荷载和水作用下结构性黄土破损规律的离散元分析

蒋明镜^1，2，胡海军³

(1. 同济大学地下建筑与工程系，上海 200092；2. 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室，上海 200092；

3. 西北农林科技大学水利与建筑工程学院，陕西 杨凌 712100)

摘 要：采用离散元法（DEM）分析了增减荷和增湿作用下结构性黄土的破损规律。首先，给出了定义在离散介质上的破损参数表达式并介绍了已有代表性结构性土本构模型中破损参数的函数形式；其次，根据离散元微观测试技术获得了加减荷和增湿数值试验中破损参数的变化规律，检验了已有代表结构性土本构模型中破损规律的函数形式，给出了其与宏观量如应力和应变的函数关系，最后建议了多种应力路径和增湿路径下破损参数的计算公式，这些公式中参数较少，并且能较好地反映荷载和水作用下结构性黄土破损参数的变化规律。

关键词：黄土；破损；本构模型；微观理论；离散元

考虑破坏面转移和垃圾坝作用的边坡稳定分析

施建勇，雷 省

（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）

摘 要：垃圾坝是山谷型填埋场和横向扩建填埋场中常采用的增稳措施；破坏面在衬里结构不同界面间发生转移也是被证实的规律，考虑破坏面转移和垃圾坝作用的垃圾体边坡稳定分析方法尚未见报道。通过将衬里结构中破坏面转移点作为分界点，将滑动垃圾体分成5个楔体，利用极限平衡条件建立了五楔体边坡稳定分析方法。研究结果表明，五楔体极限平衡分析方法能够分析考虑破坏面转移和垃圾坝影响的填埋体稳定性；考虑破坏面转移计算得到的安全系数低于不考虑考虑破坏面转移的计算结果，考虑破坏面转移的计算方法能够发现更危险的情况；填埋场安全系数随垃圾坝高度的增大而增大；垃圾坝的背坡有一最优坡度，垃圾坝的背坡小于这一坡度时，发生“坝背破坏”模式；垃圾坝的背坡大于这一坡度时，发生“坝底破坏”模式；最危险破坏面通过填埋场的背坡和底坡的衬里，再通过垃圾坝的坝背衬里界面或坝底。

关键词：破坏面转移；垃圾坝；边坡稳定分析；坝背；坝底

考虑软岩剪胀效应的嵌岩桩荷载传递机理分析

赵明华，夏润炎，尹平保，杨超炜，徐卓君

（湖南大学岩土工程研究所，湖南 长沙 410082）

摘 要：嵌岩桩在竖向荷载作用下，桩–岩结构面剪胀效应对侧阻力的发挥过程具有重要影响。首先，根据软岩中嵌岩桩桩–岩结构面的一种非平面剪切破坏模式，利用滑移线场法求解了发生剪切破坏时的荷载值及剪切位移值，建立了桩–岩结构面剪切函数，并通过现有的室内模型试验验证了该剪切函数的合理性。其次，基于桩–岩结构面剪切函数，建立了考虑软岩剪胀效应的嵌岩段桩身荷载传递方程，导得了嵌岩桩桩身荷载传递表达式。在此基础上，进一步分析探讨了桩–岩结构面粗糙度、岩石力学性质及桩–岩结构面法向刚度等因素对塑性阶段侧阻力分布的影响。最后以某实际工程为例，计算得到了桩身荷载传递曲线，并将其与实测曲线进行对比发现计算曲线与实测曲线吻合较好，验证了计算方法的适用性。

关键词：桩基础；嵌岩桩；软岩；荷载传递；剪胀效应

地下水位波动下基坑周围地基土的孔压响应半解析解

应宏伟^1，2，聂文峰^1，2，黄大中^1，2

(1. 浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心，浙江 杭州 310058；2. 浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室，浙江，杭州 310058)

