基于CPTU测试的K0固结黏土中静压桩时变承载力研究

李镜培1，2，李 林*1，2，孙德安3，龚卫兵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；3. 上海大学土木工程系，上海 200072）

摘 要：基于空间滑动面（SMP）准则改进的K0固结各向异性修正剑桥模型，考虑K0固结饱和黏土初始应力各向异性、应力历史及应力诱发各向异性对土体三维力学特性的影响，推导了静压沉桩柱孔扩张问题的弹塑性解析解。在此基础上，根据桩侧土体应力状态与单剪试验中试样应力状态的相似性，结合桩周土轴对称固结理论提出采用孔压静力触探仪（CPTU）锥尖阻力、锥肩孔隙水压力及相应孔压消散数据预测静压桩时变承载力的理论方法。通过离心机模型试验实测结果和理论预测值的对比，验证了理论方法的有效性，研究了静压桩承载力随时间的变化规律。研究结果表明，本文理论预测方法避免了土体基本参数测定等繁琐过程，且可以较为合理地预测静压桩时变承载力；静压桩沉桩结束后其承载力在短时间内迅速增加，之后承载力增加幅度变缓且逐渐趋于稳定值；静压桩桩径越大，沉桩结束后承载力增加的速度越慢，承载力达到稳定值的时间越长。

关键词：SMP准则；孔压静力触探；锥尖阻力；孔压；时变承载力；离心机模型试验




SJP注浆浆液水化进程与流变特性研究

裴向军1，张佳兴*1，王文臣1，杨福田2

(1. 成都理工大学地质灾害防治与环境保护国家重点实验室，四川 成都 610059；2. 云南驰宏资源勘查开发有限公司，云南 昆明 655011)

摘 要：针对陡倾宽缝、松散架空等复杂地层灌浆，普通水泥浆存在“灌不住”、“顺缝跑”等问题，研制开发的SJP水泥基灌浆材料具有初始流动度大、可灌性好，接近可泵期时表现为黏度突增、流动度突降的流变特性。SJP浆材是水泥基浆材掺加改性纤维、硅钙早强剂与稳定剂配制而成，助剂加量为2%～2.5%。掺入水泥浆中的助剂首先在水泥颗粒表面形成溶剂膜，起到调节水泥水化离子与助剂硅钙阳离子浓度变化的作用，实现水化加速期控制成核的速度，最后掺入的稳定剂可以调整水泥水化衰减期的成核和扩散，调节水泥浆的流动时间。SJP浆材由于水化速度快，流动时间可控，水化产物凝结胶连紧密，结石体后期强度较普通水泥浆平均提高15%～25%，解决了水泥基速凝浆材早期强度高后期强度低的问题，得到了较大范围的推广应用。

关键词：SJP注浆材料；黏时变性；水化历程；水化动力学




考虑内部摩擦变形耗能的预应力锚索边坡极限分析

夏元友，陈春舒

(武汉理工大学土木工程与建筑学院，湖北 武汉 430070)

摘 要：根据变形协调原则，认为对数螺旋线滑面滑坡体在下滑过程中并非完全不变形而是根据滑面形状自适应变形从而产生能量耗散。为量化该过程中的能量耗散，根据协调速度场的关系提出了2种多块体划分法来计算该变形摩擦耗能功率，并结合极限分析上限法和强度折减法推导了预应力锚索加固边坡的安全系数计算式。通过算例分析表明，虽然2种多块体划分方法获得的边坡安全系数随着划分块体接触面数量的增加变化规律不同，但最终都趋于稳定收敛，且收敛值十分接近，并从具体划分原理角度解释了2种不同变化趋势的原因。典型边坡算例的不同分析方法安全系数结果比较表明，滑坡体内部变形摩擦耗能有助于提高边坡的抗滑作用，安全系数较不考虑时有所增大。分析总结了预应力锚索边坡随锚索预应力、锚索倾角、锚索位置高度变化条件下有无考虑滑坡体内部变形摩擦耗能的边坡安全系数变化规律。该方法弥补了以往上限法中忽略该项摩擦耗能的不足，可为预应力锚索加固边坡的稳定性分析提供参考。

