UH模型系列研究

姚仰平

(北京航空航天大学交通科学与工程学院，北京100191)

摘 要：岩土材料的本构模型是岩土工程学科的重要理论基础。合理的本构模型既能定性地揭示岩土的变形强度机制，也能定量地进行岩土体强度和变形计算。笔者20余年来潜心于土的本构模型研究，取得了以下3个方面的理论成果：①在修正剑桥模型的基础上，通过引入统一硬化（unified hardening，UH）参数，建立UH模型，该本构模型能够反映饱和超固结土的剪缩、剪胀、硬化、软化和应力路径相关性等特性，模型所用土性参数与修正剑桥模型完全相同；②扩展UH模型，使其考虑多种外部因素（温度、时间和基质吸力）、复杂特性（各向异性、结构性和小应变特性）和复杂加载条件（循环荷载、部分排水即渐近状态）等的影响；③提出广义非线性强度准则和满足热力学定律的变换应力三维化方法，从而实现了本构模型的合理三维化。UH模型已被嵌入到数值计算软件中，并被用于分析岩土工程问题。以上研究包括本构建模、强度准则、三维化方法和数值分析等方面，形成了独具特色的岩土本构理论和应用体系。

关键词：土；本构模型；强度准则；三维化；数值分析；UH模型

20万吨级卸荷式板桩码头数值分析

蔡正银¹，侯 伟^1，2，周 健²，徐光明¹

（1. 南京水利科学研究院岩土工程研究所，江苏 南京 210024；2. 同济大学地下建筑与工程系，上海 200092）

摘 要：京唐港^#36泊位为20万吨级通用散货泊位，采用卸荷式板桩码头结构型式，这是世界上迄今为止设计最大的板桩码头。对于卸荷式深水板桩结构，原有的规范已不再适用，给结构设计带来了一定的困难。基于ABAQUS有限元平台，利用开发的土和结构相互作用软件，对该20万吨级板桩码头初步设计方案进行了三维数值模拟，研究了卸荷式板桩结构的卸荷机理和土与结构的相互作用规律，得到了码头结构的内力和变形等关键设计参数，揭示了码头前墙上的土压力随墙体变形的变化规律，为结构的设计和优化提供了技术支撑。

关键词：卸荷承台；数值模拟；板桩码头；土压力；相互作用

二层水平介质球面波正反演联用与震源定位

张向东，王 帅，贾宝新

(辽宁工程技术大学土木与交通学院，辽宁 阜新 123000)

摘 要：二层水平介质中原几何平均震源定位方法，无法直接确定震源的水平坐标，推广至任意水平层状介质时，包含震源深度的定位参数难以确定和修正，且难以确定震源所在层。根据将水平和铅垂坐标分离、并去根号的走时方程，反演出发震时刻，并合理修正，根据水平层状体系中球面波波阵面的正演方法，得到含震源空间坐标的非线性方程组，求解可得震源的水平和铅垂坐标。各种定位条件下的定位计算表明，正反演联合运用法的水平和铅垂坐标误差的较大值，均不大于几何平均法的震源深度计算误差，且正反演联用法比几何平均法更适合于深震源定位。对参数敏感性的分析表明，发震时刻对定位参数不敏感，震源位置误差对波速、波速比的敏感性介于几何平均法和经典线性法之间。正反演联用法不能改进几何平均法不适应较大水平竖直距离比和较大、较小埋深比的缺点，仍建议在地(矿)震易发区布置台站，并与经典线性法结合使用。正反演联用法不需要确定和修正含震源深度的定位参数，且便于逐层排除和确定震源所在层，因此将比几何平均法更适合于任意水平层状介质中的震源定位。

关键词：震源定位；二层介质；球面波；正反演；任意层介质

正常固结黏土的三维弹塑性本构模型

杜修力^1，2，马 超^1，2，路德春^1，2

(1. 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；2. 北京工业大学建筑工程学院，北京 100124)

摘 要：应力空间内的非线性统一强度理论，与普通应力空间内的Drucker-Prager强度理论的形式相同。类比剑桥模型采用应力参量p和q的建模方法，在应力空间内建立了土的三维弹塑性本构模型。首先提出了新的剪胀方程，结合正交条件，以，作为应力参量得到塑性势函数；其次模型建立过程中采用了修正剑桥模型的屈服面及非相关联流动法则；这种建模思路是一种新的直接建立三维弹塑性模型的方法。模型以岩土类材料的非线性统一强度理论为破坏条件，能够合理地反映岩土类材料的三维强度特性，较好地描述土体的变形特性，且能够退化为修正剑桥模型。