摘 要：水位波动条件下的基坑性状研究是随工程实践产生的新课题，而基坑周围的孔压响应机制是该课题的关键问题。将基坑渗流场分区，假设土体总应力不变，将固结方程解耦，利用Laplace、Fourier变换推导了浅层含水层内地下水位波动时板式支护基坑周围地基土孔压响应的二维近似半解析解。利用该解答，对综合系数θ（与土体固结系数、海床厚度、水位波动周期相关）、孔隙流体压缩系数与围护墙插入深度的影响进行分析。结果表明：孔压波动幅值沿基坑最短渗流路径不断衰减，滞后相位不断增大；θ越大，基坑周围地基土的相对孔压波动幅值越小，滞后相位越大，稳态渗流时的相对孔压为地下水位波动条件下不同θ值相对孔压波动幅值的极大值；孔隙流体压缩系数越大，基坑周围的波动孔压响应幅值越小，滞后相位越大；围护墙插入深度越大，主动侧相对超孔压波动幅值越大，被动侧波动幅值则越小。

关键词：地下水位波动；基坑；孔压响应；半解析解

高吸力高温度下2种滤纸率定曲线及其应用

朱赞成^1，2，孙德安¹，田 进²

(1. 上海大学土木工程系，上海 200072；2. 台州学院建筑工程学院，浙江台州 318000)
摘 要：使用15种饱和盐溶液的蒸汽平衡法测试了Whatman No.42和国产双圈203两种滤纸分别在20，40，60，80下的总吸力与滤纸含水率关系，并给出其总吸力率定曲线方程。试验结果表明，2种滤纸的持水性均随着温度的升高而降低。还用2种滤纸分别在20，40，60，80下测定高庙子钙基膨润土在不同温度下的土水特征曲线，试验结果显示用2种滤纸测得的该膨润土土水特征曲线相近，高庙子钙基膨润土随着温度的升高其持水性下降，尤其是温度超过60时，其特征曲线下降更明显，而在高吸力阶段温度对持水性影响不大。
关键词：滤纸法；率定曲线；蒸汽平衡法；持水性；膨润土

平面变形超固结软黏土蠕变特征

李国维^1，2，周 洋^1，3, 阮玉胜^1，3，黄 凯^1，3,殷建华⁴

(1. 河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点试验室，江苏 南京210098；2. 河海大学道路与铁道工程科学研究所，江苏 南京210098；3. 河海大学岩土工程科学研究所，江苏 南京210098；4. 香港理工大学，香港)

摘 要：通过对原状软土进行平面变形蠕变试验，研究超固结软土平面变形条件下的蠕变特征。研究表明，正常固结软土平面变形蠕变的体变过程，和一维变形条件下正常固结软土的次固结过程具有相同的规律，在主应力比与K₀状态相同时，相对于一维变形平面变形情况具有较小的轴向变形；平面变形条件下，采用土体受到的不同时期的体积球应力定义超固结比，能够全面地反映超固结软土的超固结特征；平面变形条件下，超固结软土蠕变的体积变形较正常固结状态明显减小，超固结比越大减小程度越明显，由超固结比确定体积蠕变系数具有合理性；平面变形在主应力比为K₀的状态下，超固结软土蠕变的轴向蠕变系数与超固结比负相关，由超固结比直接确定轴向蠕变系数是可行的；平面变形条件下土体的超固结应力历史，使超固结软土相对于正常固结状态具有较大的泊松比，在限制水平变形方向具有较大的主应力。

关键词：主应力比；平面应变；超固结；软土；蠕变

近距离多线叠交盾构施工对既有隧道变形的影响研究

李 磊¹，张孟喜¹，吴惠明²，王永佳²
(1. 上海大学土木工程系，上海 200072；2. 上海隧道工程股份有限公司，上海 200062)

摘 要：针对上海地铁新建11号线先下后上近距离穿越既有4号线，形成三层隧道四线叠交的特殊工况，采用有限元数值模拟和现场监测相结合的方法，考虑既有隧道周围土压力的分布规律，研究了盾构下穿施工时土仓压力和注浆压力以及上穿施工时压重范围和压重量对既有隧道变形的影响。研究结果表明：下穿施工结束时，既有隧道的沉降量不随土仓压力比的改变而改变，但随注浆压力比的减小而增大；上穿施工应采取压重措施预防既有隧道的上浮和局部隆起变形，宜遵循新建隧道同步压重为主，既有隧道压重为辅的原则。

