm）组合下的泥石流冲击特性模型试验，将试验工况分为清水流、水石流与泥石流，采用小波理论对冲击荷载进行消噪并进行冲击荷载时程曲线及冲击荷载均值分析。分析结果表明：清水流冲击荷载均值为2.84 kPa；水石流冲击荷载均值与固相比及颗粒粒径大小呈正比，且固相比越大，水石流龙头冲击作用越小，颗粒粒径越大，冲击荷载变化幅度越大；泥石流时，随着浆体黏度、固相比及颗粒粒径增大，泥石流冲击力呈非线性增大，浆体黏度对泥石流冲击力影响明显，随着黏度的增大，不同颗粒粒径组合下泥石流冲击力均值分别为4.41，5.09，5.89，6.46，6.70 kPa。
关键词：泥石流；冲击特性；模型试验；浆体黏度