竖向荷载作用下散体地基应力解析方法

曹文贵¹，贺 敏¹，王江营²

(1. 湖南大学岩土工程研究所，湖南 长沙 410082；2. 长沙理工大学水利工程学院，湖南 长沙 410114)

摘 要：竖向荷载作用下地基应力分析方法是基础工程设计与计算的重要依据，现有方法不能反映实际地基土的散体介质特性。为此，依据现有散体介质应力传递研究成果，首先假定竖向集中荷载作用下散体地基应力呈半无限曲线圆锥体形状向下传递，将竖向集中荷载作用下散体地基应力分析问题转化为锥顶作用竖向集中荷载的曲线圆锥应力分析问题，从探讨直线圆锥应力分析方法入手，获得了半无限曲线圆锥应力的求解方法，进而提出了竖向集中荷载作用下散体地基应力的解析方法；然后，将圆形竖向均布荷载作用下散体地基应力分析问题视为竖向集中荷载作用下散体地基应力的积分求解问题，建立了圆形竖向均布荷载作用下散体地基应力分析方法，该方法较充分地反映了地基土的散体介质特点，较现有Boussinesq解具有明显的优越性；最后，采用该方法、Boussinesq解以及颗粒流数值分析方法对圆形竖向均布荷载作用下散体地基应力分布进行了对比分析，表明了本文方法的合理性与可行性。

关键词：散体地基；竖向集中荷载；圆形竖向均布荷载；应力传递；Boussinesq解；颗粒流数值分析

地表超载作用下盾构隧道劣化机理与特性
黄大维¹，周顺华^*2，赖国泉³，冯青松¹，刘林芽¹

(1. 华东交通大学铁路环境振动与噪声教育部工程研究中心，江西 南昌 330013；2. 同济大学道路与交通工程教育部重点实验室，上海 201804；3. 中铁西北科学研究院有限公司，甘肃 兰州 730000)

摘 要：对某软土地区地铁盾构隧道进行了调研与分析，发现盾构隧道在现有计算理论所允许的地表超载作用下极易发生横向变形超限，并引发管片纵缝接头破损与渗漏水，对此展开了模型试验、数值仿真及理论分析。研究表明：地表均布超载导致的隧道附加竖向土压力并不是均匀分布，且在隧道中心正上方一定范围内要大于地表均布超载；隧道的穿越土层越软弱，地表超载导致的隧道周围附加土压力对隧道结构抵抗横向变形越不利；隧道发生横椭圆变形过程中，管片纵缝接头是管片环中的最薄弱部位。最后提出了软土地区盾构隧道采用“刚性衬砌”的设计理念，并给出了加大管片纵缝接头强度与刚度的建议。
关键词：盾构隧道；地表超载；模型试验；管片接头；劣化

基于K₀固结排水卸荷应力路径试验粉土应力–变形

特性研究
张坤勇^1，2，李广山^1，2，梅小洪³，杜 伟^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. 江西省建筑设计研究总院，江西 南昌330046)

摘 要：针对开挖土体复杂卸荷应力路径，按不同初始应力状态和卸荷应力比，对南水北调南干渠粉质黏土开展了K₀固结排水卸荷应力路径试验。试样首先在不同围压条件下K₀固结稳定，然后根据不同的轴向应力和径向应力卸荷比，进行卸荷试验，以模拟实际土体开挖过程中的应力路径。试验结果表明土体的应力应变特性与应力路径密切相关：不同卸荷应力比条件下，试样可能为压缩，先伸长再压缩或者为伸长变形；卸荷应力路径下压缩和伸长应力比临界值与初始固结状态和土性相关；相同平均应力增量条件下，卸荷应力比越小，试样体积膨胀绝对值越大；土体强度参数受加荷方式和应力路径影响不大。试验结果和常规三轴试验有显著区别，需要发展能够描述卸荷应力路径下的土体本构模型，对开挖土体开展符合工程实际的应力变形分析。

关键词：卸荷应力路径；K₀固结；应力比；应力应变特性

砂土三维多重机构边界面模型

方火浪^{1, 2}，沈 扬¹，郑 浩¹，曾泽斌³

(1. 浙江大学建筑工程学院，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；3. 浙江理工大学机械与自动控制学院，浙江 杭州 310018)