关键词：多线叠交隧道；盾构施工；土仓压力；注浆压力；既有隧道变形；现场监测

二层水平介质中震源的精确定位

张向东¹，王 帅¹，赵 彪²，贾宏宇³

(1. 辽宁工程技术大学土木与交通学院，辽宁 阜新 123000；2. 中冶沈勘工程技术有限公司，辽宁 沈阳 110016；

3. 阜新工大爆破工程有限责任公司，辽宁 阜新 123000)

摘 要：现有震源定位模型均基于均匀介质，为进一步提高震源定位精度，提出了二层水平介质中震源定位方法。采用惠更斯原理推导折射定律过程中的等时线概念，结合工程中广泛采用的折射点近似确定方法，得到将震源深度与水平坐标分离的走时方程。采用特定的台站分布方案，将走时方程简化为线性方程组。采用合理假设并取几何平均数的方法修正震源深度的计算结果。二层模型在多种定位条件下的计算精度均明显高于经典线性定位方法。对各种定位条件下二层模型的计算结果分析表明，在波速比和台站间距取不同值时，存在定位效果最优的取值范围，且二层模型尤其适用于埋深较大的深震源定位。台站与震源水平、竖直距离比较大时，定位精度变差，建议在地（矿）震易发区布置台站。另外，当震源与台站距分界面距离比过大或过小时较经典线性方法不具优势，建议与经典线性定位法结合使用。二层模型的进一步优化和向多层模型推广，将进一步完善地（矿）震震源精确定位方案。
关键词：震源定位；二层介质；惠更斯原理；台站分布方案；深部开采

边坡锚杆锚固系统固有频率及其参数影响分析

段 建^1,2，言志信^{1,2 *}
(1. 兰州大学土木工程与力学学院，甘肃 兰州 730000；2. 西部灾害与环境力学教育部重点实验室(兰州大学)，甘肃 兰州 730000)
摘 要：基于一定假定，建立了边坡锚杆锚固系统自由振动力学模型，获得了锚固系统固有频率及对应振型计算公式，通过算例，对比验证了理论计算公式的可行性；同时，还分别从锚杆长度、坡面附加质量以及刚度系数三方面开展了边坡锚固系统固有频率参数影响分析，探讨了之间内在规律：锚杆长度和值均对低阶固有频率的影响较小，而对高阶固有频率大小影响则较大；附加质量对锚固系统固有频率影响较小；边坡锚固系统在一定条件下具有线性振型固有频率。
关键词：边坡锚固系统；固有频率；振型；参数影响
群桩基础水平动力响应简化边界元频域解答

陈海兵^1，2, 梁发云^1，2*

(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)

摘 要：在水平振动或地震作用下，建立圆形桩与土的动力相互作用简化边界元模型，采用动力相互作用因子对群桩基础顶部的惯性响应和运动响应进行分析。桩身运动方程考虑了群桩动力相互作用以及由土体位移引起的被动桩效应，得到了频域内固定群桩基础顶部的水平动力响应的弹性解答。结果表明，简化边界元模型通过土体位移系数，考虑了沿桩身长度方向的土体相互作用，较为准确地得到了桩身运动弯矩，将其运用到群桩基础的计算中，可以用于评估动力作用下群桩基础的桩顶水平阻抗和桩土运动响应。

关键词：群桩；水平阻抗；地震运动响应；简化边界元；频域

高温后砂岩单轴压缩加载速率效应的试验研究
苏海健¹，靖洪文^1，2，赵洪辉²

(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建筑工程学院，江苏 徐州 221116)
摘 要：温度是影响岩石材料物理力学性质的重要因素，为考察温度对砂岩加载速率效应的影响规律，对25℃～800℃之间6种温度水平后的砂岩试样分别进行不同加载速率下的单轴压缩试验。试验结果表明：① 高温后砂岩的物理性质出现一定的劣化，由25℃升高至800℃，密度和纵波波速分别减小了5.89%和73.72%；② 随着温度的升高，砂岩峰值强度和弹性模量逐渐减小，峰值应变逐渐增大，而峰值强度随温度的变化过程受加载速率的影响较大；③ 高温后砂岩的峰值强度和峰值应变具有明显的加载速率效应，且服从正线性关系，相关性参数A表征了材料受加载速率影响的显著程度，随着温度的升高参数A呈现先减小后又增大的趋势；④随着温度和加载速率的增大，砂岩破坏形态由拉剪混合破坏逐步转化为单一斜剪破坏，破坏程度愈渐剧烈，分形维数也逐渐增大。

