《岩土工程学报》2014年第8期中文摘要_南京水利科学研究院版

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南京水利科学研究院版免费考研网/2018-05-14

一个深海能源土的温度–水压–力学二维微观胶结模型

蒋明镜^1，2，朱方园^1，2

(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，上海 200092)

摘要：天然气水合物以胶结形式赋存时，对深海能源土的强度和变形特性影响显著，且其影响程度与所处温度、水压与力学环境密切相关。旨在建立可考虑温（温度）–压（水压）–力（力–位移与胶结破坏准则）耦合影响的深海能源土微观胶结模型。首先，依据能源土中水合物胶结可发生于两种接触形式（直接接触与有间距）的土颗粒间，提出适用于两种胶结模式的力–位移准则和胶结破坏准则。其次，提出温压距离参数L（表示在无量纲化处理后的温度–水压坐标平面，土体所处温度与水压点到水合物相平衡线的最小距离），并依据文献资料分析，建立水合物胶结强度、刚度与参数L间的关系。最后，建立由水合物饱和度确定的粒间水合物胶结尺寸计算方法，并据此进一步建立了胶结强度与刚度同水合物饱和度间的关系。该模型可以方便地植入离散元程序，从而用于深海能源土的宏微观力学分析。

关键词：深海能源土；水合物；温压环境；胶结模型

黄土的构度及其与粒度、密度、湿度之间的关系

邵生俊，王丽琴，陶虎，王强，王帅

(1. 西安理工大学岩土工程研究所，陕西西安 710048；2. 陕西省黄土力学与工程重点实验室，陕西西安 710048)

摘要：土的粒度、密度、湿度和构度是其固有的物质组成和状态特性指标，用来描述土的力学性质及其变化规律。土的构度是其结构性的定量描述指标，它不仅与土物质组成和存在状态的粒度、密度和湿度有关，而且与土骨架结构中土粒空间排列的组构和粒间联结特征有本质的联系。土骨架结构的土粒排列和粒间联结具有抵抗外荷作用的可稳性和遭受破坏的可变性，从比较黄土结构的可稳性和可变性出发，建立的构度指标实质上包括了原状黄土与其饱和条件下抗压强度比较确定的浸水灵敏度及原状黄土与重塑黄土抗压强度比较确定的扰动灵敏度。揭示黄土具有浸水灵敏度随含水率增大呈显著衰减的变化规律和不同含水率黄土的扰动灵敏度基本保持不变的特征。通过黄土构度随含水率和塑限差值的变化规律，构度随塑限、液限的变化规律，以及构度随液性指数的变化规律分析，揭示了构度与粒度、密度、湿度的之间的本质联系。通过黄土构度与液性指数、干密度和孔隙比表征的综合物理特征量之间的关系分析，揭示了干密度相近条件下黄土构度随综合物理特征量的单调变化规律。论证了黄土构度指标的可靠性与合理性。

关键词：构度指标；水敏势；扰动势；粒度；密度；湿度

筑坝土石料的统一广义塑性本构模型

朱晟^1，2，魏匡民^1，2，林道通^1，2

(1. 河海大学水文水资源与水利水电工程科学国家重点实验室，江苏南京 210098；2. 河海大学水电学院，江苏南京 210098)

摘要：室内三轴试验资料的分析表明：与砾石土心墙料不同，密实堆石料、砂砾料的破坏应力比，随围压的增长出现明显降低；而反映坝料剪胀特征的应力比，随着围压的增长基本不变。根据试验资料，建立了描述土石料剪胀状态和破坏状态的统一应力表达式；针对现有广义塑性模型不能合理反映土石料压缩性的问题，采用改进剪胀方程，利用室内压缩试验和三轴剪切试验成果，构造弹性和塑性模量，提出了一个可以考虑土石料复杂加载特性的实用的统一广义塑性本构模型；将上述模型编制程序，模拟土石料的试验加载，得到预测值与试验数据吻合良好，可较好反映筑坝土石料的应力变形特性。