摘 要：以土的临界状态和边界面塑性理论为基础，引入状态参数，考虑砂土的剪胀特性，提出一个新型三维多重机构边界面模型。模型将复杂的宏观变形行为分解为一个宏观体应变机构和一系列空间分布的虚拟一维微观剪切机构。每个微观剪切机构包含一个微观剪应力–应变关系和一个微观应力–剪胀关系。利用三轴压缩试验中的应力条件，建立典型宏微观参数之间的关系。模型包含13个参数，多数可通过具有明确物理意义的土性参数来确定。通过对砂土三轴压缩试验和空心圆柱扭剪试验结果的数值模拟，表明模型不但能够合理反映在排水或不排水条件下砂土的硬化及软化特性，而且能在不增加任何参数条件下预测应力主轴旋转产生的变形累积特性和应变增量主轴与应力主轴之间的非共轴特性。

关键词：本构模型；边界面；剪胀；状态参数；多重机构

深厚软土场地中三维凹陷地形非线性地震响应分析

梁建文^1，2，梁佳利²，张 季²，巴振宁²

(1. 天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津 300354；2. 天津大学建筑工程学院土木工程系，天津 300354)

摘 要：采用黏弹性人工边界并结合地震动输入等效结点力法实现半无限场地的波动输入，采用等效线性法模拟土体的非线性特征，基于有限元软件ABAQUS，建立弹性基岩上覆深厚软土中三维凹陷地形非线性地震响应分析模型。通过与文献比较，验证了整体模型的精度。以天津地区某一浅椭球凹陷地形为例进行数值计算，比较了非线性地震响应与线性地震响应的差别，并进一步分析了三维凹陷地形对非线性地震响应造成的影响，最后计算了在地震安全性评价人工波作用下三维凹陷地形的非线性地震响应。研究表明，土体的非线性特征对三维凹陷地形地震响应有显著影响。研究还发现一个特殊现象，即凹陷地形中心附近的非线性地震响应可能会大于其线性地震响应，且地震激励幅值越大，这一现象越明显。对于三维复杂局部场地的非线性地震响应研究，模型具有一定的参考价值。

关键词：三维凹陷地形；地震响应；黏弹性边界；等效结点力；等效线性

基于裂纹扩展模式的岩质斜坡阶梯状滑移破裂机制研究

朱 雷，黄润秋，严 明，陈国庆

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

摘 要：阶梯状滑移破裂作为节理斜坡的一种典型破坏模式，裂隙间裂纹的扩展模式对其变形破裂机制及斜坡破裂面形态具有重要的意义。通过颗粒流程序研究了不同岩桥倾角（0°，45°，90°，135°）和围压条件下双裂隙间裂纹的贯通模式、基本特征与影响因素，揭示含双裂隙岩体在不同围压作用下裂纹扩展的细观力学机制，并推广到含多裂隙岩体裂纹扩展模式中。主要成果如下：①双裂隙的贯通主要通过次生共面裂纹、次生倾斜裂纹和翼裂纹；②裂纹扩展具有明显的围压效应，低围压条件下，裂隙的贯通主要通过翼裂纹和次生倾斜裂纹，高围压条件下，裂隙的贯通主要通过次生共面裂纹和次生倾斜裂纹；③裂隙的贯通应力受岩桥倾角影响较大，岩桥倾角为45°时，裂隙的贯通应力最小，裂隙最容易贯通。结合双裂隙贯通模式的研究，对多裂隙岩体贯通模式进行研究，多裂隙岩体贯通模式可以理解为多组双裂隙的贯通模式的不同组合，同时，在多裂隙贯通模式中，裂纹会寻找贯通应力最小路径扩展。最后，结合一实际斜坡案例，对阶梯状破坏斜坡的基本破裂特征进行了总结分析，并提出了相应的破裂模式分区。

关键词：裂隙岩体；裂纹扩展；应力状态；阶梯状斜坡；破裂机制

基于数字图像与数值计算的节理岩体锚固效应研究

种照辉¹，李学华¹，鲁竞争¹，张 骥²，梁 顺¹

(1. 中国矿业大学矿业工程学院深部煤炭资源开采教育部重点实验室，江苏 徐州 221116；2. 中国工程物理研究院北京计算科学研究中心，北京 100084)