关键词：高温；砂岩；加载速率；破坏形态；分形维数

天然沉积结构性黏土的不排水强度性状

曾玲玲¹，曾 俊¹，陈福全¹，洪振舜²，卞 夏²

（1. 福州大学土木工程学院，福州 福建 350108；2. 东南大学岩土工程研究所，江苏 南京 210096）

摘 要：通过对福州天然沉积黏土原状样及不同初始含水率重塑样进行三轴固结不排水剪切试验，探讨土结构性对天然沉积黏土强度性状的影响规律及作用机理。研究结果表明：结构性对天然沉积土固结不排水抗剪强度的作用程度受固结压力大小影响可以分为3个阶段：固结压力小于屈服压力阶段，不排水抗剪强度主要由土结构性控制，与应力水平基本无关；土结构逐渐屈服阶段，固结压力大于屈服压力，不排水抗剪强度随固结有效应力的增大逐渐趋于重塑样的强度线；土结构性影响消失阶段，原状样的不排水抗剪强度随固结有效应力的增长规律与重塑样相同。

关键词：天然沉积黏土；结构性；不排水抗剪强度；固有强度线

基于证据理论的岩爆预测

贾义鹏，吕 庆^*，尚岳全，支墨墨，杜丽丽

(浙江大学建筑工程学院，浙江 杭州 310058)

摘 要：岩爆是高地应力地区岩石开挖中的一种动力破坏现象，其机理复杂、影响因素众多，单一的评价指标无法准确描述岩爆发生的可能性。基于信息融合思想，提出一种能够综合考虑多指标共同作用的岩爆预测方法。该方法以证据理论为基础，以岩爆等级为识别框架，根据岩爆发生所需条件，选取最大切向应力与岩石单轴抗压强度比值、岩石单轴抗压强度与抗拉强度比值、岩石弹性能量指数为证据体，采用粗糙集理论客观确定了各证据体的确定信度，建立了基于证据理论的岩爆烈度预测模型。12组工程实例的预测结果表明该模型具有较好的预测精度。将该模型应用于苍岭隧道和锦屏二级水电站探硐岩爆预测，预测结果与实际情况完全吻合，说明该模型具有较好的实用性。

关键词：岩爆预测；信息融合；证据理论；粗糙集

能源桩换热过程中结构响应原位试验研究

桂树强^1，2，程晓辉¹
(1. 清华大学土木工程系，北京 100084；2. 长江勘测规划设计研究院，湖北 武汉 430010)

摘 要：目前关于在桩基中埋设换热管作为地源热泵换热器（即所谓“能源桩”技术）在制冷或供暖过程中对结构和周围岩土体的影响的信息十分有限。在河南省信阳市一项地源热工程中开展了保持桩顶加载条件下施加温度荷载并进行桩身结构响应量测的试验。试验持续了4周的时间，在常规静载试验的基础上叠加了温度循环，以模拟能源桩在实际运行时的工况。沿桩身深度方向布设了振弦式应变计和其它量测仪器，获取了桩身的应变和温度曲线剖面。同时获得了桩顶加载量、桩顶位移、桩身中换热管的进出口水温以及环境温度等数据。从这些数据中又推导出桩身的附加温度荷载。在此试验的基础上，又探讨了能源桩结构响应的简化规律。对桩体进行加热或制冷后，桩体中相对于结构加载产生了附加温度荷载（拉力或压力），且受制于桩端和桩周约束，结构荷载和温度改变引起的附加荷载的合力可能会超出桩基设计规范的限值，在能源桩设计中应给予充分的考虑。

关键词：地源热泵；能源桩；换热；结构响应；现场测试

考虑不排水抗剪强度空间变异性的条形基础极限

承载力随机分析

祁小辉^1，2，李典庆^1，2*，周创兵^1，2，方国光^1，2



(1. 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北 武汉 430072；2.武汉大学水工岩石力学教育部重点实验室，湖北 武汉 430072)