关键词：土；三维化；剪胀方程；塑性势函数

基于e–p曲线的软土地基非线性沉降的实用计算方法

杨光华^1，2，3，姚丽娜²，姜 燕^1，3，黄忠铭²

(1. 广东省水利水电科学研究院，广东 广州 510610；2. 华南理工大学土木与交通学院，广东 广州 510641；

3. 广东省岩土工程技术研究中心，广东 广州 510640)

摘 要：软土地基侧向变形引起的沉降不可忽略。目前中国地基规范对软土地基的沉降主要是采用侧限压缩试验曲线进行一维压缩沉降计算，然后对该计算结果乘以一个经验修正系数来反映软土侧向变形等所产生的沉降，经验系数为1.1～1.7，变化大，缺乏量化取用方法。因此，侧向变形引起的沉降尚缺乏有效可靠的实用计算方法。基于e–p曲线和Duncan-Chang 本构模型的概念提出了用e–p曲线求取软土的非线性切线模量E_t的方法，然后把地基的沉降分解为有侧限的压缩沉降和侧向变形产生的沉降两部分。有侧限的压缩沉降采用传统的e–p曲线分层总和法计算，侧向变形的沉降用非线性切线模量E_t进行分层总和法求得。模型简单、参数易获得，由此而建立了一个较简便实用的软土地基非线性沉降计算方法。并通过一个工程案例与实测结果、规范方法计算结果和有限元数值分析结果进行比较，说明方法的可行性。

关键词：软土沉降；侧向变形；e–p曲线；切线模量；分层总和法

理想弹–塑性岩体的自承载系数

张常光，赵均海，朱 倩，李爱国

（长安大学建筑工程学院，陕西 西安 710061）

摘 要：针对岩体自身承载能力的评价，修改抗力系数提出了岩体新的自承载系数，给出其物理意义，并以理想弹–塑性围岩中圆孔收缩和扩张为例，推导了岩体缩孔自承载系数K_c和扩孔自承载系数K_e，得出各参数的影响特性。研究结果表明：岩体自承载系数是一个受多因素共同影响的综合评价指标，应力状态和孔壁压力对其具有显著影响；岩体自承载系数随岩体强度参数和统一强度理论参数的增加而增大，随剪胀参数的增加岩体缩孔自承载系数K_c减小，而扩孔自承载系数K_e却增大。应充分考虑岩体强度参数的变化、中间主应力效应和剪胀特性的影响，合理利用岩体的强度潜能和自承载能力。

关键词：自承载系数；孔收缩；孔扩张；中间主应力；剪胀

渗流问题的弱形式求积元分析

袁 帅，钟宏志

(清华大学土木工程系，北京 100084)

摘 要：对于渗流问题的研究在很多领域有着广泛的应用，工程中通常采用有限元法对其进行数值求解，这往往需要耗费较大的计算资源从而限制了其计算规模。弱形式求积元法是一种简单和高效的数值方法，该方法基于问题弱形式描述，可对全域进行高阶近似，具有较快的收敛性，在结构分析领域已有广泛的应用。将弱形式求积元法应用于渗流问题的求解，分析了二维及三维渗流问题，包括承压渗流和无压渗流；对于无压渗流，采用变网格方法，使用积分点位置的多项式插值来近似表示自由面。求解了数值算例并得到了与解析解或者文献解一致的结果。结果表明：与有限元法相比，弱形式求积元法使用较少的自由度就可以得到收敛的结果，显示了弱形式求积元法在渗流分析中的有效性。

关键词：弱形式求积元法；渗流；混凝土坝；挡水板；渗流自由面

先期振动对筑坝材料变形特性的影响

韩华强^1，2，陈生水^1，2，傅 华^1，2，凌 华^1，2

(1. 南京水利科学研究院，江苏 南京 210024；2. 水文水资源与水利工程国家重点实验室，江苏 南京 210024)