摘 要：为了研究锚杆对裂隙岩体的加固作用，通过自主研发的数字图像相关（DIC）试验技术和离散元（DEM）数值计算方法，对预置裂隙岩体试样锚固前后进行测试。从细观层次量化分析了加载过程中两类岩体（未锚固和锚固岩体）裂隙的起裂、扩展等特征，对比了数字图像测量的位移场，应变场和裂隙张开度（COD）以及数值计算得到的裂隙发育数量，区域分布和扩展方向。结果表明：基于DIC测量软件，可精确进行岩体非接触的无损测量，并且能够监测出岩体锚固这种内部隐蔽的过程；加固岩体的锚杆与裂隙交叉位置出现应变集中成核现象，定量地说明了岩体加固对裂隙的抑制作用；同时还得出岩体加固可以改变裂隙扩展类型和主裂隙发育方向。

关键词：数字图像；离散裂隙网络；裂隙扩展；应变场；裂隙张开度

盾构隧道开挖面极限支护压力研究

徐前卫¹，唐卓华²，朱合华³，王国富²，路林海²

(1. 同济大学道路与交通工程教育部重点实验室，上海 201804；2.济南轨道交通集团有限公司，山东 济南 250101；3. 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室，上海 200092)

摘 要：针对盾构隧道开挖面稳定的极限支护压力，通过理论计算与现场实测的对比分析，提出了不同地层隧道上覆土压力的计算原则，将条分法的思想引入盾构开挖面的稳定性分析，导出了开挖面稳定的极限状态方程，据此可求得盾构隧道开挖面稳定的极限支护压力。最后，结合具体的工程实践，将前述理论和方法应用于临界滑动面的搜索和极限支护压力的计算。上述研究成果对于指导盾构隧道的设计与施工具有重要的作用。

关键词：盾构隧道；开挖面稳定性；上覆土压力；极限支护压力

高心墙堆石坝坝基廊道受力特性研究

冯 蕊，何蕴龙^*，白新革

(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)

摘 要：在中国水资源最为丰富的西部地区，河床覆盖层厚达数十米甚至百米，一大批土石坝正在和将在这些大江大河上建设。坝体心墙与坝基防渗墙多采用廊道这种结构型式进行连接，廊道受力条件复杂，是工程成败的关键，但是有些已建工程却出现了廊道漏水的现象，廊道开裂和结构缝破坏成为亟待解决的问题。为了对廊道受力情况和开裂规律有一个清楚的认识，分析总结了几个工程廊道的监测资料，同时基于混凝土非线性本构理论，建立有限元模型对廊道进行了数值模拟。对监测结果和数值计算结果进行对比分析之后，探讨了廊道中的结构缝问题和廊道整体的受力规律，指明了廊道中需要重点关注的易开裂部位，为廊道合理配筋提供了指导，同时为类似工程的决策提供参考。

关键词：廊道；高堆石坝；监测资料分析；结构缝；裂缝

基于广义SMP准则的软基路堤临界填土高度研究

张常光^1，2，赵均海¹，范 文³，代 岩¹

（1. 长安大学建筑工程学院，陕西 西安 710061；2. 成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室，四川 成都 610059；

3. 长安大学地质工程与测绘学院，陕西 西安 710054）

摘 要：针对路堤填土自重作用下的平面应变天然软土地基，基于能合理反映中间主应力效应的广义SMP准则，同时考虑地基软土的侧压力系数和固结程度，建立了软土地基临界荷载与路堤临界填土高度的解析公式，并给出公式适用条件，最后结合M–C准则解答探讨了各参数的影响特性。经与文献结果比较，验证了解析公式的正确性及所给公式适用条件的必要性。参数分析表明：固结度、侧压力系数、黏聚力及内摩擦角对路堤临界填土高度的影响均很显著，不应盲目选定固结度为0或100%进行计算；M–C准则的结果偏保守，考虑中间主应力所得解答的最小侧压力系数更小、公式适用范围更广；应原位测定地基软土的真实侧压力系数，并充分考虑其抗剪强度参数的变异性。

关键词：路堤；临界填土高度；广义SMP准则；固结度；侧压力系数
围岩性质对于注浆压力变化规律及浆液扩散模式的

影响研究?

