砾性土液化特性与机理

曹振中，刘荟达，袁晓铭^*

(中国地震局工程力学研究所，中国地震局地震工程与工程振动重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150080)

摘 要：2008年汶川地震之前，全球历史地震中砾性土液化实例不足10例，远远少于砂土液化的数量和规模，实际地震中砾性土液化的发生较为罕见，必然存在较为严格的发生条件，在土性条件、地震荷载、埋藏条件等均满足时才有可能发生。以2008年汶川地震大量砾性土液化为背景，详细分析了砾性土液化实例的水文与工程地质条件、渗透性能与排水边界条件，选取了典型砾性土液化场地并人工探坑获取砾性土试样，开展了试样直径为150 mm的动三轴和振动台对比试验。结果表明：①橡皮膜嵌入效应可以忽略或者进行有效消除后，相同相对密实度下砾性土、砂土的抗液化强度较为接近；②采用Seed等的孔压计算模型，随着动应力水平的逐渐增大，归一化的砾性土残余孔压比向上突起，增长模型趋向于A型曲线；③全球其他历史地震和2008年汶川地震砾性土液化实例中，基本上存在砾性土渗透系数较低或者排水边界条件受阻的情况；④砾性土符合无黏性散粒土体（包括砂土）发生液化的一般机理解释，但是，砾性土产生孔隙水压力上升、有效应力下降的现象，需要具备两个必要条件：①振动作用足以使砾性土的结构发生破坏而振密或土颗粒压碎，产生的剪应变只有大于门槛剪应变时（约0.02%），孔压才会进一步发展，剪应变只有大于一定程度时（约0.1%），孔压才有可能迅速增长直至达到上覆压力；②只有在不排水条件或排水通道不畅通的条件下，砾性土场地才有可能发生液化。

关键词：砾性土液化；抗液化强度；孔压模型；排水条件；机理

粉质黏土深基坑土钉墙支护作用机理模型试验研究

单仁亮，郑 赟，魏龙飞

（中国矿业大学（北京）力学与建筑工程学院，北京 100083）

摘 要：以相似理论为基础，确定模型试验的相似比，然后按照相似比的要求选定相似材料，建立试验所需的土钉墙物理模型。设计合理的测试系统、加载系统模拟基坑开挖、土钉墙支护及降雨过程。测试整个试验过程中的土钉墙的墙顶水平位移、土钉内力、土压力等。试验结果表明，基坑开挖引起土体应力重新分布是影响土钉墙墙顶水平位移变化的主要因素，且每步开挖均都会引起墙顶水平位移呈台阶式增大，在土钉墙的施工阶段墙顶最终水平位移达基坑开挖深度的2.3‰；在墙顶的均布荷载不是很大的情况下，墙顶水平位移会随荷载的增大近似呈线性增大，且降雨是引起粉质黏土基坑位移的重要因素；基坑开挖过程中，墙侧土压力呈现先增大后减小再逐渐增加的变化规律；随基坑开挖深度增加，土钉受力逐渐由尾部向内部发展。

关键词：深基坑；土钉墙；模型试验

间歇疲劳试验对盐岩疲劳特性的影响
姜德义¹，范金洋^*1，陈 结^{1, 2}，杨春和^{1, 2}，崔 遥 ¹

(1. 煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室(重庆大学), 重庆 400044；2. 中科院武汉岩土力学研究所，武汉 湖北 430071)

摘 要：通过间歇疲劳试验和传统疲劳试验的对比，研究了无应力间歇时间对盐岩疲劳特性的影响。经过间歇疲劳试验的盐岩试样与传统疲劳试样差异巨大。表现出的不同点主要有：①在相同的应力加载条件下，盐岩的间歇疲劳寿命与传统疲劳寿命相比缩短了50%以上；②间歇疲劳试验中间歇后的每个循环不可逆变形更大，不可逆变形的累计速率更快；且随着间歇时间的增加，变形越大，累计速率越快；③卸载弹性模量总体上逐渐增大，间歇疲劳试验中，卸载弹性模量随间歇时间的变长而增大。间歇疲劳的机理是：在盐岩内部缺陷发育生长时，缺陷周围由于屈服的时空顺序差异引起了应力应变的不协调响应，导致了残余应力；在残余应力作用下，晶粒内部产生的位错做反向运动，且间歇时间越长，反向运动距离越大；再次加载时，由于包申格效应，导致位错滑移引发的塑性变形更大。
关键词：盐岩；疲劳寿命；塑性变形；不协调响应；残余应力