关键词：弹塑性；本构模型；土石料；堆石坝
SV波斜入射对岩体隧道洞身段地震响应影响研究

杜修力，黄景琦，赵密，金浏
（北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室，北京 100124）

摘要：基于显式有限元方法并结合黏弹性人工边界条件，推导了SV波斜入射时人工边界面上等效节点力的计算公式，并基于通用有限元软件实现了SV波的倾斜输入。采用简单算例验证了SV波斜入射输入方法的准确性。分别考虑了SV波在隧道横断面和纵断面内斜入射工况，研究了SV波斜入射条件下岩体隧道洞身段地震响应规律。计算结果表明：SV波斜入射时的隧道地震响应规律与垂直入射时具有较大的差异；SV波在不同断面内斜入射时隧道的地震响应结果也具有较大差别。

关键词：地震波斜入射；岩体隧道地震响应；黏弹性人工边界；等效节点力
黏土触变过程中强度恢复的微观机理

张先伟^1，2，孔令伟¹，李峻¹，杨爱武^2，3

（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. 天津市软土特性与工程环境重点实验室，天津 300381；3. 天津城建大学土木工程系，天津 300381）

摘要：触变性是复杂的流变特性之一，它是指外力扰动导致土体强度衰减，静止后随时间增长逐渐强度恢复的现象。为了探寻黏土触变过程中强度恢复机理，开展了在长达500 d的龄期内，观测湛江黏土扰动后不同静置龄期下的无侧限抗压强度与贯入阻力，分析触变强度的恢复时间与过程，利用触变强度比率评价湛江粘土的触变性。利用扫描电镜与压汞试验，分析不同静置龄期下的结构演变规律。结果表明，湛江粘土具有明显的触变性，扰动后静置500 d后土体持有强度是其扰动后的2.58倍，但触变恢复强度仅占扰动损失强度的21.2%～23.5%。对于高灵敏性、强结构性的地基土，因施工扰动带来的强度损失引发的工程灾害不容忽视。黏土触变过程中的强度恢复主要是颗粒间引力与斥力的相互作用的力场变化使结构有分散趋向絮凝发展所导致，这一过程中结构产生自适应调整，孔隙分布均匀化发展，微观结构向亚稳定结构转变，在一定时期内表现出触变现象。

关键词：黏土；触变；强度；微观结构；机理

 跨断层隧道抗减震措施性能振动台试验研究

信春雷，高波，周佳媚，申玉生，全晓娟

(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：跨断层的隧道工程在中国高烈度地震区已经越来越普遍。针对目前土木工程抗震设计规范对跨断层隧道的不适用性，通过振动台模型试验研究了隧道结构常规与新型抗减震措施在地震动力荷载作用下的响应特性和破坏机理。结果表明：断层滑动装置在单体模型箱中模拟断层滑动状况良好；套管式可变形结构的抗减震性能最好；减震层可以提高隧道结构整体的耐震性能；减震缝通过提高隧道结构纵向自由度而减轻震害。分析了隧道结构在地震中发生破坏的初始位置与破坏过程，揭示了各种抗减震措施的作用机理。最后，将地震烈度与隧道结构破坏过程相结合，提出了各种抗减震措施的适用条件。为研发新型隧道抗减震措施与隧道抗震设防提供参考。
关键词：隧道工程；振动台模型试验；抗减震措施；水平激震；破坏形态

干湿循环作用下击实膨胀土胀缩变形模拟

魏星¹，王刚²

（1. 西南交通大学土木工程学院，四川成都 610031；2. 重庆大学土木工程学院，重庆 400044）

摘要：击实膨胀土在干湿循环作用下产生的胀缩体变可以分解为一个随含水率或吸力改变而同步变化的可逆性分量和一个主要产生于干湿循环过程初期的不可逆性分量。可逆性干湿体变来源于组成土骨架的黏土微观结构变形的可逆性，主要由当前吸力或含水率的变化确定。不可逆性干湿体变分量与干湿循环引起的土的宏观结构的不可逆变化有关，其大小依赖于当前状态与平衡状态的宏观结构的差异。分别给出了可逆性和不可逆性干湿体变分量的数学描述，结合低塑性非饱和土的BBM模型，提出了一个适用于击实膨胀土的实用本构模型。该模型的参数数量少且易于确定。通过对试验结果的模拟，表明本模型比经典的膨胀土BExM模型的模拟效果更好，更易于实用。