关键词：预应力锚索边坡；稳定性；上限分析；耗能；多块体划分法




隧道三维电阻率E-SCAN超前探测反演与优化方法研究

王传武，李术才，聂利超*，刘 斌，郭 谦，任玉晓，刘海东

(山东大学岩土与结构工程研究中心，山东 济南 250061)

摘 要：超前地质预报是隧道施工中必不可少的环节，将地面三维电阻率E-SCAN观测模式引入到隧道超前预报中，其中供电与采集电极都布置在隧道掌子面，可有效降低旁侧干扰因素的影响，提出了基于三维电阻率E-SCAN的隧道超前探测新型观测模式。建立了隧道三维电阻率E-SCAN超前探测地电模型，获得了敏感度矩阵分布特征：矩阵元素数值较小且相差悬殊；元素绝对值随深度衰减迅速；靠近供电与采集电极位置元素绝对值较高。为改善反演的深度定位问题，对敏感度矩阵中元素施加不同大小的增益因子，对原有敏感度矩阵中高值元素进行抑制，对低值元素进行增益，形成了基于敏感度增益因子的隧道三维电阻率E-SCAN超前探测反演优化方法，在理论上可以提高异常体的深度定位精度。开展数值算例与物理模型试验研究，结果表明在隧道三维电阻率E-SCAN超前探测中，相较于常规光滑约束反演，反演优化方法在异常体的深度定位精度方面具有明显优势。

关键词：隧道超前预报；三维电阻率反演；E-SCAN；敏感度矩阵；光滑约束权重；增益优化




基于影响带观测的加筋土坡稳定性分析

胡幼常1，靳少卫1，宋 亮2，毛爱民2，刘 杰2

（1. 武汉理工大学交通学院，湖北 武汉 430063；2. 新疆维吾尔自治区交通规划勘察设计研究院，新疆 乌鲁木齐 830006）

摘 要：为了观测土工格栅加筋影响带的范围，采用特制的一侧透明的拉拔盒，共对6种不同级配的粗粒土分别完成了4种法向压力下的拉拔试验。通过预埋于土中用大头针尖制作并包裹于导线皮中的位移观测点，直接观测了土工格栅在粗粒土中拉拔引起的土粒位移，发现格栅的拉拔会带动其上一定厚度范围内的土体发生移动，这个范围称之为加筋影响带。试验发现平均粒径d50>0.83 mm的粗粒土中，土工格栅加筋影响带的厚度δ与试样的法向压力没有关联，主要与土粒级配有关，当d50<1.05 mm时，δ随d50的增大有较显著的增加；而当d50>1.05 mm后，这种趋势明显减缓；特别是当d50>1.65 mm后，二者呈良好的线性递增关系。基于这一试验结果，提出了考虑加筋影响带的加筋土坡稳定性分析方法，简称影响带法。在这一方法中，认为土工格栅的加筋作用相当于增加了加筋影响带内土的黏聚力，而内摩擦角不变。从而将加筋土坡简化为成层土坡，使计算大为简化。而计算得到的加筋土坡稳定安全系数在加筋层距不大于0.6 m，且格栅抗拉强度大于20 kN/m时，与有限元强度折减法的计算结果符合良好。

关键词：加筋影响带；土工格栅；拉拔试验；位移观测；加筋土坡；稳定性分析




岩石平行偏置裂纹相互作用规律分析

朱帝杰1，陈忠辉1，席婧仪2，杨登峰1

(1.中国矿业大学力学与建筑工程学院，北京 100083；2. 中国建筑技术集团有限公司，北京 100013)

摘 要：岩石中各种类型裂隙的相互影响是致使其变形破碎的重要原因，基于经典Kachanov法，通过分析所得应力强度因子比变化趋势，分别研究了拉剪和压剪两种状态下平行偏置双裂纹间水平距离、垂直距离、裂纹长度以及裂纹倾角对其相互作用的影响规律，对含不等长平行偏置裂纹的类岩试件进行单轴压缩试验，通过预制裂纹的起裂扩展和起裂荷载变化规律对理论分析进行了对比验证。结果表明：裂纹间的相互影响包括强化、屏蔽和零效应三方面，且随水平距离、垂直距离、裂纹长度和倾角的不同而相互转化；距离裂纹尖端越近，屏蔽和强化作用变化越剧烈，KI，KII分别在裂纹倾角为60°和30°时变化较剧烈。