不同含水率下黄土冻融循环对湿陷性影响探讨

谷 琪，王家鼎^*，司冬冬，许元珺，陈 朋，李 彬

（西北大学地质学系大陆动力学国家重点实验室，陕西 西安 710069）

摘 要：黄土通常可作为公路路基主要的填筑材料，湿陷性黄土经压实后，很大程度消除了湿陷性，能够满足路基整体强度和稳定性的要求，但在季节冻土区，黄土路基运营几年后仍发生大量的不均匀沉降、塌陷等病害。为分析冻融循环作用下各级含水率对黄土湿陷性的影响，采用室内试验的方法，对湿陷性黄土进行不同的冻融次数，探究其在冻融循环过程中变形及冻融循环后湿陷情况。实验结果表明：冻融循环之后的各级含水率重塑黄土仍具有二次湿陷性；冻融循环作用下高含水率的土体结构比低含水率的土体结构破坏的较早；干密度一定时，低含水率的土体冻融循环之后的净变形量越大，湿陷系数越小，冻融循环之后的净变形量越小，湿陷系数越大。

关键词：冻土；湿陷性；黄土；冻胀；融沉；冻融循环

不同应力路径大理岩声发射破坏前兆的试验研究

丛 宇^1，2，冯夏庭¹，郑颖人³，王在泉²，张黎明²

(1. 中国科学院武汉岩土力学研究所，湖北 武汉 430071；2. 青岛理工大学理学院，山东 青岛 266033；3. 后勤工程学院建筑工程系，重庆 400041)

摘 要：应力路径不同，岩石变形和破坏过程中伴随的声发射特征也不同，通过不同路径大理岩加、卸荷试验，结合分形维数原理，探讨声发射破坏前兆随应力路径的变化规律。试验结果表明：①岩样破坏处的声发射计数率和破坏前的累计计数率增长率由大变小的应力路径为加轴压卸围压、恒轴压卸围压、单轴、常规三轴路径。②常规三轴路径下岩样临近破坏时，声发射事件计数率存在明显的“低声发射期”，围压越大，声发射前兆“低声发射期”越明显；同时累计振铃计数率增长速率降低的拐点出现后很短时间，岩样也会发生破坏。③低围压下恒轴压、卸围压路径岩样破坏时累计振铃计数率的增长速率近似为切线。加轴压、卸围压岩样破坏前一段相近计数率后存在声发射计数率的“平静期”，围压增加，“平静期”持续时间增加，岩样破坏产生的计数率越高。④在低围压应力环境下应力比>0.8、高围压应力环境下时间比>0.4时声发射分维数降低的特征可以作为岩样的破坏前兆分析。

关键词：声发射；应力路径；围压；破坏前兆；分维数

接头抗弯刚度非线性及渗水影响下盾构隧道力学行为分析

徐国文，卢岱岳

(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：盾构隧道在运营过程中会出现局部渗漏水，对结构的长期安全性有较大影响。目前渗漏水研究中，难以对局部渗漏及盾构隧道的力学特性同时进行准确的模拟。针对该现状，提出一种组合模拟方法，即渗流计算时，管片结构采用均质圆环模型，在局部接头处设置相应的渗流路径；而在力学计算时，关闭渗流场，将管片结构的均质圆环模型替换为考虑接头抗弯刚度非线性的壳–弹簧–接触–地层模型，迭代计算达到平衡。采用该方法对不同渗流量及渗漏位置情况下，隧道周围孔隙水压力分布规律及结构的力学行为进行了对比分析。分析结果表明：渗漏量越大，孔隙水压力降低越明显，结构内力变化越显著，且拱腰附近接头渗水对结构内力的影响程度大于拱顶与拱底附近接头渗水；各接头渗水时，影响区域的划分表现出一致性，即以渗水接头为中心，两侧各36°的区域为严重影响区域；与严重影响区域相连，两侧各48°，60°区域为一般影响区域，剩余区域为微弱影响区域。复合地层情况下，与静水压力工况相比，上半部分渗水导致结构上侧正弯区域增加，下半部分渗水导致结构下侧正弯区域增加，且轴力沿全环分布不均，渗漏侧轴力平均值小于非渗漏侧轴力，对管片结构受力不利。