关键词：膨胀土；干湿循环；胀缩变形；本构模型

基于凝聚层次聚类分析法的岩体随机结构面

产状优势分组

张奇¹，王清¹，阙金声²，李严严¹，宋盛渊¹
（1. 吉林大学建设工程学院，吉林长春 130026；2. 华北电力设计院工程有限公司，北京 100120）
摘要：在岩体斜坡稳定性分析和岩体水力学分析中，岩体随机结构面的优势分组是一项十分重要的内容。提出一种基于凝聚层次聚类分析的岩体随机结构面产状优势分组的新方法，这种方法的优点在于事先无需确定聚类中心，在分类结果生成后还可明显剔除数据的孤点与野值。应用人工随机生成的结构面产状数据对这种新方法和模糊C均值法进行了对比验证。结果表明，凝聚层次聚类分析法不仅在无孤值点的情况下分组结果优于模糊C均值算法，而且还可以有效地剔除孤值点对于分组结果的不利影响。最后将这种方法应用于松塔水电站坝肩结构面优势分组中，同样得到了比较满意的结果。
关键词：结构面；优势分组；凝聚层次聚类；模糊C均值

盾构掘进地面沉降虚拟镜像算法

林存刚¹，夏唐代²，梁荣柱²，吴世明³

(1. 宁波大学建筑工程与环境学院，浙江宁波 315211；2. 浙江大学建筑工程学院，浙江杭州 310058；

3. 杭州庆春路过江隧道有限公司，浙江杭州 310002)

摘要：盾构掘进所致地面沉降的准确预估，对于邻近建（构）筑物的保护至关重要。假定土体为均质各向同性半无限空间不可压缩弹性体，基于虚拟镜像技术，推导了在隧道边界土层不同收敛模式下的地面沉降计算公式，计算结果比数值积分算法更接近实测。由于实际土体具有各向异性、成层性和可压缩性，本文算法与数值积分算法均高估了横向地面沉降槽宽度。引入沉降槽宽度修正参数对理论公式进行修正，修正算法计算结果更符合实际，可简单可靠地估算盾构隧道施工地层损失引起的地面沉降。

关键词：虚拟镜像技术；盾构隧道；现场实测；地面沉降

饱和黏性土地基中现浇大直径管桩水平振动响应解析解

郑长杰^1，2，刘汉龙^1，2，丁选明^1，3*，付强^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；

3. 河海大学水资源高效利用与工程安全国家工程研究中心，江苏南京 210098）

摘要：基于经典的平面应变假定，将土体假设为若干个相互独立的薄层，对饱和土地基中现浇大直径管桩水平振动频域特性进行了理论研究。首先通过引入势函数对土体动力固结方程解耦，采用Laplace变换和分离变量的方法求得了桩周土及桩芯土频域响应解析解，进而利用桩土完全耦合的条件得到桩振动响应解，给出了桩顶复阻抗解析表达式。将本文解完全退化到实心桩的解与已有理论解对比，验证了本文解的合理性并阐明两解的区别。通过参数分析，得到了桩长以及桩半径等参数对复阻抗特性影响的规律。