关键词：平行偏置裂纹；Kachanov法；应力强度因子；相互作用；类岩材料试验




基于管土接触特性的顶进力计算模型分析

张 鹏，马保松*，曾 聪，谈力昕

(中国地质大学（武汉）工程学院，湖北 武汉 430074)

摘 要：顶进力是顶管工程中管道结构设计、顶管机选型和工作井结构设计的决定性参数之一。为了更加准确地计算顶进力，假设泥浆压力作用下孔壁保持稳定，管道与孔壁土体发生部分接触，采用协调表面Persson接触模型分析管土接触角度和接触压力分布规律，在此基础上考虑管浆摩阻力影响推导出相应的顶进力计算公式。结果表明：管土接触角度和接触压力分布受管道和地层力学参数影响，软土层中管土接触角度可近似取180°定值，接触压力合力约为管道自重的1.35倍；当管道与岩层力学性质接近时，管土接触趋于点接触状态，接触压力的合力为管道自重，且工程实测顶进力与公式预测值相一致，证明其具有适用性。

关键词：顶管；顶进力；摩阻力；接触压力




真空–电渗联合加固技术的固结试验研究

孙召花1，2，余湘娟2，高明军2，吴 坤1

(1. 南通大学建筑工程学院，江苏 南通 226019；2. 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：针对真空预压与电渗联合加固时存在水流方向相互干扰的问题，在室内试验中开展真空预压与电渗不同联合方式对淤泥脱水效果的研究。试验结果表明：真空预压与电渗异步加固时能够获得比其他联合方式更好的加固效果，而真空预压与电渗交替加固的时间对加固效果也有显著的影响。若交替时间太短，真空预压与电渗将不能充分发挥排水作用，若交替时间太长，真空预压与电渗所提供的能量将不能被充分利用。在现场实际应用中，应根据实测排水量或排水速率的变化不断调整真空预压与电渗交替加固时间。

关键词：真空预压；电渗；吹填淤泥；固结试验




流变岩体中任意形状隧道分部开挖响应的理论解

王华宁1，2，骆莉莎1，蒋明镜2，3

(1. 同济大学航空航天与力学学院，上海 200092；2. 同济大学土木工程防灾国家重点实验室，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：针对流变岩体中任意断面形状隧道的任意复杂分部开挖问题，根据复变函数理论结合Laplace变换建立黏弹性位移、应力与复位势之间的关系，给出了各施工阶段力学响应（位移与应力）理论解的一般求解方法和解答。从解答可以看出，各步增量位移是新开挖边界处释放面力作用下的流变位移与之前所有各施工步边界释放面力在本步时段中的增量流变位移的和，与施工路径相关。以圆形断面隧道分两阶段（从半圆形到圆形）任意分部开挖为例，导出了各步开挖过程围岩位移与应力的解析解。为验证解答的正确性，针对圆形断面上下开挖方式，将理论结果与有限元结果进行了对比，两者一致。利用解答对上下开挖、右左开挖两种方案下圆形隧道的位移、应力分布特点进行了分析。根据本文方法，可以得到任意黏弹性模型岩体中，复杂孔型任意分部开挖过程的解答。依据解答可建立快速预测系统，给出更方便、快捷地进行相似工程条件下初步设计的可选方法。

关键词：流变岩体；任意孔型；分部开挖；解析解




上海地区软土HSS模型参数的试验研究

梁发云1，2，贾亚杰1，2，丁钰津1，2，黄茂松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：HSS模型可以考虑小应变范围内土体剪切模量随应变增大而衰减的特点，在基坑开挖数值分析中逐渐得到较多的运用。通过基于GDS系统的三轴仪、常规固结仪和共振柱仪完成系列的室内试验，获得了上海地区典型软土层（也即黏土层②、淤泥质粉质黏土层③、淤泥质黏土层④和粉质黏土层⑤）的硬化土小应变本构模型（HSS模型）参数 ， ， ， ， ， 和 ，以及模型参数之间的比例关系，并将试验结果与已有文献的相关结果进行对比分析。通过工程实例的数值分析表明，围护墙体水平变形计算值和实测值大致相等，验证了HSS本构模型以及本文提出的参数确定方法在上海软土地区基坑开挖分析中的适用性，具有工程参考价值。