关键词：盾构隧道；非线性；抗弯刚度；接头渗水；内力

断续裂隙类岩石材料三轴压缩力学特性试验研究

黄彦华¹，杨圣奇^*1,2，鞠 杨¹，周小平³，高 峰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；3. 重庆大学土木工程学院，重庆 400045)

摘 要：研究三向应力作用下裂隙对岩石力学特性的影响对于确保裂隙岩体工程稳定具有重要的实践意义。通过配制含两条不平行张开贯穿型裂隙类砂岩试样，采用MTS815.02岩石力学伺服试验机进行不同围压下常规三轴压缩试验。基于试验结果，详细分析了完整及断续不平行双裂隙类岩石材料的应力–应变曲线、强度和变形参数以及破裂模式。研究结果表明：①断续裂隙岩样应力–应变曲线呈现多台阶式软化，部分曲线出现双峰值现象；②完整及断续裂隙岩样峰值强度、裂纹损伤阈值和峰值应变均随着围压的增大呈线性增大。完整岩样峰值强度对围压的敏感程度最高，而断续裂隙岩样中由倾角45°，30°和60°依次减小；③断续裂隙岩样宏观破裂模式受裂隙倾角和围压的共同作用。当围压较小时，破裂形态受裂隙倾角的影响较大；当围压增大到一定程度后，裂隙倾角的影响逐渐减弱，围压的作用开始显现，岩样最终呈剪切破坏模式。

关键词：岩石力学；不平行双裂隙；强度特征；破裂模式；围压

牙轮钻工作参数与岩体强度对应关系的理论分析与实验研究

郭汝坤¹，冯 春¹，李战军²，乔继延¹，李世海¹

(1. 中国科学院力学研究所流固耦合系统力学重点实验室，北京 100190；2. 广东宏大爆破股份有限公司，广东 广州 510623)

摘 要：以露天矿开采为背景，基于牙轮钻单齿冲击压入破岩的机理，借助理论分析及现场实验，建立了牙轮钻的工作参数（进尺速度、钻杆轴压、转速）与岩体强度（黏聚力、内摩擦角）的对应关系。理论分析时，基于布西内斯科问题弹性力学解和Drucker-Prager塑性准则，给出了单齿压入破碎区域的几何形态，建立了单齿破岩体积与钻杆轴压、黏聚力、内摩擦角间的函数关系；并根据钻杆旋转一周单齿破岩体积的累积量和宏观破岩体积相等，建立了进尺速度、转速与单齿破岩体积的对应关系。理论分析的结果表明，单齿作用下，破碎区域基本呈椭球形，并在压入点附近的表层出现薄层破碎；进尺速度与转速呈线性关系，进尺速度与钻杆轴压呈3/2次方的关系，进尺速度与黏聚力呈-3/2次方的关系，内摩擦角对进尺速度的影响可以忽略。在鞍千矿南采区进行了牙轮钻钻进规律的现场实验，研究了进尺速度与钻杆轴压、转速、黏聚力间的对应关系，得到了与理论分析一致的结果。研究成果可以为牙轮钻工作参数的优化设计及岩体强度的动态测试提供依据。