摘 要：通过大型振动三轴试验研究了先期振动荷载对高土石坝筑坝材料抵抗地震变形能力的影响，研究结果表明：经受过先期动应力作用的土石料，再次经受动应力作用时，其抵抗变形的能力明显提高，这是由于在初始动应力作用下，土石料颗粒破碎及试样内部重定向排列大部分已经完成，再次经受动应力作用时，土石料颗粒破碎的程度将降低，试样内部重定向排列的难度将加大，从而使得其变形量减小，抵抗变形的能力提高。抵抗变形的能力提高的幅值与土石料本身的性质、再次经受的动应力与先期动应力的比值，即先期动应力和再次经受的动应力大小有关。根据试验结果建立了先期振动对粗粒料变形能力影响的一般表达式，该表达式表明：先期振动对粗粒料抵抗变形能力的影响仅与k值有关，k反映了粗粒料对先期振动作用的敏感度，表示粗粒料经先期动应力作用后，在再次经受动应力作用时，粗粒料内部重定向排列和颗粒破碎的难易度，k值越小，粗粒料对先期振动的敏感性越大，反之则越小，k值大小与粗粒料本身的矿物组成有关，而与其自身的岩性、颗粒形状、级配、密度等没有关系。

关键词：先期振动；筑坝材料；变形；大型振动三轴试验

石笼拱柔性拦截坝新技术及其数值模拟

苏 洁^1，2，周 成^1，2*，陈生水²，何建村³，何 宁²，吴 艳³，张桂荣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. 水利部土石坝破坏机理与防控技术重点实验室，江苏 南京 210024；3. 新疆水利水电科学研究院，新疆 乌鲁木齐 830049）

摘 要：针对常见的泥石流拦挡结构被冲击破坏的问题，提出了柔性石笼拱拦截坝新技术。柔性石笼拱以石笼为主要材料，砌筑成拱形，上游面铺设废旧轮胎防冲垫层，拦截泥石流。利用ANSYS LS-DYNA 软件，分析了柔性石笼拱结构对泥石流冲击的动力响应，并与刚性浆砌石结构进行对比。通过MIDAS GTS软件计算，分析了石笼拱拦蓄泥石流后孔隙水压力变化及静力稳定特性。数值计算结果表明，柔性石笼拱结构能合理地优化结构受力，变形自适应，减小巨石冲击荷载以及饱和泥石流的浆体压力对结构的不利影响。

关键词：泥石流防治；石笼拱；抗冲击；柔性结构；变形自适应

基于热力学和微极理论考虑颗粒破碎的微观力学模型

刘恩龙^1，2，刘明星^1，2，陈生水³，傅中志³

(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；

3. 南京水利科学研究院，江苏 南京 210029)

摘 要：颗粒破碎是自然界中常见的物理现象。高应力水平作用下堆石坝料会发生严重的颗粒破碎。基于热力学和微极理论，建立了考虑颗粒破碎的微观力学模型。为了模拟颗粒体的破碎过程和侧向应力的影响，把胶结在一起的3个等粒径的颗粒体当作颗粒破碎体。通过引入颗粒破碎准则，并采用均匀化理论，建立了颗粒尺度的应力–应变关系，并模拟了加载过程中颗粒破碎发生时的应力和应变。计算结果表明所提出的微观力学模型可以模拟颗粒破碎前的应力逐渐增大和破碎时的应力跌落现象。

关键词：热力学；微极理论；颗粒破碎；微观力学；破碎准则

透壁式通风管–块石复合路基降温效果模型试验及数值模拟

刘 戈¹，汪双杰¹，孙 红²，袁 堃¹，李金平¹

（1. 中交第一公路勘察设计研究院有限公司，陕西 西安 710075；2. 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院，上海 200240）

摘 要：为研究透壁式通风管–块石复合气冷路基的降温效果，针对年均气温-3.5℃，平均风速2.5 m/s，主导风向为西北方向的高原环境条件开展了室内模型试验，对比分析了单一块石路基和透壁式通风管–块石复合路基的孔隙空气对流速度、特征点地温及模型整体温度场变化过程。试验结果表明：在透壁式通风管的疏导作用下，通风管与块石层复合结构能够起到强化路基体对流的效果，复合路基块石孔隙中的空气流速比单一块石路基提高约20%，使得复合路基模型底部的降温幅度是单一块石路基模型的2.2倍。建立了透壁式通风管–块石复合路基数值计算模型，对通风管内空气流速分布、路基温度场变化进行了预测分析。结果表明：空气流速在通风管中心达到最大值4.06 m/s，在管壁处流速出现跃变陡降，在块石介质区域里速度的数量级为10^-1，与室内试验的结果较为一致。模型试验和数值计算结果均表明复合路基能够起到储存冷量、降低下伏多年冻土地温的作用。