关键词：深基坑工程；小应变刚度；HSS模型；室内试验；软土地基




EPS混合土的动模量和阻尼比特性

高洪梅1，2，沈艳青1，2，王志华1，2，陈国兴1，2

(1. 南京工业大学城市地下空间研究中心，江苏 南京 210009；2. 南京工业大学岩土工程研究所，江苏 南京 210009)

摘 要：作为一种路堤填料，EPS混合土在动力荷载作用下的模量和阻尼比是进行路堤动力稳定性分析的重要参数。开展了15个循环扭剪试验研究EPS混合土的动力特性，分析了EPS混合土的骨干曲线、模量以及阻尼比特性，重点讨论了配合比和初始固结条件的影响。结果表明，EPS混合土具有典型的动力非线性特征，受水泥土强度和初始应力状态控制；EPS掺入比对混合土的初始剪切模量几乎无影响，但土体进入非线性阶段后，EPS颗粒对混合土强度的削弱作用明显；EPS颗粒与水泥土间薄弱接触面的动力行为导致“结构阻尼”效应，是混合土阻尼机制的重要组成；EPS混合土的初始剪切模量随试样初始小主应力增大而增大，其模量衰减特性与初始小主应力和EPS掺入比显著相关。基于试验结果，给出了描述EPS混合土骨干曲线、模量衰减和阻尼比增长特性的经验模型。

关键词：EPS混合土；动应力–应变关系；初始固结状态；动剪切模量；阻尼比




等向应力条件下原状Q3黄土的渗气特性研究

陈存礼1，2，张登飞1，2，张 洁3，陈 惠1，杨 帆1，吴 康1

(1. 西安理工大学岩土工程研究所，陕西 西安 710048；2. 西安理工大学陕西省黄土力学与工程重点实验室，陕西 西安 710048；3. 北京理正软件股份有限公司，北京 100044)

摘 要：用改装的三轴渗气仪，在不同等向应力条件下对不同含水率的原状Q3黄土进行渗气试验，分析了含水率、体积含气率及应力对渗气系数的影响，提出了直接及间接地反映含水率与应力变化对渗气系数影响的3种类型渗气函数。研究结果表明：应力对渗气系数与含水率及体积含气率关系皆有明显的影响，增湿时含水率及体积含气率对渗气系数的影响比减湿时稍大；应力变化（含水率不变）和含水率变化（应力不变）时渗气系数与体积含气率的关系不同。不同应力条件下相对渗气系数与相对体积含气率关系，渗气系数与修正体积含气率关系皆可分别用唯一的幂函数描述；不同含水率下渗气系数与规格化应力关系皆可用指数函数描述，且仅一个参数随含水率而变化。用3种类型的渗气函数皆可较好预测含水率及应力变化时的渗气系数，而其中无需引入力水耦合作用引起孔隙比变化的指数型渗气函数更便于工程应用。

关键词：原状Q3黄土；渗气系数；等向应力；含水率；体积含气率




动态承压水作用下深基坑底部弱透水层的出逸比降解析研究

章丽莎1，2，应宏伟*1，2，谢康和1，2，王小刚1，2，朱成伟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：根据深大基坑坑底弱透水层的一维越流模型，求解了承压水头变化引起的坑底弱透水层中的超静孔隙水压力和出逸比降的解析表达式。当坑底土层渗透系数较大时，出逸比降计算结果与传统方法的出逸比降求解结果一致，验证了出逸比降解析解的正确性。基于出逸比降解析解，分析了动态承压水作用下坑底出逸比降的变化规律和影响因素。结果表明：当基坑坑底弱透水层厚度一定时，土体渗透系数、压缩模量或承压水头波动周期越大，出逸比降波动越明显，幅值越大，相位差越小；出逸比降影响因素可通过与土体渗透系数和压缩模量正相关，与承压水头波动的角频率和弱透水层厚度的平方负相关的无量纲因子统一表示。最后通过工程实例表明，对于坑底弱透水层渗透系数较小的情况，降承压水头引起的出逸比降减小幅度不大并存在明显滞后性，对基坑的抗渗流稳定性具有不利影响。