关键词：牙轮钻；单齿破岩体积；轴压；进尺速度；岩体强度；D-P塑性准则

隧道周边不同位置径向裂纹对隧道围岩稳定性影响规律的研究

周 磊，朱哲明^*，刘 邦

（四川大学建筑与环境学院能源工程安全与灾害力学教育部重点实验室，四川 成都 610065）

摘 要：在爆炸载荷作用下，隧道周边会产生大量的径向裂隙，研究在双轴压缩荷载作用下不同位置处径向单裂纹直墙拱形隧道的破坏规律，分两种情况进行研究，一种是裂纹在隧道拱肩或拱顶部位，以拱顶半圆圆心为基点的径向裂纹；另一种是裂纹在隧道底板或边墙部位，其裂纹面与隧道底板、边墙成135°夹角。采用模型试验和数值模拟方法进行研究，模型试验采用水泥砂浆制作隧道模型，数值模拟计算隧道模型裂纹尖端应力强度因子和应力云图，模拟结果与试验结果对比较吻合。结果表明：①裂隙会降低隧道整体的稳定性以及抗压强度；②当裂纹在隧道拱肩或拱顶部位时，裂纹倾角q=45°时，隧道的稳定性最差，最容易破坏；③当裂纹在隧道底板与边墙交界处时，隧道最容易破坏，整体稳定性最差。

关键词：隧道；应力强度因子；数值模拟；径向裂纹

考虑温度影响的饱和软黏土累积变形特性研究

刘干斌¹，范思婷¹，陈 斌²，陶海冰¹，叶俊能²

(1. 宁波大学岩土工程研究所，浙江 宁波 315211；2. 宁波市轨道交通工程建设指挥部，浙江 宁波 315010)

摘 要：通过开展饱和软黏土温控动三轴试验，研究了不同温度作用下土的不排水累积变形、孔压、阻尼比及动弹性模量变化规律，建立了考虑温度、初始静偏应力、围压、超固结比等影响的应变模型，并获得了模型参数与温度的关系。结果表明：温度对土的累积塑性变形、孔压、阻尼比及动弹性模量有较大影响，土体的累积塑性应变、孔压、阻尼比均随着温度升高而减小，动弹性模量则随着温度升高而增大，土体表现出热硬化特征；在不同温度作用下，考虑温度影响的应变模型计算结果与试验结果较为吻合，验证了模型的合理性，可用于预测同一试验工况下任意温度时土的累积塑性应变结果。

关键词：温控动三轴试验；温度效应；应变模型；累积塑性应变

脆性孔隙介质内的结晶应力

琚晓冬¹，冯文娟¹，张玉军²，赵洪波¹

(1. 河南理工大学土木工程学院，河南 焦作 454000；2. 中国科学院武汉岩土力学研究所，湖北 武汉 430071)

摘 要：盐、水在岩石类脆性介质孔隙内结晶并对壁面产生的结晶压力作用是宏观上介质风化、冻融破坏形成的重要因素之一。将真实介质内的孔隙系统简化为各自相互贯通的理想球体、圆柱体、椭圆柱体及椭球体，并结合孔隙数量（体积）与孔径间的数学统计分布关系，提出了4种非均匀孔隙系统模型。在此基础上结合准平衡状态下非均匀孔隙系统的结晶规律、理想形态孔隙结晶压力理论及孔隙结晶应力的均化算法，推导了结晶过程中这四类模型的宏观“均化应力”计算方法和公式。以非均匀球状孔隙系统内NaCl结晶为例，探讨了宏观三向“均化应力”随结晶入侵半径（对应于孔隙溶液浓度）变化的发展演化规律。

关键词：脆性孔隙介质；孔隙系统；结晶压力；均化应力

人工冻融软黏土微观孔隙变化及分形特性分析
王升福，杨 平^*，刘贯荣，樊文虎
（南京林业大学土木工程学院，江苏 南京 210037）

摘 要：为探讨软黏土融沉及压缩特性的微观机理，以宁波地区软黏土为研究对象，采用冻融、压缩和压汞试验，对冻融和压缩前后的软黏土微观孔隙分布及变化进行了研究。取原状土、融土、压缩原状土、压缩融土4种土样分别进行压汞试验，提出孔径划分方法，结合分形理论对冻融软黏土微观孔隙变化进行分析，研究了软黏土的孔隙分布特征，并采用容量维数对孔体积分布和孔表面积分布进行计算，分析了冻融及压缩前后颗粒接触及孔隙变化。研究结果表明：软黏土冻融后孔体积和孔表面积均增大；原状土和融土压缩后孔体积和孔表面积均减小，软黏土的孔体积和孔表面积80%以上分布于微孔和超微孔中；软黏土冻融及压缩前后孔体积和孔表面积存在分形特性。