关键词：现浇大直径管桩；水平振动；解析解；复阻抗；饱和土

土工袋防渠道冻胀模型试验研究

李卓^{1, 2}，盛金保^1，2，刘斯宏³，何勇军^1，2，李亚军⁴

(1. 南京水利科学研究院，江苏南京 210029；2. 水利部大坝安全管理中心，江苏南京 210029；

3. 河海大学水利水电学院，江苏南京 210098；4. 代尔夫特理工大学土木学院，代尔夫特）

摘要：为研究土工袋在寒冷地区的防渠道冻胀效果，开展了冻融循环作用下土工袋处理渠道和常规渠道模型试验，研究了土工袋处理渠道和常规渠道的冻胀量、融沉量、含水率和温度随时间的变化规律。试验结果表明：冻融循环作用下土工袋处理渠道防冻胀效果显著，同时揭示了土工袋防渠道冻胀机理，即土工袋通过抑制毛细水、薄膜水上升、加筋作用达到防冻胀效果，为寒区渠道防冻胀提供理论依据。
关键词：冻融循环；土工袋；模型试验；渠道防冻胀

基于锈胀开裂的预应力锚杆（索）使用寿命预测研究

邓东平，李亮，赵炼恒，刘剑豪

（中南大学土木工程学院，湖南长沙 410075）

摘要：锚杆（索）腐蚀后其体积发生膨胀并形成锈胀力，而锈胀力的增大可导致外围注浆体开裂，从而加速锚杆（索）的腐蚀，故可以此时的锈蚀量作为预测锚杆（索）使用寿命的判别条件。当对外围注浆体进行受力分析时，采用平面应变情况下的圆孔模型弹性理论计算注浆体开裂时的极限锈胀力，并以锚杆（索）与外围注浆体接触面的变形协调条件来计算极限锈胀力时的锚杆（索）锈蚀量。同时，比例参数λ被采用来考虑岩土体对锚固体的约束作用，且将是否考虑注浆体内部裂缝影响作为2种方法计算锈胀力作用下的注浆体变形。然后，将参数选取在一定范围内经曲线拟合得极限锈胀力及对应锚杆（索）锈蚀量的简单表达式，进而根据2种不同适用条件下的锚杆（索）锈蚀速率计算式对锚杆（索）的使用寿命进行预测和分析。经算例对比验证了本文方法的可行性，并对锚杆（索）使用寿命的影响因素进行了参数分析，可知：①不考虑注浆体内部裂缝影响而计算得的锚杆（索）锈蚀量值偏于保守；②外围岩土对注浆体的约束作用对锚杆（索）的使用寿命有积极影响；③铁锈体积膨胀率n对锚杆（索）的使用寿命影响微小，而注浆体泊松比μ_c和保护层厚度c越大则锚杆（索）的使用寿命越长。

关键词：锚杆（索）；外围注浆体；锈胀力；锈蚀量；锈蚀速率；使用寿命

基于离散–连续耦合的尾矿坝边坡破坏机理分析

张铎¹，刘洋^1*，吴顺川^1，2，汪成林¹

(1. 北京科技大学土木与环境工程学院，北京 100083；2. 金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室，北京 100083)

摘要：在连续介质力学有限差分数值模拟的基础上，选取有代表性的局部区域进行基于有限差分与离散元的离散–连续耦合分析。采用上述方法模拟了某尾矿坝边坡在尾矿冲填前后潜在滑移带附近的宏细观力学特征。模拟结果显示，对于耦合和非耦合模型中的连续域两种方法的计算结果基本一致，但离散域的存在可以对滑移带形成过程的细观力学特征，如力链分布、土体细观组构发展等进行分析，研究边坡破坏的细观机理。研究表明，在滑移带形成过程中，滑移带内外土体各向异性的发展明显不同：随着荷载的施加，潜在滑移带内土体颗粒发生了较明显的位移，应力主方向发生了明显转动。颗粒的转动改变了带内组构的分布，并逐渐形成剪切滑移带，造成边坡失稳。滑带外土体虽然应力主方向发生了一定的偏转，但剪应力变化不大。采用的离散–耦合分析方法可以分析边坡在渐进破坏过程中滑移带形成的细观力学机理。