关键词：承压水头变化；基坑；出逸比降；弱透水层；突涌渗透破坏




三维局部场地对地震波的散射IBIEM-FEM耦合模拟

刘中宪1，黄 磊1，梁建文2

(1. 天津城建大学天津市土木建筑结构防护与加固重点实验室，天津 300384；2. 天津大学土木工程系，天津 300072）

摘 要：针对任意三维复杂局部场地对地震波的散射问题，发展了一种有限元–间接边界积分方程耦合方法(FEM-IBIEM)。其中IBIEM利用层状半空间集中荷载动力格林函数，可精确实现半无限层状介质中波的辐射条件，同时可大幅度降低计算内存；FEM可方便处理近地表复杂场地的几何、材料特征。在精度检验基础上，以三维沉积盆地和山体对地震波的散射为例，展示了方法对复杂局部场地反应问题的适应性，同时针对三维盆地效应和山体震动得出了一些有益结论。计算方法可应用于层状无限域中任意不均质体对弹性波的散射求解。

关键词：有限元；间接边界积分方程法；耦合方法；地震波散射




玄武岩纤维混凝土隧道衬砌承载特性模型试验研究

崔光耀1，王道远*2，3，4，倪嵩陟1，朱长安5，袁金秀2，周济民6

(1. 北方工业大学土木工程学院，北京 100144；2. 河北交通职业技术学院土木工程系，河北 石家庄 050091；3. 西南交通大学土木工程学院，四川 成都 610031；4. 石家庄铁道大学土木工程学院，河北 石家庄 050091；5. 四川省交通厅公路规划勘察设计研究院，四川 成都 610041；6. 北京市市政工程设计研究总院，北京 100082)

摘 要：玄武岩纤维是一种环保高性能的无机材料。玄武岩纤维混凝土所具有的增强、增韧、阻裂等性能，对于控制软弱围岩隧道的变形具有重要的力学优势。通过钢筋混凝土和玄武岩纤维混凝土衬砌力学行为室内模型试验，对玄武岩纤维混凝土衬砌的承载特性进行研究。研究结果表明：相比钢筋混凝土，玄武岩纤维混凝土衬砌的初裂荷载提高了20%；掺入玄武岩纤维后衬砌结构的韧性增强，衬砌初裂后仍可承担较大的弯矩和变形。衬砌初裂前，钢筋混凝土和玄武岩纤维混凝土衬砌支护特性曲线基本成线形变化；衬砌初裂后，钢筋混凝土衬砌支护特性曲线在缓慢上升后，快速趋于收敛；玄武岩纤维混凝土衬砌承载特性曲线缓慢上升，至2倍初裂荷载时仍无收敛迹象。因此，玄武岩纤维混凝土能较好地满足软弱围岩隧道尽早封闭岩面、尽快提供支护力并具有一定变形能力的要求。研究成果对于软岩大变形隧道的变形控制具有重要的意义。

关键词：隧道工程；玄武岩纤维混凝土；承载特性；模型试验




土工格栅返包土工袋加筋土挡墙的地震响应分析及设计建议

朱宏伟1，姚令侃2，陈晓龙3，项 琴4

（1. 西南科技大学环境与资源学院，四川 绵阳 621010；2. 西南交通大学土木工程学院，四川 成都 610031；3. 四川省交通运输厅交通勘察设计研究院，四川 成都 610017；4. 四川建筑职业技术学院，四川 德阳 610031）