朱明听，张庆松，李术才，张 霄，谭英华，王 凯

(山东大学岩土与结构工程研究中心，山东 济南 250061)

摘 要：采用注浆模拟试验及理论分析研究了围岩性质对于注浆压力变化规律及浆液扩散模式的影响。试验采用在注浆模型架内分区充填不同孔隙比土体的方法模拟被注围岩显著的向异性及非均质性；采用多个注浆管依次注浆的方法模拟实际注浆工程中的不同注浆施工阶段。通过开挖揭露浆脉(浆泡)特征研究围岩性质对于浆液扩散形式的影响；通过分析注浆过程中注浆压力数据研究围岩性质对于注浆压力的影响；通过对注浆前后围岩试样进行室内试验测试，获取注浆对于围岩孔隙比及压缩系数的影响规律。研究结果证实：注浆压力变化规律及浆液扩散模式与围岩性质密切相关，通过分析注浆压力变化规律与浆液扩散模式可判定围岩性质，从而为注浆施工过程中的注浆参数动态调整提供依据。相关研究结论在永莲隧道帷幕注浆工程中进行了现场试验，进一步验证了其正确性。

关键词：围岩性质；注浆压力；浆液扩散；加固；效果检测

考虑非均衡吸附的多孔介质中循环注入污染物运移规律

郭志光，白 冰^*

(北京交通大学土木建筑工程学院，北京 100044)

摘 要：由经典的吸附解吸作用下污染物运移控制方程出发，将Freundlich线性等温吸附模型中溶质浓度上升、下降过程视为吸附、解吸过程，从而建立了非均衡吸附问题理论模型；并给出了累计质量分数及相对浓度的相关表达。利用Comsol Multiphysics数值分析方法讨论了三角函数、高斯脉冲函数循环注入下污染物运移规律，结果表明：吸附、解吸平衡常数的差值对污染物吸附量有较大影响，其值越大吸附量则越大；随着弥散度的增大，穿透曲线峰值有先增大后减小趋势，且穿透过程越久。此外，对于连续注入，注入时间存在一个临界值，小于该值时溶质浓度峰值随注入时间的增大而增大，而大于该值时溶质浓度峰值恒等于注入浓度平均值；且注入时间越大峰值出现时刻越晚；而相对浓度随注入时间的增大而减小。

关键词：污染物运移；循环注入；非均衡吸附；多孔介质；迁移过程

不规则颗粒及其集合体三维离散元建模方法的改进

金 磊^1，2，曾亚武^*1，叶 阳¹，李晶晶³

(1. 武汉大学土木建筑工程学院，湖北 武汉 430072；2. 武汉轻工大学土木工程与建筑学院，湖北 武汉 430023；3. 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：以土石混合体中的不规则块石和含石量为40%的土石混合体室内大三轴试样为例，研究了如何针对当前岩土材料建模方法的不足进行改进以建立尽可能真实的不规则颗粒及其集合体的三维离散元模型。为了模拟块石的真实形态特征，明确了块石几何模型建模方法的控制参数及其确定方法，建立了与真实块石球度相同、棱角度相似的三维半真实离散元模型。为了计算模型的体积以用于模型密度优化及颗粒集合体孔隙率的计算，提出了一种三维离散元模型虚拟切片技术，结合数字图像处理技术可快速准确计算块石三维半真实离散元模型的体积。为了使得土石混合体大三轴试样三维离散元模型的密实度与室内试样保持一致并兼顾建模效率，提出了基于拟振动压实法和分层复制法的土石混合体大三轴试样三维离散元建模方法。研究结果表明：所提出的不规则块石几何模型建模方法控制参数较少且可分别对球度和棱角度进行单独控制；当块石离散元模型填充球体数较少时，其体积与对应几何模型体积相差较大，不能直接采用对应几何模型的体积；所建立的土石混合体数值试样与室内试样的细观结构特征基本相同，即块石随机散布于土体基质中。

关键词：不规则颗粒；颗粒集合体；三维离散元建模；土石混合体；半真实离散元模型；虚拟切片技术

易液化深厚覆盖层地震动放大效应台阵观测与分析

周燕国^1，2，3，谭晓明^1，2，4，陈 捷^1，2，裴向军^*3，陈云敏^1，2

(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. 浙江大学岩土工程研究所，浙江 杭州 310058；3. 成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室，四川 成都 610059；4. 中建三局投资发展有限公司，湖北 武汉 430070)