关键词：离散–连续耦合；数值模拟；尾矿坝边坡；破坏机理

地震荷载特征及其对砂土震陷影响试验研究

陈青生¹，熊浩²，高广运^3*

(1. Faculty of Engineering, University of .Wollongong, NSW 2500；2. 台州学院，浙江台州 318000；3. 同济大学地下建筑与工程系，上海 200092)
摘要：介绍美国最新一代动循环单剪系统的组成及其特点，分析原始真实地震荷载的输入方法，并对真实地震荷载的输入有效性进行验证。以美国Filter净砂为对象，选择冲击型与振动型地震波作为试验输入荷载，考虑砂土相对密度、上覆荷载，设计不同试验工况研究地震荷载特征及其对砂土震陷的影响，共计试验组数202组。试验结果表明：在同一砂土相对密度和上覆荷载条件下，振幅相同的振动型地震波引起的砂土震陷比冲击型地震波引起的砂土震陷大；砂土震陷主要由最大地震荷载峰值之前的各个较大峰值的地震波引起，其中最大峰值对应的地震波引起的砂土竖向应变最大；对于最大峰值之后的地震波，其峰值应达到该地震波最大峰值的80%左右才对砂土变形具有较明显的贡献作用；冲击型地震波最大峰值之后的各地震波对砂土变形影响不明显；对于振动型地震波，其最大峰值之前及最大峰值之后一定范围内的地震波作用共同决定着砂土变形的大小。

关键词：动循环单剪试验；砂土震陷；振动型地震波；冲击型地震波

地下水封石油洞库渗水量预测与统计

王者超¹，李术才¹，梁建毅²，乔丽苹¹，薛翊国¹，周毅¹
(1. 山东大学岩土与结构工程研究中心，山东济南 250061；2. 黄岛国家石油储备基地有限责任公司，山东青岛 266426)

摘要：渗水量规模与空间分布特征是地下水封石油洞库建设中的关键问题。以中国首个大型地下水封石油洞库项目为背景，采用经验公式、有限元法计算和现场实测等方法研究了该洞库渗水量规模和空间分布特征。在大量现场岩体渗透性试验基础上，获得了可靠的岩体渗透系数，采用经验公式和数值计算等方法对洞库渗水量规模和空间分布特征进行了预测。根据现场揭露的渗水形态，统计了洞库渗水量规模，获得了渗水量空间分布特征，调查了渗水部位地质特征，据此提出了渗水量控制标准和有针对性的工程注浆防渗对策。通过对比预测与统计结果，讨论了渗水量规模预测方法适用性和渗水量空间分布特征离散性等问题。研究成果为提高中国地下水封石油洞库建设水平提供了理论支持，并为复杂条件下地下工程渗流特性研究提供了工程实例。

关键词：岩石工程；地下水封石油洞库；渗水量；空间分布；渗透系数；有限元法；现场统计；结构面；离散性

利用金川水淬镍渣尾砂开发新型充填胶凝剂试验研究
杨志强^1，2，高谦^1*，王永前²，倪文¹，陈得信²

（1. 北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室，北京 100083；2. 金川集团股份有限公司，甘肃金昌 737100）

摘要：金川镍矿到2012年堆存镍铜炉渣3.3×10⁷ t，每年还产出镍铜渣2.5×10⁶ t。水淬镍渣提铁后每年排出1.25×10⁶ t镍渣尾砂废弃物。利用冶金废弃物开发矿山充填胶凝剂，不仅可以实现废物资源化利用，而且还能够降低充填采矿成本，提高采矿经济社会效益。针对金川水淬镍渣尾砂所潜在的活性，采用机械活化和化学活化两种方式，进行了镍渣尾砂新型充填胶凝剂试验研究。研究结果表明，镍渣尾砂、脱硫石膏、电石渣、水泥熟料的最佳比表面积分别为620，200，200，300 m²/kg。化学活化采用脱硫石膏和电石渣为主激发剂，以硫酸钠和水泥熟料为辅激发剂，由此确定了镍渣尾砂掺量为85%，脱硫石膏、电石渣、硫酸钠和水泥熟料的复合激发最佳掺量分别为5%，5%，3%和2%。外加0.156%的PC高效减水剂，配制成胶砂比1∶4，料浆浓度为79%的充填料浆，7 d和28 d充填体强度分别达到2.9，6.3 MPa，满足金川矿山安全采矿对充填体强度要求。由此可见，开发的新型充填胶凝材料可以替代水泥应用于金川矿山胶结充填采矿。