摘 要：为了研究土工袋加筋土挡墙在地震作用下的抗震性能，开展了大型的振动台模型试验。结果表明：随着加载的持续进行，挡墙模型的自振频率降低，阻尼比增加；PGA放大系数随输入地震动峰值加速度的增大而减小，墙高对PGA放大系数的影响反倒不大。土工袋加筋土挡墙的峰值动土压力呈现“中间小，两头大”的分布规律，且墙高越高，输入地震动峰值加速度越大，峰值动土压力越大，而不同地震波形的频谱差异对土压力量值和分布的影响较小。通过数值模拟研究了坡度对土工袋加筋土挡墙力学特性的影响，认为土工袋加筋土挡墙墙后侧向土压力和筋材的拉应力随着墙体坡度的增大而增大，当墙体坡度小于1∶0.75时，侧向土压力较小；当墙体坡度大于1∶0.75时，墙后土压力迅速增加，土压力的分布图式类似呈三角形分布。筋材的拉应力沿长度方向呈单峰型分布，各层筋材的拉应力随上覆填土厚度的增加而增大，但增加的幅度逐渐减小。另外，土工袋加筋土挡墙的剪应变增量、活动区范围以及位移均随墙体坡度的增大而增大。

关键词：土工袋加筋土挡墙；抗震性能；墙体坡度；力学特性；设计建议




多维反滤回灌井室内稳定流试验研究

李旺林1，尹志远2，刘占磊3，魏鹏昆1，何家鹏1

（1. 济南大学，山东 济南 250002；2. 济南市热力工程公司，山东 济南 250100；3. 河海大学，江苏 南京 210098）

摘 要：反滤回灌井是山东胶东半岛地下水回灌中常用的回灌设施，它由普通回灌井和回灌池组成。在分析现有反滤回灌井存在问题的基础上，设计了一组回灌量大，又能防淤积、防低水位污水回灌、抗水流冲刷的多维反滤回灌井，给出了单井回灌量的理论计算公式和计算参数；同时，研制了室内稳定流回灌试验装置，进行了普通回灌井、现有反滤回灌井和多维反滤回灌井的室内稳定流试验研究，得出结论：①同现有反滤回灌井相比，多维反滤回灌井的单井回灌量增加了370%～420%；②多维回灌井口的形状影响单井回灌量，在过水断面面积相同的情况下，圆形多维回灌井口的单井回灌量最大；③初次回灌试验中，单井回灌量最大，随回灌试验次数增加，单井回灌量逐渐减小，并趋向于稳定；④单井回灌量与多维回灌井口过水断面开孔率是一个非线性的关系，20%的过水断面开孔率是适宜的。研究成果对于提高反滤回灌井的回灌能力和定量计算单井回灌量具有重要的现实意义。

关键词：反滤回灌井；多维；回灌试验；单井回灌量；稳定流




摩擦型能源桩荷载–温度现场联合测试与承载性状分析

路宏伟2，蒋 刚1*，王 昊1，洪 鑫3，史春乐4，龚红卫5，刘伟庆2

(1. 南京工业大学城市地下空间研究中心，江苏 南京 210009；2.南京工业大学土木工程学院，江苏 南京 211800；3. 江苏中大建设集团有限公司，江苏 昆山 215300；4. 昆山市建设工程质量检测中心，江苏 昆山 215300；5. 南京工业大学城市建设学院，江苏 南京 210009)

摘 要：能源桩集地源热泵技术与建筑桩基于一体，桩基承载性状受荷载–温度耦合作用而不同于常规工程桩。开展了昆山某摩擦型能源桩工程的荷载–温度现场联合测试，测试了多级荷载水平与不同换热工况下桩身的温度、应力分布及桩顶位移变化，整理得到桩身的附加温度荷载、桩身轴力及桩侧摩阻力分布曲线，分析了摩擦型能源桩荷载–温度作用下的承载性状与荷载传递特征。测试结果表明：能源桩的温度变化将引起附加温度荷载，桩身轴力和附加温度荷载分布特征和桩顶荷载作用、桩端约束有关，承载性状不同于单一荷载作用下的工程桩。加热工况引起桩身上、中部多处出现负摩阻力，但荷载的增加有利于减小升温引起的负摩阻力效应；制冷工况下，桩端附近产生负摩阻力，能源桩荷载传递特征受荷载–温度耦合作用而改变。设计荷载作用下，能源桩顶加热时隆起而制冷时下沉，加热工况引起的桩顶位移在停止加热回温后可基本恢复，但制冷工况引起的桩顶位移在回温后会导致桩顶产生附加沉降，荷载–温度耦合作用也引起了能源桩沉降性状的变化。