摘 要：目前有关抗剪强度参数随深度变化对地基稳定性影响的研究还不深入。为此，提出了考虑土体不排水抗剪强度均值和标准差随深度变化的地基稳定性随机分析方法。建立了表征不排水抗剪强度空间变异性的不平稳随机场模型，采用Karhunen-Loeve（KL）展开离散随机场。探讨了土体不排水抗剪强度参数空间变异性对地基极限承载力的影响规律，并比较了不排水抗剪强度参数平稳和不平稳随机场模型对地基稳定的影响。以不排水黏性地基稳定随机分析问题为例验证了所提方法的有效性。结果表明：考虑不排水抗剪强度参数空间变异性时，地基极限承载力均值和标准差随相关距离的增大而增大，地基极限承载力对竖直向相关距离更为敏感。地基极限承载力均值随不排水抗剪强度变异系数的增加而减小，标准差随变异系数的增加而增加。不排水抗剪强度变异性对地基失效概率有明显的影响，安全系数较大时，不排水抗剪强度相关距离越小，地基失效概率越小。与不排水抗剪强度参数的不平稳随机场相比，不排水抗剪强度的平稳随机场模型会高估地基极限承载力的变异性，在相同的安全度水平下，当地基的安全系数较低时，平稳随机场模型会导致对地基失效概率的低估；当地基安全系数较高时，平稳随机场模型会导致对地基失效概率的高估。

关键词：地基稳定性；不排水抗剪强度；空间变异性；随机场；KL展开；极限承载力

三轴卸荷条件下大理岩扩容与能量特征分析

陈学章^1，2，何江达^1，2，肖明砾^1，2，谢红强^1，2*，刘建锋^1，2

（1. 四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室，四川成都 610065；2. 四川大学水利水电学院，四川 成都 610065）
摘 要：扩容现象是岩石变形破坏过程中的重要特征。基于MTS815 Flex Test GT岩石力学试验平台，采用室内三轴卸荷试验和塑性力学理论分析，揭示了大理岩在卸荷条件下的扩容特征及能量变化特征。结果表明，随着围压的增大，岩样的各特征应力随之增大，其扩容特征随之减弱；岩样的扩容参数——扩容指标以及剪胀角均具有围压效应，即扩容指标与围压呈良好的指数型分布，剪胀角与应力比呈线性分布；岩样的卸荷破坏过程中能量特征为初始时以可释放应变能为主到破坏时的耗散能为主，其间的转折点为初始损伤扩容点，同时卸荷条件下的特征能量值与围压具有良好的指数类型关系；在峰值点与残余点处，岩样的能量损伤值与剪胀角以及能量特征值与扩容指标均存在着较好的指数类型关系。
关键词：岩石力学；大理岩；三轴卸荷；扩容；能量特征；相关性分析

深部软弱岩体峰后等效力学模型及数值计算研究

孙 闯，张向东，李永靖

（辽宁工程技术大学土木与交通学院，辽宁 阜新 123000）

摘 要：软弱岩体给深部开采工程中的巷道支护等带来一系列棘手的问题，深入研究深部软弱岩体峰后非线性破坏行为，对于保证深部巷道围岩的安全稳定性具有十分重要的意义。基于连续介质理论及量化GSI围岩评级系统，依据Hoek-Brown强度准则，通过理论分析并结合前人的研究成果详细论证了等效节理岩体应变软化模型在深部岩体力学理论上的科学性与可行性。采用程序语言在FLAC^3D中编写等效节理岩体应变软化模型，分别采用常规弹塑性模型与应变软化模型对比分析深部围岩开挖面空间效应曲线；结合深部竖井支护工程设计及现场应用等进行了算例验证。得出结论如下：等效节理岩体应变软化模型所体现软弱岩体峰后强度参数衰减规律表明：岩体峰后行为受岩体质量等级和围压的影响较大，围岩在峰后卸载过程中软化参数并不是恒定值，而是随着围压的大小而变化；通过对深部软弱围岩开挖面空间约束效应曲线的计算可知，基于Mohr-Coulomb和Hoek-Brown强度准则的理想弹塑性模型计算结果基本一致，弹塑性模型与应变软化模型的计算结果相差较大，主要体现在中等地质指标范围；现场实际应用表明，等效节理岩体应变软化模型能够较为真实的反映深部软弱岩体的峰后力学行为，并在围岩地质强度指标与岩体连续介质理论之间建立联系，便于工程应用，并可为类似工程提供借鉴。
关键词：软弱岩体；应变软化；地质强度指标；连续介质理论；数值模拟