关键词：水淬镍渣尾砂；充填胶凝剂；充填体强度；水化机理

铁路路基下膨胀土地基浸水响应现场试验

陈伟志^1，2，蒋关鲁^1，2，赵慧爽¹，袁泽华¹，王智猛³，李安洪³

（1. 西南交通大学土木工程学院，四川成都 610031；2. 西南交通大学道路工程四川省重点实验室，四川成都 610031；

3. 中铁二院工程集团有限责任公司，四川成都 610031）

摘要：在工程建设中，膨胀土大都属于非饱和土范畴。对高速铁路无砟轨道路基而言，膨胀土的胀缩变形可能加剧线路的不平顺性，影响高速铁路的正常运营。为研究铁路路基荷载下非饱和膨胀土土层在人工浸水后的变形特征，结合云桂铁路建设，设计并开展了铁路原型路基荷载下膨胀土地基现场浸水试验，并监测了从路基填筑开始到人工浸水结束时膨胀土地基与路基本体变形及浅层土水分的时程变化。试验结果揭示了膨胀土地基浸水饱和后的极限相对膨胀量、膨胀变形沿路基横向与地基深度的分布规律以及地基表面膨胀变形沿路基本体的衰减特征。基于试验成果，初步提出了以路基表面膨胀变形为0作为控制标准确定路基临界填高的设计思路。现场试验的设计原则与实施方法也可为今后研究铁路路基下膨胀土地基胀缩特性提供参考。

关键词：铁路路基；膨胀土地基；现场浸水试验；膨胀变形；高速铁路

 红土镍矿流态化特性的模型试验研究

周健^1，2，朱耀民¹，简琦薇¹，贾敏才^1，2，金允龙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. 上海船舶运输科学研究所，上海，200135）

摘要：通过室内小型振动台模型试验，对船载红土镍矿的流态化特性进行了研究。基于数字图像采集和分析，揭示了红土镍矿流态化的演化过程。分析了含水率、加速度等因素对红土镍矿流态化特性的影响以及孔隙水压力和含水率在流态化过程中的变化规律。试验结果表明：水分迁移是造成红土镍矿形成流态化的主要原因；含水率是影响红土镍矿流态化发生的关键因素，建议实际运输中控制与本试验相同的红土镍矿含水率在31.0%以下；加速度大于某一临界值时，加速度对红土镍矿流态化特性才有较大影响。研究对减少红土镍矿在船运过程中流态化风险有重要的意义。

关键词：流态化；小型振动台试验；红土镍矿

预应力锚杆内力传递分布规律与时空效应

黄雪峰^1，2，马龙¹，陈帅强¹，孔洋¹

（1. 兰州理工大学土木工程学院，甘肃兰州 730050；2. 后勤工程学院建筑工程系，重庆 400041）
摘要：为了得到预应力锚杆在基坑开挖过程中受力分布特性，结合西宁火车站综合改造项目，对桩锚支护结构在不同阶段锚杆的受力特征进行现场内力测试试验，试验测得了锚杆轴力和摩阻力随时间及空间分布规律，分析了锚杆支护过程边坡潜在滑移面的动态演化规律，探讨了预应力锚杆自由段与锚固段相互关系，结果表明:未锁定时，受力增加了预应力锚杆的初始应力，对其受力不利，应严格予以控制，锁定后，锚杆摩阻力沿锚固段渐进式减小，摩阻力不断向后传递，但摩阻力峰值并未出现改变；锚杆锚固作用使得边坡潜在滑移面向深部转移，同时，滑移面剪出口沿坡脚向上转移，剪出口位于距基坑底部约H/3处；预应力锚杆自由段长度越长受力越好，但应以超出预估可能出现最终滑移面一定深度最为经济合理，在满足锚固力要求的情况下，锚固段长度存在一临界值，超过临界值则浪费。
关键词：预应力锚杆；内力测试；荷载传递；滑移面；时空效应
考虑土抗力方向的p–y曲线法研究