关键词：人工冻融软黏土；融沉特性；微观孔隙；压汞法；分形理论

岩体裂隙面粗糙度对其渗流特性的影响研究

王志良¹，申林方¹，徐则民¹，李邵军²

（1. 昆明理工大学建筑工程学院，云南 昆明 650500；2. 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）

摘 要：为了研究岩体裂隙面的粗糙程度与渗流机制间的相互关系，将裂隙沿长度方向均匀分割成若干段，通过设置每一段末端的随机高度，生成两侧对称的粗糙裂隙面。基于格子Boltzmann方法，采用不可压缩流体的D2G9模型，验证了经典的Poiseuille流，计算了不同相对粗糙度岩体裂隙的渗流特性，讨论了裂隙面粗糙度对渗流流态的影响。研究结果表明：裂隙结构壁面对流体的阻碍作用，使得流体在壁面附近的流动产生急剧调整，同时随着裂隙相对粗糙度的增加，在裂隙隙宽急剧变化的部位，局部伴随着旋涡的形成，导致流体内部摩擦阻力作用增大。在单位时间截面渗流流量及每一段平均隙宽相等的条件下，将本数值解与多平行板理论解进行了对比，对于相对粗糙度δ=0.01674的裂隙方案，由于多平行板理论解忽略了粗糙裂隙隙宽变化而引起的局部压降，其裂隙中线处压降产生的最大误差达到15.2%。当相对粗糙度较小时，裂隙中线处的压力与光滑平板流相类似，近似呈线性变化。随着裂隙相对粗糙度增大，压力变化偏离直线方向，且在断面由窄突然变宽的部位，压力变化偏离线性尤为显著。

关键词：岩体裂隙；渗流特性；粗糙度；数值模拟；格子Boltzmann方法

考虑围压依存性的软岩结构性下加载面模型

张 升^1，2，李海潮^*1，滕继东^1，2，盛岱超^1，2

(1. 中南大学土木工程学院，湖南 长沙 410075；2. 高速铁路建造技术国家工程实验室，湖南 长沙 410075)

摘 要：软岩具有典型的弹塑性变形特点，同时由于其内部的胶结作用具有较强的结构性，因此将软岩视作结构性超固结黏土。软岩残余强度随围压变化是软岩峰后力学特性的一个显著特性，在实际工程中具有显著的意义。通过对孔隙比之差的概念进行扩展，使之能够同时考虑软岩的结构性和超固结性，并且给出合理的发展式。通过引入结构性下加载面的概念，在剑桥模型的基础上建立起软岩的结构性下加载面模型。该模型能够反映围压对软岩结构性破坏速率的影响，最终导致不同围压下软岩达到残余强度变形阶段时所保留的残余结构性存在差异，使得软岩的残余强度随围压变化。将理论计算结果与软岩的三轴压缩排水试验结果进行对比分析，结果表明该模型能够较好的描述软岩的应变硬化和软化特性及体积变形剪胀特性，同时能较好的描述软岩的残余强度随围压变化这一力学特性，并给出合理解释。

关键词：软岩；结构性；下加载面；孔隙比之差；本构模型；残余强度

基于WLSM的多参数裂隙岩体统计均质区划分

阮云凯¹，陈剑平¹，李严严²，朱 雷³，曹 琛¹，占洁伟¹

（1. 吉林大学建设工程学院，吉林 长春 130026；2. 中国科学院地质与地球物理研究所 ，北京 100029；

3. 地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室（成都理工大学），四川成都，610059）

摘 要：岩体统计均质区的划分一直是岩土工程领域研究的重要课题。大多学者采用产状或者其它单一参数划分岩体统计均质区，却很少有人考虑多参数进行划分研究。考虑了产状、间距、张开、迹长和粗糙度共5个参数，提出了一种划分裂隙岩体统计均质区的新方法，即采用权的最小平方法确定参数的权重并用相关系数法计算研究区裂隙各个参数之间的相关性，从而确定均质系数以此实现对裂隙岩体统计均质区的划分。通过工程实例即云南省马吉水电站左岸坝肩某一高程相邻4个平硐的岩体结构统计均质区划分，分析了多参数对裂隙岩体统计均质区划分的影响。研究结果表明：裂隙岩体统计均质区划分与裂隙产状、间距、张开、迹长和粗糙度等因素有关并成功划分了研究区的统计均质区，证明了该方法的可行性。