关键词：摩擦型能源桩；荷载–温度现场测试；热交换工况；负摩阻力；温度附加沉降




层状横观各向同性地基中埋置刚性基础的平面外动力刚度系数

巴振宁1，2，梁建文*1，2，胡黎明1

(1. 天津大学土木工程系，天津 300072；2. 滨海土木工程结构与新材料教育部重点实验室，天津 300072)

摘 要：采用间接边界元方法（IBEM）求解了层状横观各向同性（TI）地基中埋置刚性基础的平面外动力刚度系数。首先将层状TI地基与埋置刚性基础的交界面采用线边界单元离散，然后求解层状TI半空间中斜线均布荷载动力格林影响函数，最后由刚性基础与层状TI地基确立的混合边界条件求得动力刚度系数。通过与各向同性地基中基础动力刚度系数的比较验证了方法的正确性，进而以均质TI地基、单一TI土层地基和多TI土层地基中埋置刚性基础模型为例进行了数值计算分析，讨论了土体的TI性质对动力刚度系数的影响。研究表明层状TI地基与均质TI地基中埋置基础的动力刚度系数有着本质的差异；单一TI土层地基中基础动力刚度系数的峰值频率由TI土层的竖向剪切模量决定，而峰值则由水平剪切模量决定；多TI土层地基中基础的动力刚度系数与其等效单一TI土层地基中基础的动力刚度系数亦有着显著的差异，且这种差异又与土层的排列次序有关。

关键词：层状TI地基；动力刚度系数；埋置基础；格林函数；间接边界元方法




移动荷载下正交各向异性地基无限大板的动力响应

张春丽1, 2，王 博1，祝彦知2

（1. 郑州大学水利与环境工程学院，河南 郑州 450002；2. 中原工学院建筑工程学院，河南 郑州 450000）

摘 要：以薄板理论和弹性动力学理论为前提，以位移分量为基本未知量，建立了直角坐标系下的移动谐振荷载作用下正交各向异性地基上覆无限大弹性板的力学模型和动力微分方程；然后用坐标变换和Fourier积分变换，且引入边界条件，推导了移动荷载作用下无限大板的挠度和薄板与地基之间的接触应力的积分形式解。基于推导的理论方法，编制了相应的计算程序，并对薄板表面作用线性谐振荷载问题进行了算例分析，验证了方法的正确性。最后，对移动谐振荷载作用下公路路面板的动力响应进行了参数分析，研究了土体参数、板参数、荷载速度、荷载频率对其影响规律。结果表明：土体的各向异性、板厚、板的弹性模量、荷载移动的速度和振动频率对板动力响应影响很大。

关键词：移动荷载；正交各向异性地基；弹性板；动力响应；Fourier变换




考虑任意初始条件的均质土质覆盖层降雨入渗解析解

邱清文1，詹良通1，黄依艺2

(1. 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；2. 同济大学地下建筑与工程系，上海 200092)

摘 要：均质土质覆盖层作为填埋场与大气环境的隔离结构其主要功能是控制雨水入渗，近些年该类覆盖层在北美一些干旱和半干旱地区被证明是有效的。基于二维非饱和土渗流控制方程，采用可考虑土体进气值的指数函数描述土体的土水特征曲线和渗透系数曲线，使用单位梯度边界作为土质覆盖层的底部边界条件，推导出可考虑任意初始条件的降雨入渗移解析解。通过与前人试验结果比较与分析，证明了该解析解的有效性。对比分析了均质土质覆盖层底部分别取单位梯度边界、渗流审查边界和固定孔压边界对降雨入渗及渗漏量的影响，分析结果表明：与渗流审查边界和固定孔压边界相比，单位梯度边界更适合土质覆盖层的渗漏量计算。利用该解析解分析不同初始条件对累计渗漏量的影响，结果表明覆盖层累计渗漏量随其底部初始体积含水率的增加而增大。为土质覆盖层防渗漏性能评价提供了一种简单实用的计算方法。