关键词：降温效果；模型试验；数值模拟；透壁式通风管–块石复合路基；多年冻土

节理的剪切强度准则和剪切分量Ⅰ：剪切强度准则

唐志成，刘泉声

(武汉大学土木建筑工程学院，湖北 武汉 430072)

摘 要：节理的峰值剪切强度受表面三维形貌和材料力学属性的影响，已有的文献着重阐述形貌参数的重要性。总结分析了材料的抗拉强度对节理剪切力学性质的影响。采用最大可能接触面积比、最大视倾角、视倾角分布参数描述节理沿剪切方向的三维形貌特征，用双曲线函数描述不同法向应力下的剪胀角，提出新的剪切强度准则，计算值与试验值保持了较好的一致性。采用其中28组岩石节理的直剪试验数据对新准则与JRC-JCS准则进行了比较，结果表明JRC-JCS准则的计算值与试验值相比差异更大。新准则采用的形貌参通过由形貌测试确定，避免了主观因素对形貌参数取值的影响，可用用于估算岩石节理的峰值剪切强度。

关键词：节理；三维形貌；峰值剪切强度准则；抗拉强度

考虑级配效应的粒状材料本构模拟

刘映晶^1，2，3，王建华¹，尹振宇^1，2*，李 罡^2，4，夏小和¹

(1. 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院土木工程系，上海 200240；2. 南特中央理工大学土木与力学学院，法国 南特 44300；3. 上海市隧道工程轨道交通设计研究院，上海 200235；4.济南轨道交通集团有限公司，山东 济南 250101)

摘 要：粒状材料被广泛应用于岩土工程中，其颗粒级配变化特性会影响材料的力学性能特别是承载力特性。为了更好地描述级配对粒状材料力学性能的影响，基于弹塑性力学和临界状态土力学，将依赖颗粒级配的临界状态线引入到一个简单的本构模型中。应用此模型来模拟不同粒状材料（DEM理想球体、人工材料玻璃球和天然砂土Hostun砂）的三轴排水/不排水实验。结果表明：此模型仅采用一组级配相关的临界状态参数就可以统一描述不同颗粒级配粒状材料的力学响应。

关键词：颗粒级配；粒状材料；本构模型；临界状态

基于FSWT时频分析的矿山微震信号分析与识别

赵国彦，邓青林，马 举

(中南大学资源与安全工程学院，湖南 长沙 410083)

摘 要：采用频率切片小波变换技术（frequency slice wavelet transform，FSWT）对典型的矿山岩体微震信号和爆破振动信号进行了研究。首先利用FSWT分解一组信号，对两类波形进行了时频特性分析；然后利用其逆变换能切割任意频率区间的特点，构造6个连续的子频带并得到重构信号，并通过划分更细化的子频带，进行了两类信号不同的能量分布特性对比研究。研究结果表明：该矿山岩体微震信号和爆破振动信号的能量主要都分布于100 Hz以下，其中岩体微震信号的能量主要集中在0～50 Hz，爆破振动信号则主要集中在50～100 Hz；对于高于100 Hz区域，爆破振动信号所占能量比例更大。

关键词：微震监测；信号识别；FSWT；时频分析；能量分布

钻爆施工条件下岩溶隧道掌子面突水机制及最小安全厚度研究

李术才¹，袁永才¹，李利平¹，叶志华²，张乾青¹，雷 霆¹

(1. 山东大学岩土与结构工程研究中心，山东 济南 250061；2. 湖北省保宜高速公路建设指挥部，湖北 宜昌 444200)

摘 要：岩体裂纹的水力劈裂破坏是岩溶隧道突水灾害发生的主要影响因素之一。从断裂力学角度分析了在钻爆施工条件下爆炸应力波对含水裂纹岩体扩展的影响，结果表明爆炸应力波通过增大孔隙水压力影响裂纹扩展模式；通过建立的岩体含水裂纹扩展计算模型，推导了在爆炸应力波作用下裂纹发生压剪扩展破坏时的临界水压力P_c，并被实例所验证。基于理论分析、数值试验及工程实例，得出了岩体含水裂纹压剪扩展破坏突水存在滞后效应，施工人员可利用这一特点，在发生突水灾害前，及时停工并迅速撤离，保证人员与机械设备的安全。最后，通过对岩溶隧道掌子面与高压含水体之间裂隙岩体的防突最小安全厚度的研究，提出“两带”理论，推导了合理反映爆破开挖扰动与水压作用下裂纹岩体最小安全厚度计算公式，并为工程实例所验证，其结果可为高风险岩溶地区隧道突水预测及防治提供理论依据。