关键词：统计均质区；多参数；权的最小平方法；相关系数法；均质系数（HI）

黏土垫层水力–力学–化学耦合模型研究

张志红，师玉敏，朱 敏

(北京工业大学城市与工程安全减灾省部共建教育部重点实验室，北京 100124)

摘 要：在城市固废堆场建造运维、污染场地土壤、地下水围封阻隔等环境岩土、污染防治领域中，均会涉及到土体力学行为、孔隙水流动以及污染物运移之间的耦合作用问题。将土体的固结变形分为由力学荷载引起的力学固结变形及由化学荷载引起的化学–渗透固结变形，引入广义达西定律，并考虑土体物理特性和输运性质的动态变化，通过理论推导建立了适用于堆场黏土防渗垫层的水力–力学–化学耦合模型，模型最大的特点是实现了土体固结变形、孔隙流体流动与污染物运移过程之间的全耦合，各模型参数均能够体现耦合效应的影响。采用多场耦合有限元分析软件COMSOL Multiphysics对所建模型进行数值验证和求解，模拟结果表明：所建模型可从机理上描述水力–力学–化学全耦合过程，模拟结果与Peters和Smith模拟结果吻合较好，能够正确揭示超孔隙水压力、污染物浓度时空分布及土体固结变形的演化规律。

关键词：水力–力学–化学耦合模型；力学固结；化学–渗透固结；污染物；运移

干湿循环对泥质砂岩力学特性及其微细观结构影响研究

刘新荣^1，2，李栋梁^*1，2，张 梁^1，2，王 震^1，2

（1. 重庆大学土木工程学院，重庆 400045；2. 山地城镇建设与新技术教育部重点实验室(重庆大学)，重庆 400045）

摘 要：以取自三峡库区某边坡的泥质砂岩为研究对象，通过单轴、三轴压缩试验，对不同干湿循环次数作用后泥质砂岩的物理力学特性进行了研究。借助SEM电镜扫描，对不同干湿循环次数作用后的泥质砂岩的微细观结构变化进行了探讨。研究发现：随干湿循环次数（1～20）的增加，泥质砂岩的峰值应力、弹性模量、黏聚力和内摩擦角都逐渐降低，峰值应变表现出下降、稳定两个阶段。其微细观结构变化总体上可归纳为整齐致密状、多孔团絮状和开裂紊流状3个阶段。基于离散元软件PFC^2D，研究了干湿循环对泥质砂岩颗粒的接触网络，力链分布和裂纹分布的影响。基于试验数据拟合，对经历不同干湿循环次数作用的泥质砂岩的莫尔–库仑强度理论表达式进行了修正。

关键词：干湿循环；泥质砂岩；力学特性；微细观

软土的振动排水固结特性试验研究

苗永红，李瑞兵，陈 邦

(江苏大学土木工程与力学学院，江苏 镇江 212013)

摘 要：以江苏镇江某现场软土为研究对象，室内利用自主设计的动态固结渗透仪模拟饱和软土在振动荷载作用下的响应。在不同排水条件、围压、静荷载、振动荷载和频率下进行排水固结试验，并同单一的静压排水固结试验进行对比，重点分析试验过程中的动应变和固结排水效应，探讨软土的动力固结排水机理。试验结果表明，振动作用可以明显地提高排水速度，增加排水量；固结压力、振动荷载和频率对软土的振动排水效应产生显著的影响。试验结果和振动排水的机理分析，对当前软土地基处理及其施工工艺设计具有重要的实用价值和指导意义。

关键词：软土；振动排水；频率；固结

基于Duncan–Fama收敛曲线的隧道结构安全系数计算

刘少峰，苏永华，李 帅

(湖南大学土木工程学院，湖南 长沙 410082)