大断面切眼顶板偏应力运移及围岩稳定
何富连，许 磊^*，吴焕凯，李通达

（中国矿业大学（北京）资源与安全工程学院，北京 100083）

摘 要：为了探究大断面切眼顶板控制机理，以某煤矿5205切眼为工程背景，采用UDEC4.0模拟了切眼宽度6～10 m过程中，顶板偏应力、裂隙场、变形规律等响应特征。结果表明：①顶板偏应力呈浅部逐渐升高，深部逐渐降低的分布形态，宽度越大顶板浅部偏应力越小，而深部偏应力越大，同时，偏应力极大值逐渐降低并向深部转移。②围岩裂隙场分为3个区：裂隙贯通区、裂隙发育区、微裂隙区，均呈“半椭圆”状。③切眼宽度的增加，加剧了顶板微裂隙区向裂隙发育区及裂隙发育区向裂隙贯通区的转化，同时，顶板下沉增大。认为：顶板的控制首先保证帮不稳定三角块的稳定；高性能锚杆可更好地控制裂隙滑移。④双桁架锚索可锚固在肩角无裂隙区和顶板深部预应力叠加区，可抑制顶板中部裂隙贯通区的拓展和变形。基于此提出了高强高预紧力锚带网和双桁架锚索联合控制技术，矿压结果：切眼掘出后10 d实现自稳，顶底板相对移近量128 mm，两帮相对移近量96 mm，顶板离层4 mm。
关键词：顶板；偏应力；控制
土塞效应对管桩纵向动力特性的影响研究

吴文兵^1,2，蒋国盛¹，王奎华²，谢帮华¹，黄生根¹

(1. 中国地质大学（武汉）工程学院，湖北 武汉 430074；2.浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心，浙江 杭州 310058)

摘 要：基于附加质量法，研究考虑土塞效应时成层地基中管桩的纵向振动问题。首先，根据桩侧土、桩端土的成层性，将桩土系统沿纵向划分为有限个微元段，并采用虚土桩法和附加质量法建立了桩土系统的纵向振动控制方程。然后，运用Laplace变换技术和阻抗函数递推法，推导得到了考虑土塞效应时管桩纵向振动的桩顶速度频域响应解析解和半正弦脉冲激振力作用下相应的桩顶速度时域响应半解析解。最后，分析了附加质量法中Voigt模型参数的敏感性区间，讨论了土塞效应对管桩纵向动力特性的影响规律，并通过模型试验验证了所提理论解的合理性。结果表明：①当附加质量法中的Voigt模型参数逐渐增大时，土塞与管桩之间的相互影响将逐渐增强；②在桩顶速度时域响应曲线上，土塞顶部界面位置处会出现类似扩颈桩段的反向反射信号；③由于土塞的存在，填充土塞桩段的综合波速会小于管桩材料的一维弹性纵波波速，且土塞高度越高，填充土塞桩段的综合波速越小。

关键词：管桩；土塞效应；附加质量法；动力特性；纵波波速；虚土桩法

深厚表土中冻结壁与井壁相互作用的数值分析

王衍森^1,2，文 凯^1,2
(1.深部岩土力学与地下工程国家重点实验室(中国矿业大学)，江苏 徐州 221116；2. 中国矿业大学力学与建筑工程学院，江苏徐州 221116)
摘 要：冻结壁对井壁的作用力构成了深厚表土中冻结井外层井壁的外载；其增长规律与冻结壁与井壁之间的聚苯乙烯泡沫板压缩性能密切相关。为研究深厚表土中冻结井外壁外载的取值方法，以华东某冻结凿井工程为背景，基于冻土的弹塑性及蠕变本构方程，开展了冻结凿井过程中冻结壁与井壁相互作用的数值分析。结果表明：冻结壁对井壁的流变作用力极为显著；泡沫板的存在及其压缩性，可显著降低冻结壁作用力，尤其是弹塑性及流变作用力P_epc的数值，并影响其增长速度及增长规律；随着泡沫板压缩性降低直至泡沫板取消，冻结壁作用力由低速、近似线性增长，变为高速、非线性增长，从而易对井壁的早期安全构成威胁。因此，冻结凿井工程设计与施工中，应针对冻结壁的流变变形特性，审慎地研究确定泡沫板的材质及厚度。
关键词：冻结法凿井；冻结壁；井壁；相互作用；数值分析