上官士青¹，刘红军^2*，朴春德³

（1. 同济大学土木工程学院，上海 200092；2. 中国海洋大学环境科学与工程学院，山东青岛 266100；

3. 中国矿业大学资源与地球科学学院，江苏徐州 221116）

摘要：当桩顶受到不在同一平面内的水平力—弯矩组合荷载时，桩身变形复杂，多采用三维有限元法进行分析，不方便实用。为此，文章提出了一种三维情况下土抗力弹簧可在水平面内旋转的p–y曲线法，并建立了相应的数学规划模型进行求解。根据最小势能原理，以广义势能方程为目标函数，将p–y曲线积分计算土弹簧做功，同时以桩身变形协调条件作为数学模型的约束条件，构成了一个非线性规划模型。模型假设桩身每个节点5自由度，并考虑了p–效应。通过3个算例对该数学规划模型进行了验证，结果表明该模型整体假设条件合理，方法可行。文章同时对桩身双向不均匀弯曲下的土弹簧在水平面内旋转的情况进行分析，认为模型可有效反映出桩身在三维空间内的位移和力的协调。

关键词：p–y曲线法；水平荷载；p–；土抗力方向；数学规划

深部巷道底板岩体渗透性高压压水试验研究

黄震¹，姜振泉¹，孙强¹，曹丁涛²，王言剑³，张冬³

（1. 中国矿业大学资源与地球科学学院，江苏徐州 221116；2. 兖州煤业股份有限公司，山东邹城 273500；

3. 兖州煤业股份有限公司东滩煤矿，山东邹城 273512）

摘要：岩体渗透性是反映岩体水力学特征的重要参数，为探究深部岩体的渗透性，采用钻孔高压压水试验手段，对东滩煤矿深部巷道底板四段岩体进行了现场原位压水试验，获得了大量实测数据。试验和数据分析结果表明：岩体在压水过程中经历了“隔水–导渗–稳渗”的过程，随着压水的进行，岩体的渗透性不断增强。东滩煤矿深部底板的厚层泥岩具有低阻弱渗的特点，厚层砂岩和互层具有高阻弱渗的特点，四段岩体原始状态下渗透性均较差。注水压力与流量关系曲线具有很好的指数关系，除厚层砂岩外，厚层泥岩和互层的注水压力–流量关系具有明显的分段性。岩体等效裂隙宽度随着注水压力的增大具有较好的指数关系且具有明显的分段性，即可分为突变点前的稳定阶段和突变点后的突增阶段。可通过裂隙宽度变化量是否大于0来判断岩体内是否发生明显渗流。研究结果有助于加强对深部岩体在水压作用渗透性变化的认识，为深部煤层的安全开采提供重要的参考依据。
关键词：深部岩体；高压压水试验；渗透性；等效裂隙宽度；立方定律；指数关系

考虑回淤的沉管隧道基础层压缩模型试验研究

魏纲¹，裘慧杰²，杨泽飞¹，王栋迪¹，邢建见²

(1. 浙江大学城市学院土木工程系，浙江杭州 310015；2. 浙江大学岩土工程研究所，浙江杭州 310058)
摘要：实测数据统计结果表明，沉管隧道施工期间的沉降占到总沉降的50%以上，而施工期间沉降主要由基础层压缩引起。以舟山沈家门港海底沉管隧道为原型，取纵向30 m建立1∶10缩尺寸模型，试验重点模拟海水环境下注砂基础层形成过程，并研究其在不同回淤条件下的整体压缩过程，评估回淤对压缩的影响。研究结果表明：无回淤条件下砂石基础层整体压缩模量为3.41 MPa，表明沉管隧道基础层的压缩性能较差；夹杂不同浓度的回淤层后，基础层整体压缩模量在1.54～3.89 MPa区间，集中在2.34 MPa附近，约为无回淤条件的0.69倍；回淤起到类似润滑剂的作用，增加了砂石的交错重叠量和垫层整体的塑性，会延长压缩稳定时间，增加基础层的压缩量，放大压缩区域的不均匀性。