关键词：均质土质覆盖层；单位梯度边界；任意初始条件；降雨入渗；解析解




基于混凝土不均匀性面板堆石坝面板损伤分析

徐 斌1，2，刘小平2，邹德高1，2，孔宪京1，2，余 翔2

(1. 大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室，辽宁 大连 116024；2. 大连理工大学水利工程学院，辽宁 大连 116024)

摘 要：将混凝土面板堆石坝中面板混凝土视为宏观上均质、细观上不均匀的材料，结合统计学原理，考虑材料参数分布的随机性，通过二维有限元数值分析，研究了混凝土的弹性模量和抗拉强度随机性对面板堆石坝面板动力损伤分布规律的影响。计算结果表明：不考虑面板混凝土材料参数随机性时，（0.65～0.85）H（H为坝高）处面板顺坡向应力较大，拉损伤主要发生在0.8H（H为坝高）附近的面板处；随着混凝土材料不均匀性增大，发生拉损伤的部位趋于分散，但主要集中在（0.4～0.9）H范围内的面板。因此这部分面板应该是抗震设计的重点区域。采用混凝土弹脆性细观损伤模型，考虑材料参数的随机性，能够直观地阐明混凝土面板的地震破坏过程和损伤分布，便于了解面板薄弱环节，研究成果可以为混凝土面板堆石坝抗震设计提供参考。

关键词：面板堆石坝；混凝土；细观损伤模型；随机分布；损伤




平行盾构开挖离心机模拟试验研究

缪林昌1，王 非1，吴宏伟2，吕 虎2

(1. 东南大学交通学院，江苏 南京 210096；2. 香港科技大学土木学院，香港)

摘 要：通过离心模型试验模拟平行盾构隧道近接开挖施工，研究了盾构隧道近接开挖对既有隧道结构内力、管片变形和地表沉降的变化规律。结果表明：①隧道开挖引起地表沉降的大小与开挖的步骤有关，而沉降槽的范围基本不变；②既有隧道靠近新建隧道一侧受拉，这一侧弯矩出现负增量，侧向土压力也有一定的减小，且既有隧道直径水平向变大，而垂向直径基本不受影响；③由于土拱效应，新建隧道已完成开挖部分管片拱顶的土压力随开挖进程先减小后增大；④采用地层结构法可以准确模拟隧道开挖过程的隧道结构力学特性与变形规律。

关键词：平行盾构隧道；临近开挖；离心模型试验




非饱和土应力状态变量试验验证研究

张 龙1，陈正汉*1，2，周凤玺1，孙树国2，扈胜霞3，姚志华4

（1. 兰州理工大学土木工程学院，甘肃 兰州 730050；2. 中国人民解放军后勤工程学院，重庆 401331；3.延安大学建筑工程学院，陕西 延安 716000；4. 空军工程大学机场建筑工程系，陕西 西安 710038）

摘 要：为验证非饱和土两个应力状态变量的合理性，对常规非饱和土三轴仪进行了改进，采用3个压力–体积控制器分别控制孔隙水压力、内室压力和外室压力，提高了量测精度。使用改进的非饱和土三轴仪对描述非饱和土应力状态的两个应力状态变量进行系统的试验验证，做了不同初始干密度、不同初始饱和度、不同初始吸力的3组重塑黄土及1组原状Q3黄土的各向等压试验，试验中等值改变（增加或减少）总围压、孔隙水压力、孔隙气压力而保持应力状态变量本身不发生变化，通过量测试样体积和水量变化分析检验两个非饱和土应力状态变量的合理性。研究结果表明：对于原状Q3黄土和各种起始条件的重塑土（包括不同密度、不同饱和度及不同吸力的土样），当只改变应力状态变量的个别组成部分而保持两个应力状态变量本身不发生变化时，则土样的体积变化和含水率变化均很小，可忽略不计。研究结果说明描述非饱和土的两个应力状态变量是合理的，使非饱和土的两个应力状态变量理论有了牢靠的试验依据。

关键词：非饱和土；应力状态变量；三轴各向等压试验；原状黄土；重塑黄土