基于BQ的破碎岩体注浆加固强度增长理论

许宏发，耿汉生，刘伟东，王 晨

（解放军理工大学国防工程学院爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室，江苏 南京 210007）

摘 要：正确评估破碎岩体注浆加固后的强度对于岩石工程设计十分重要。基于莫尔库仑强度准则，建立了注浆前后破碎岩体强度增长理论，推导出单轴抗压强度增长率、单轴抗拉强度增长率、内摩擦系数增长率和内聚力增长率之间的关系方程。根据已有的基于BQ的岩体内聚力和内摩擦角的经验公式，推导出注浆后破碎岩体内摩擦系数增长率和内聚力增长率随岩体质量指标增长量（DBQ）变化的表达式。再根据已有的注浆后破碎岩体单轴抗压强度增长率的经验公式和各强度增长率之间的关系方程，得到隐含DBQ的非线性方程，可通过数值解法求出了DBQ的值，进而很容易求得各强度增长率的值。分析表明，随着岩体质量指标由小到大变化，注浆后强度增长率开始较大，并很快减小，而后趋于平缓；一般情况下，内聚力增长率约为摩擦系数增长率的2～5倍，单轴抗压强度增长率约为单轴抗拉强度增长率的2～3倍。

关键词：破碎岩体；注浆加固；强度估计；岩体质量；BQ

基于粒度熵概念的贝壳砂颗粒破碎特性描述

田 海¹，孔令伟¹，赵 翀²

(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试验室，湖北 武汉430071；2. 天津市政工程设计研究院，天津 300051)

摘 要：对取自福建莆田湄洲湾海域的贝壳砂进行了不同围压、不同相对密度下的三轴排水剪切试验，同时考虑了尺寸效应的影响。依据试样试验前后粒径分布资料，在统计熵概念基础上提出颗粒破碎粒度熵模型对其破碎率进行了度量，并与Hardin颗粒破碎模型进行了比较，结果表明：贝壳砂颗粒破碎率与围压、相对密度及试样尺寸均有关系，在相同试验条件下，贝壳砂颗粒破碎程度随着试样尺寸的增加而增大，随着围压的增加而增大；当相对密度较低时，颗粒破碎率呈增大趋势；相对密度增加到较高值时，颗粒破碎程度减弱；贝壳砂三轴压缩前后的级配曲线均可以通过粒度熵模型参数表征，其中相对基础熵参数（NB）较好地反映了颗粒破碎程度大小，破碎率愈高，NB值愈小，NB与Hardin破碎率存在显着的线性关系。贝壳砂颗粒破碎粒度熵参数能较好地描述其颗粒破碎行为，为岩土介质材料的颗粒破碎分析提供了一个新的量化指标。

关键词：贝壳砂；颗粒破碎；粒度熵；三轴试验

分散性土单轴抗拉强度影响因素试验研究

路立娜，樊恒辉^*，陈 华，马东林，王中妮，贺智强

（西北农林科技大学水利与建筑工程学院，陕西 杨凌712100）

摘 要：为准确测定土体的抗拉强度，采用自行研制的制样模具和电动式单轴拉伸仪，对分散性土单轴抗拉强度影响因素及其断裂机理进行分析研究，并以非分散性土和过渡性土作为对照。试验结果表明：试样长径比取2.5，拉伸速率取0.8 mm/min可有效避免端部效应和自重影响。分散性土、非分散性土和过渡性土的单轴抗拉强度随含水率的增大而减小，随压实度和黏粒含量的增大而增大，其变化趋势基本相同。与非分散性土和过渡性土的单轴抗拉强度相比，分散性土的单轴抗拉强度显著低于非分散性土和过渡性土。究其原因，主要是分散性土中含有一定量的钠离子和pH较高，使得土颗粒表面的扩散双电层厚度增加，颗粒间的引力降低，斥力增大，宏观表现为单轴抗拉强度降低。