关键词：沉管隧道；模型试验；基础层；回淤；压缩

基于联系期望的膨胀土和改良土胀缩性评价模型

汪明武^*，赵奎元，张立彪

(合肥工业大学土木与水利工程学院，安徽合肥 230009)

摘要：膨胀土和石灰改良膨胀土的胀缩性评价，受分析指标不确定性的多样性和动态可变性与人类思维的局限性影响与控制，是一个极其复杂的难题。应用区间数理论与集对分析耦合方法，提出了基于联系期望概念的膨胀土和石灰改良土胀缩性评价新模型，以统一刻画区间形式胀缩性评价指标的确定性和不确定性及演化态势。实例应用及与其他方法对比分析结果表明，该模型应用于膨胀土和石灰改良膨胀土胀缩性评价是有效可行的，且能简化区间数关系的分析过程，此也为其他类似不确定性问题提供了新的参考。

关键词：膨胀土；胀缩性；区间数；集对分析；评价

Biot动力固结方程简化模型在桩水平动力响应中

适用性研究

余俊¹，尚守平²，黄娟¹，阳军生¹
(1. 中南大学土木工程学院，湖南长沙 410075；2. 湖南大学土木工程学院，湖南长沙 410082)

摘要：分析不同Biot动力固结方程简化模型在桩水平振动中的适用性。引入势函数进行解耦，推导了忽略土体及水体竖向连续的土层水平振动响应解析解，结合以前研究，讨论了单相土模型、等效单相土模型与不同渗透系数条件下忽略流体惯性项忽略竖向连续模型、考虑流体惯性项忽略竖向连续模型以及考虑流体惯性项考虑竖向连续模型的桩头阻抗频响规律，指出Biot动力固结方程可进行简化的条件。

关键词：Biot动力固结；饱和土；简化模型；水平振动；适用性

基于透明土的管桩贯入特性模型试验研究

曹兆虎^{1, 2}，孔纲强^{1, 2}，刘汉龙^{1, 2}，周航^{1, 2}

（1. 岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室，江苏南京 210098；2. 河海大学土木与交通学院，江苏南京 210098）

摘要：由于受土塞效应等因素影响，开口管桩和闭口管桩在贯入过程中的挤土效应存在明显的差异；然而针对该两者贯入特性的研究相对较少。基于透明土和PIV（Particle Image Velocimetry）技术，开发了相应的桩基贯入模型试验系统，用于桩基贯入过程中桩周土体变形的非插入式测量。试验选用的透明土由玻璃砂和具有相同折射率的孔隙液体制成。该试验系统主要包括：线性激光光源、CCD（Charge-Coupled Device）相机、自动沉桩加载仪和计算机控制系统等。激光射入透明土，和透明土之间的相互作用产生了独特的散斑场，通过CCD相机摄取贯入过程中各个时刻散斑场变形的图片，然后通过PIV技术对这些变形前后的图片进行处理，即可得到整个土体位移场。分别进行了开口管桩和闭口管桩的桩基贯入试验，得到了对应的土体位移场，并对桩基贯入引起的桩周土体径向位移试验结果与圆孔扩张法、应变路径法等理论计算结果进行对比分析；研究结果表明，对于闭口管桩，由于竖向位移的影响，试验值比圆孔扩张法结果小，其与应变路径法更为接近；对于开口管桩，由于沉桩过程中土塞作用，试验值比圆孔扩张法大，其影响不可忽略。

关键词：开口管桩；闭口管桩；模型试验；位移场；透明土；PIV技术

《岩土工程学报》2014年第8期中文摘要_南京水利科学研究院版

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