关键词：钻爆施工；裂纹扩展；突水滞后；最小安全厚度；应力波

基于贝叶斯理论的软夹层多模式瑞雷波频散曲线反演研究

付代光¹，刘江平^2*，周黎明¹，徐 浩³，廖锦芳⁴，陈 松⁵，郭道龙⁶

(1. 长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室，湖北 武汉 430010；2. 中国地质大学，湖北 武汉 430074；

3. 长江科学院，湖北 武汉 430010；4. 湖北省页岩气开发有限公司，湖北 武汉 430071；5. 中国地质调查局武汉地质调查中心，湖北 武汉 430502；6. 黑龙江省水文地质工程地质勘察院，黑龙江 哈尔滨 150030)

摘 要：获得较高精度的软夹层横波速度和厚度是瑞雷波频散曲线反演的难点之一，尤其对一些低敏感性的软夹层而言，单纯依靠传统的算法改进以及多模式反演，反演效果往往不是非常显著。首次尝试采用算法改进、多模式及非线性贝叶斯定理相结合反演低敏感性软夹层。算法改进体现在，将阻尼惯性权和混沌思想融入到粒子群算法中，但改进算法并未解决软夹层模型低敏感性的困扰；为从反演解的角度分析评价影响反演精度因素，采用无偏Metropolis-Hastings sampling（MHS）方法对后验概率进行数值积分，并通过参数旋转提高采用效率，积分得到的1D和混合边缘概率分布以及参数相关系数矩阵等参数反应了反演解的不确定性和参数间相关性等信息。为解决低敏感性反演精度低问题，尝试采用贝叶斯信息准则（BIC），判断出最佳参数化模型，而此准则得到的最佳模型与理论模型更为吻合。应用非线性贝叶斯方法和BIC准则反演实测防渗墙数据，得到的反演剖面也与已知防渗墙结构较好吻合。

关键词：贝叶斯反演；贝叶斯信息准则；Metropolis-Hastings sampling；软夹层；瑞雷波频散曲线；粒子群算法改进

1-D consolidation of a single soil layer with depth-dependent stress by multi-stage loading

LU Meng-meng^{1, 2}, XIE Kang-he³, WANG Shan-yong⁴

(1. State Key Laboratory for Geomechanics and Deep Underground Engineering, China University of Mining & Technology, Xuzhou 221116, China; 2. School of Mechanics & Civil Engineering, China University of Mining & Technology, Xuzhou 221116, China; 3. Research Center of Coastal and Urban Geotechnical Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310058,China; 4.AustraliaResearch Council Centre of Excellence for Geotechnical Science & Engineering, University of Newcastle, NSW 2308,Australia)

Abstract: In geotechnical engineering, when the strength of soft soils is relatively low, a rapid loading rate can lead to ground failure. In this situation, a multi-stage loading scheme can be utilized to achieve higher soil strength by consolidating the soil layer to a certain degree before applying the next, larger load(s). Additionally, the total stress in the soil layer usually varies, and, in many cases, this variation is not uniform with depth, for example, when the loading is applied within a small area over a thick soil layer. In this study, a thorough, explicit analytical solution is presented for the consolidation of a single soil layer using a multi-stage loading with depth-dependent total stress. The particular case of a two-stage loading scheme is selected to investigate the consolidation behavior of a soil layer. Finally, the convergence of the analytical solution is assessed by comparing the calculated results using the various terms of the series to facilitate the use of the solution by engineers and to provide sufficient accuracy.