关键词：分散性土；单轴抗拉强度；含水率；压实度；黏粒含量

隧道透水性衬砌环渗透系数合理取值与工程措施探讨

李宗利¹，裴向辉²，吕从聪¹，张国辉¹

(1. 西北农林科技大学水利与建筑工程学院，陕西 杨凌 712100；2. 中水北方勘测设计研究有限责任公司，天津 300222)
摘 要：应用地下深埋隧道渗流场和考虑渗透体积力的弹塑性解，结合某工程实例分析衬砌与围岩渗透系数不同比值对隧道渗流场、渗漏流量、塑性区、位移和衬砌围岩压力等影响规律，探讨透水性衬砌的可行性和合理渗透系数取值。实例分析表明，当衬砌为不透水材料时，洞周围岩中孔隙水压、塑性区、塑性区边缘的位移和衬砌承受的围岩压力均最大；若稍增加衬砌渗透性，则孔隙水压、塑性区、塑性区边缘的位移和衬砌承受的围岩压力迅速减小；随衬砌渗透系数与围岩渗透系数比值的逐渐增大，趋于稳定值。分析结果进一步表明，采用透水性衬砌是可行的，且当衬砌渗透系数与围岩渗透系数比值等于或大于1.0时较为合理。最后，针对洞周环境要求的渗流量以及钢筋混凝土衬砌的耐久性问题提出衬砌环的设计思想，并探讨具体工程措施，以便工程设计参考。
关键词：深埋隧道；混凝土透水衬砌环；渗透系数合理取值；工程措施

氯化镁对水泥土早期强度的影响研究



韩鹏举，张文博，刘 新，白晓红

（太原理工大学建筑与土木工程学院，山西 太原 030024）

摘 要：通过水泥加固不同含量的氯化镁污染土室内28 d抗压强度、X射线衍射（XRD）和微观扫描电镜试验（SEM），研究了氯化镁对水泥土的早期强度影响机理。XRD分析结果表明：氯化镁参与反应生成的M-S-H、M-A-H、氯化钙结晶、轻质氯化镁结晶和水化氯铝酸钙等产物对水泥土产生分解与结晶的复合作用；SEM图象分析表明：氯化镁使水泥土的孔径分布发生改变，当氯化镁含量较低时，水泥土中的水泥水化产物与结晶物将颗粒连结在一起，形成较强的结构联结，使其孔隙率变小，对水泥土的强度增长有利；随着氯化镁含量增大，土颗粒周围的凝胶物被分解，使水泥土的孔隙率增大与胶结程度下降，对水泥土的强度不利。
关键词：污染土；氯化镁；抗压强度；孔隙率；腐蚀

高强度基岩爆破预处理泥水盾构掘进特征研究

阳军生¹，邹志林²，梁奎生³，游永锋³，张学民¹,肖 超¹

(1. 中南大学土木工程学院，湖南 长沙 410075；2. 北京城建设计发展集团股份有限公司，北京 100034；

3. 中铁隧道集团有限公司，河南 郑州 450000)

摘 要：泥水盾构在高强度基岩地层中掘进，盾构自身刀具无法有效破岩，采用基岩爆破预处理的控制钻爆法能严格控制破碎碴块体量，提高刀具破岩能力，但盾构施工过程中，掘进参数与岩石之间关系非常复杂。以台山核电站取水隧道为背景，对现场获得的工作数据进行挖掘，分析基岩爆破前后地层中盾构刀盘推力、刀盘扭矩及掘进速度的参数的选用特点。在此基础上，引入参数转换量FPI、TPI指数及比能进行研究，研究表明，未经处理基岩地层，岩石强度过高，刀盘推力先达到最大值，但切深很浅，扭矩很难发挥最大能力；经爆破处理后，基岩岩体受到不同程度破碎，盾构机推力及扭矩能有效发挥其功能，掘进效能提高。因此，在盾构机的工作负荷范围内，应依据基岩岩体破碎效果，调整刀盘推力和扭矩，使之更好地适应地层，力争达到高效安全的掘进目的。

关键词：高强度花岗岩；控制爆破；泥水盾构；比能；掘进效能