摘 要：首先基于Duncan–Fama收敛函数及锚杆、喷射混凝土与金属网等支护单元特征函数，建立圆形巷道围岩收敛–约束关系曲线，同时建议非圆形断面巷道转化为圆形断面的适用方法，并剖析收敛–约束曲线所涵盖的围岩与支护体系间的动态发展关系。然后引入隧道洞壁径向位移沿隧道径向的开挖间隔的变化规律曲线，与收敛–约束曲线相结合从而共同形成岩体的开挖、支护与信息反馈的动态发展关联过程。最后，建议了隧道围岩稳定安全系数计算表达式，探讨了相关支护时机确定方法，并分析隧道开挖后其支护起始位置对围岩约束力的影响。基于上述成果，探讨了现有的根据岩体分级类比的地下结构支护设计方法不能定量评价其安全程度的缺陷。通过两个工程实例，详细说明所构建方法的操作和运行过程，并初步验证了其有效性。

关键词：Mohr–Coulomb 准则；收敛曲线；支护结构特征曲线；收敛–约束原理；稳定性系数

深井大型硐室厚坚硬底板破坏机理及控制技术

王树立¹，张开智²，蒋金泉³，夏均民³，朱光丽¹

（1. 山东科技大学矿业与安全工程学院，山东 青岛 266590；2. 贵州理工学院矿业工程学院，贵州 贵阳 550003；

3. 山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地，山东 泰安 271002）

摘 要：针对深井大型硐室厚坚硬底板底鼓难题，以千米深井唐口煤矿绞车房硐室为工程实例，研究底板破坏机理：深井大型硐室厚坚硬底板开挖初期表现出明显的分层屈曲损伤破坏特征，随后在高应力作用下沿损伤破坏面滑移错动鼓起；以薄板屈服理论推导了底板屈曲破坏临界载荷。以控制厚坚硬底板的屈曲损伤破坏为出发点，基于硐室底板整体加固控制原则，提出了底板组合桩基群加固治理技术：以反底拱技术为基础，借助底板横向组合钢梁及双层链接钢筋网，辅以混凝土整体浇筑组合形成底板强基础梁结构，均衡底板受力，防止局部地点高应力集中；以高预应力锚索束和高压封闭注浆技术胶结加固围岩形成底板组合桩结构，阻断围岩应力向底板传递和转移；最终形成多排锚索束张拉强基础梁的组合桩基群结构，现场应用效果良好。研究成果对于当下日益加深的深部大型硐室及大型地下空间支护具有一定的指导和借鉴意义。

关键词：深井大型硐室；厚坚硬底板；屈曲破坏；滑移错动；强基础梁；锚索束

挡土墙土压力研究的错误倾向

孙建生

（太原理工大学水利科学与工程学院，山西 太原 030024）

摘 要：针对目前挡土墙土压力研究的错误舆论倾向和学术影响普遍问题，以澄清挡土墙土场中土拱及土拱效应基本力学概念为切入点，剖析沿主应力轨迹线建立的侧土压力系数随墙壁摩擦角的变化规律与经典库仑土压力系数规律悖逆，指出两者的差异越大水平土压力分布曲线影响越大，这种差异的存在正是主应力土拱计算法自认为的土拱效应，也正是其最大的谬误所在。根据微分层平衡条件导出的水平土压力分布计算公式数学原理，揭示了只要采用此方法又得出土压力为曲线分布的任何理论，必然是悖逆经典土压力理论且存在前后土压力系数自相矛盾的谬论。

关键词：土压力；土拱；土拱效应；主应力轨迹；微分层；力矩平衡；挡土墙

基于极限载荷试验的扩底抗拔桩承载变形特性的分析

王卫东，吴江斌，王向军

（华东建筑设计研究总院地基基础与地下工程设计研究中心，上海 200002）

摘 要：结合天津于家堡南、北地下车库项目开展了2组各3根扩底抗拔桩的极限承载力试验，其中一组试桩有效桩长19 m，另一组试桩有效桩长30 m，试桩均加载至极限破坏状态。载荷试验过程中，两组试桩均对桩顶、有效桩长桩顶以及桩端位置进行了位移测试；其中有效桩长为19 m的试桩还开展了桩身轴力测试。对2组试桩成果从荷载位移曲线、桩身轴力分布、桩侧摩阻力分布规律等方面进行了分析。结合有限元数值模拟分析表明，扩底抗拔桩的承载力由等截面段桩侧摩阻力与扩大头抗力共同组成，首先由等截面段桩土侧摩阻力提供抗拔力；当上拔荷载进一步增大后，扩大头开始逐渐发挥作用，并且扩大头抗力占总承载力的比例逐步上升。极限状态下，有效桩长为19，30 m的试桩，扩大头提供的抗力占总抗拔承载力的比例分别约为50%和35%。扩大头的存在对于等截面段桩侧摩阻力的发挥影响较小。扩大头受周边土体法向力的竖向分量是扩大头抗力的主要组成部分，极限状态下，其可占扩大头抗力的70%左右。