Key words: soil layer; one-dimensional consolidation; excess pore water pressure; multi-stage loading; depth-dependent stress; analytical solution

高抛填钢管桩负摩阻力现场试验研究

刘兹胜

(中交上海三航科学研究院有限公司，上海 200032)

摘 要：大面积高填土软土地基在抛石作用下，周边填土的沉降易使桩基产生负摩阻力，为掌握负摩阻力作用规律，在上海洋山深水港工程钢管桩进行了现场试验，取得了试验桩负摩阻力分布、数值大小、随时间变化情况、中性点位置、下拉荷载等关键参数的认识。结果表明：①桩身负摩阻力的发展存在明显的时间效应，软土层负摩阻力达到峰值的时间较短，而土质好、埋深大的土层，负摩阻力达到峰值的时间较长。②现场试验得到的抛石棱体的负摩阻力系数达0.8，淤泥质黏土的负摩阻力系数仅为0.04，其它土层的负摩阻力系数与规范吻合良好。③在抛填完成后近九个月时间内，基桩下拉荷载在持续增大，最大下拉荷载达7740.4 kN，中性点深度在0.62L～0.68L之间，由抛石产生的负摩阻力达184.4 kPa，这在今后的类似工程设计中应该引起重视，适当采取减小负摩阻力的措施。

关键词：高填土；抛石；钢管桩；负摩阻力；中性点；下拉荷载

深海能源土地基承载特性离散元分析

蒋明镜^1，2，3，李 磊^1，2，3，周雅萍^1，2，3

（1. 同济大学土木工程防灾国家重点实验室，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. 同济大学土木工程学院地下建筑与工程系，上海 200092）

摘 要：天然气水合物以胶结形式广泛赋存于深海能源土中，水合物的饱和度对能源土地基的承载特性影响巨大，水合物的开采也必将使能源土的承载特性发生重大改变。采用考虑水合物胶结厚度的微观胶结模型，分别对3种不同水合物饱和度的能源土地基进行载荷试验离散元模拟。分析水合物开采前后能源土地基的承载特性，研究水合物开采对能源土地基承载特性的影响，探讨基底压力的分布规律。结果表明：水合物开采前，能源土地基的承载力随饱和度的增加而增大。开采后，地基的承载力急剧降低，且原有水合物的饱和度越大，开采后承载力的降低量也越大；水合物饱和度越高，达到极限承载力后，p–s曲线越接近于竖直向下；胶结破坏存在临界荷载，且不同水合物饱和度地基的胶结破坏规律不相同；水合物饱和度对基底压力的分布形状影响不大，但不同沉降量下基底压力的分布形状明显不同。

关键词：微观胶结厚度模型；能源土地基；承载特性；离散元

红黏土的土水特性及其孔隙分布

孙德安^1,2，高 游¹，刘文捷¹，韦昌富²，张 升³

(1. 上海大学土木工程系，上海 200072；2. 桂林理工大学广西岩土力学与工程重点实验室，广西 桂林 541004；

3. 中南大学土木工程学院，湖南 长沙 410075)

摘 要：以桂林红黏土为研究对象，采用压力板法、滤纸法和饱和盐溶液蒸气平衡法3种方法研究在全吸力范围内原状样和压实样的土水特性，并结合压汞试验研究其孔隙分布。试验结果表明：当吸力约小于10 MPa时原状样的土水特征曲线略低于压实样，主要原因是原状样内部裂隙随吸力的增加而不断发展；当吸力约大于10 MPa时两者的土水特征曲线几乎重合。原状和压实桂林红黏土样的土水特征曲线与典型的土水特征曲线不同，即在过渡段均不是单一直线。此外，原状样为单峰孔隙结构，压实样则为双峰孔隙结构，原状样的最终收缩变形量比压实样大。不同干密度的压实样内部颗粒间孔隙分布几乎相同，而积聚体间孔隙或积聚体内孔隙相对较大孔隙存在差异；由此可解释在高吸力范围内不同干密度压实样的含水率与吸力关系土水特征曲线几乎重合；以饱和度与吸力关系表示时，干密度越大，土水特征曲线越高。

关键词：土水特征曲线；红黏土；压汞试验；孔隙分布；原状样

胶凝砂砾石料静、动力三轴剪切试验研究

傅 华^1，2，3，陈生水^1，2，3，韩华强^1，2，3，凌 华^1，2，3，蔡 新⁴

（1. 南京水利科学研究院，江苏 南京 210029；2. 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，江苏 南京 210029；

3. 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；4. 河海大学力学与材料学院，江苏 南京 210098）

摘 要：通过不同掺量胶凝材料的静动力三轴试验，研究了胶凝砂砾石料的静、动力力学和变形特性，试验结果表明随着胶凝材料掺入量的增加，胶凝砂砾石试样的应力应变曲线逐渐由非线性向线弹性转变，其力学特性宏观上由弹塑性逐渐转变为线弹性，因此采用土工试验测试方法开展其力学特性的研究工作是适宜的。胶凝砂砾料的静、动力力学指标随着胶凝材料掺入量和养护天数的增加产生一定的提高，但增加量随着胶凝材料掺入量的提高而逐渐减缓；胶凝砂砾料的动力残余变形发展过程曲线宏观上与纯砂砾料保持相似，大体上仍符合半对数衰减规律，随围压、固结应力以及动应力的提高，其动永久变形量相应增大，仍可采用沈珠江提出的动力残余变形公式进行描述。

关键词：胶凝砂砾石料；测试方法；静力特性；动力特性

基于硬脆性岩体剥落性状的初始地应力场评估

刘立鹏¹，汪小刚¹，李拙民²，刘海舰²，林兴超¹

（1. 中国水利水电科学研究院岩土工程研究所，北京 100048；2. 中国地质大学（北京）工程技术学院，北京 100083）

摘 要：处于高地应力环境的硬岩工程，由于开挖扰动导致围岩应力环境变化，进而发生脆性剥落破坏。线性工程沿洞线地应力场分布受到各种因素的影响，判别沿线地应力分布规律对于施工安全和衬砌支护设计具有重要意义。在介绍初始地应力分布统计规律的基础上，对地下洞室轴线与初始地应力场排布不同组合情况下，围岩二次应力场及偏应力分布规律进行了模拟研究。基于硬脆性岩石破坏准则，推导了考虑硬脆性围岩破坏宏观表征的洞轴平面初始应力场求解公式，对所推导的公式进行了工程验证，结果比较吻合。研究结果可为深埋硬岩隧道工程初始地应力场量值判别及工程支护设计提供一定的借鉴和参考。

关键词：隧道工程；硬岩；脆性破坏；地应力评估

粗粒土渗透试验缩尺原则与方法探讨

谢定松，蔡 红，魏迎奇，李维朝

（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 100048）

摘 要：试验规程规范对渗透试验的超粒径缩尺方法没有明确规定。探讨渗透试验超粒径缩尺方法具有现实意义。通过室内试验，揭示了粗粒料不同缩尺方法对渗透试验结果的影响，提高试验成果的合理性。试验结果表明：相似级配法常用于力学强度试验，但不适用于渗透试验；等量替代法只是用中间粒径替代了超粒径部分，建议渗透试验缩尺时能尽量保持30%～40%细粒含量不变，以减少细粒含量变化对渗透系数的影响。

关键词：渗透试验；超径处理；缩尺方法；渗透系数

基于小波与谱分析的大坝变形预报模型

李双平^1，2，张 斌²

（1. 武汉大学测绘学院，湖北 武汉 430079；2. 长江勘测规划设计研究有限责任公司，湖北 武汉 430010）

摘 要：传统大坝变形回归分析模型不具备降噪功能，同时人为拟定环境量周期项，存在一定的不足，对此，引入小波与谱分析方法，提出了基于小波与谱分析的大坝变形预报模型，以提高预报精度。首先对实测的位移数据进行分段三次Hermite插值，获取均匀采样数据；然后对采样数据进行小波分解，做降噪处理；最后通过谱分析，根据功率谱图，确定位移量的主要周期项，结合传统回归方法构建合理的拟合模型，实现大坝变形的预报。以2010年三峡大坝175 m蓄水后的实测数据为样本，采用文中方法对大坝变形值预报，结果表明预报精度较高，新方法对提高大坝安全评估和类似变形分析有重要价值。

关键词：大坝变形；均匀采用；小波；谱分析；预报

宽浅式筒型基础竖向承载力研究

刘梅梅，练继建，杨 敏，王海军

(天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津 300072)

摘 要：通过有限元计算，研究了不同长径比下筒型基础竖向压载作用下的承载特性，分析了竖向荷载作用下宽浅式筒型基础的失效模式，并与试验结果进行对照，数值计算与模型试验的荷载–位移曲线虽存在一定差距，但整体趋势相近。对筒型基础不同部位在承担竖向压载时所承担的比例变化进行分析，其中，筒顶接触反力、内侧摩阻力及端阻力承担90%以上的荷载比例，计算极限承载力时可将筒内土与筒作为一个整体。给出了筒壁土压力的分布形式，在汉森理论的基础上提出适用于宽浅式筒型基础竖向承载力的计算公式，并与有限元、试验结果进行比较，除长径比为1.0的模型外，相对误差均在10%以内。

关键词：宽浅式筒型基础；长径比；模型试验；有限元法；位移控制法