关键词：扩底抗拔桩；承载变形特性；极限载荷试验

一个考虑冻融循环作用的结构性定量参数的试验研究

郑 郧^{1, 2}，马 巍¹，李国玉¹，穆彦虎¹，彭 惠³

（1. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 冻土工程国家重点实验室，甘肃 兰州 730000；2. 中国科学院大学，北京 100049；

3. 中交第一公路勘察设计研究院有限公司，陕西 西安710056）

摘 要：土的结构性可以从本质上揭示土体的工程性质和行为本质。冻融循环对土体结构性有着非常重要的影响。在结构性定量参数“综合结构势”的基础上，增加考虑了冻融循环对土结构性的影响，提出了一个考虑冻融循环对土结构性的影响作用的结构性定量参数（简称冻融结构势）。并通过单轴压缩试验和单轴循环加卸载试验分别获得原状土、浸水饱和土及不同冻融循环次数下土样的单轴强度、失效应变、回弹模量和能量耗散，对用不同参数表示的冻融结构势进行了对比和分析。并利用CT扫描试验获得了不同冻融循环次数下土样中间截面的CT数均值，对冻融结构势进行了验证。认为不同参数表示的冻融结构势反映了土体结构性的不同方面，而用强度和能量耗散表示的冻融结构势能够较好地反映土结构性随冻融循环次数的变化情况，并提出在不同参数表示的冻融结构势之间的关系可能跟土质、加载方式等因素有关，明确了下一步的研究方向。

关键词：结构性；冻融循环；定量参数

地层条件对剪胀性砂土边坡地震后延迟变形的影响

王 刚¹，张建民²，魏 星³

（1. 重庆大学土木工程学院，重庆 400044；2. 水沙科学与水利水电工程国家重点实验室，北京 100084；

3. 西南交通大学土木工程学院，四川 成都 610031）

摘 要：剪胀性砂土流滑现象与自然排水条件下孔压重分布导致的局部土体强制吸水有关，须放在具体边值问题中来阐释。同时考虑孔隙水压力扩散、转移以及吸水剪切下饱和砂土应力应变行为的流动变形简化分析方法，研究了相对不透水层的位置、地基土体的渗透系数对边坡地震后延迟变形的影响特征和规律。地震后延迟侧向变形总是集中发生在孔隙水渗流被阻滞的界面，界面处砂土强制吸水量越大，发生的侧向位移量就越大；设置穿透相对不透水层的排水通道可有效减小边坡的侧向变形。地震后侧向流动变形的发展过程取决于孔隙水扩散、转移的速度，是由具体边值问题中土体的渗透系数决定的，饱和土体的黏滞特性对于变形发展过程的影响可以忽略。

关键词：砂土；剪胀；地震后变形；流滑；地层分布

岩体结构面网络模拟的改进与应用

薛秋池，赵其华，何云松

(地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室(成都理工大学)，四川 成都 610059)

摘 要：随着计算机技术的发展，以统计学为基础的结构面网络模拟技术日益完善，被广泛的应用到工程实践中。但在传统的结构面网络模拟中，随机生成的结构面一直未能很好表现出结构面间距的概率分布模型。针对这一点，对随机结构面中心点的生成方式进行了改进，使随机结构面在模拟区内反应出结构面间距的概率分布模型。改进方法使结构面网络模型具有更强的不均匀性，更符合自然状态中结构面的分布形态。改进方法还可以通过控制随机结构面中心点的分布形式来控制模拟区结构面的分布形态，再结合工程实际可以让结构面网络模型更接近其实际形态。

关键词：结构面网络模拟；结构面中心点坐标；圆形产生区；岩体质量指标(RQD)