摘 要：基于美国加州Caltrans/CDMG的两个井下台阵加速度记录，从时域和频域分析了百米级易液化深厚覆盖层在不同地震下的地震动放大效应，揭示了地震动从基岩向覆盖层传播的4个重要特征：①加速度放大效应受土层深度影响，近地表20～30 m以内放大效应突出；②地震动三分量的放大效应具有方向性，水平向与竖向地震动放大效应差异显著；③基岩加速度呈现“小震放大、大震衰减”的规律；④加速度放大规律与频率相关，深厚覆盖层放大频带较宽。初步分析了造成上述放大效应的可能原因。在此基础上，基于平面波动假设提出了考虑层间波阻抗比放大和传播路径衰减的深厚覆盖层加速度放大效应简化函数，改进了1/4波长法的参数取值，并结合自由表面效应，对前述台阵记录的放大效应进行了估算，发现无论时域还是频域，预测结果与实际观测都较接近。本文研究成果可为深厚覆盖层液化判别和抗震设计的加速度选取提供理论依据和简化分析方法。

关键词：深厚覆盖层；地震动；放大效应；井下台阵；峰值加速度；反应谱；平面波

防冲吸能锚杆（索）的静动态力学特性与现场试验研究

王爱文^1，2，潘一山^*3，4，赵宝友¹，盛继权⁵

(1. 辽宁工程技术大学力学与工程学院，辽宁 阜新 123000；2. 辽宁工程技术大学冲击地压研究院，辽宁 阜新 123000；3. 辽宁大学，辽宁 沈阳 110036；4. 辽宁工程技术大学，辽宁 阜新 123000；5. 抚顺矿业集团有限责任公司老虎台煤矿，辽宁 抚顺 113003)

摘 要：针对冲击危险巷道锚杆支护结构破坏特征及冲击载荷对锚杆–围岩支护系统的特殊要求，设计研发了新型防冲吸能锚杆（索）。基于塑性弯曲理论分析了吸能锚杆（索）的吸能原理，利用自主设计的静–动加载试验系统，进行吸能锚杆（索）的静力拉伸试验与冲击拉伸试验。结果表明：吸能锚杆（索）在拉伸过程中六角管衬里被挤压变形，同时给摩擦圆柱提供滑移阻力，六角管的管壁厚度、套筒内径及摩擦圆柱直径三者的装配参数对吸能阻力具有重要影响；无论是静力拉伸还是冲击拉伸，吸能锚杆（索）的轴力–位移曲线均存在轴力初始增长、轴力平稳和轴力突增—平稳3个阶段；在轴力平稳阶段内锚杆杆体基本处于弹性状态，摩擦滑移结束后，锚杆杆体开始受力屈服；吸能结构在吸收能量的同时很好的延迟或减缓了锚杆杆体受力屈服。与普通锚杆相比，吸能锚杆（索）具有良好的“自保护性”与“冲击适应性”。现场试验表明，吸能锚杆（索）能够有效削弱冲击能对巷道围岩的作用。

关键词：冲击危险巷道；吸能支护；吸能锚杆（索）；静动态力学特性；现场试验

正交各向异性板裂屈曲岩爆机制与控制对策研究

冯 帆，李夕兵，李地元^*，王少锋

(中南大学资源与安全工程学院，湖南 长沙 410083)

摘 要：高应力硬岩板裂化破坏现象普遍存在于工程地质和采矿工程现场，而以此诱发的板裂屈曲岩爆也给深部资源的安全高效开采带来了严峻挑战。为了分析深部高应力硬岩板裂屈曲岩爆的力学机理与控制对策，对板裂化岩体建立了正交各向异性薄板力学模型，推导出双向受力条件下板裂屈曲岩爆临界荷载值；在解出弯曲形变势能的基础之上，依据能量法求得了薄板压曲状态下的挠度值。提出采用充填法的控制对策以防治板裂屈曲岩爆的发生，并推导出充填体所需的围压值。研究结果表明：①针对竖向层状岩体中发生的板裂屈曲岩爆现象，应对板裂化岩体建立正交各向异性薄板力学模型进行相关力学机理的研究；②轴向应力的增加不仅促进了板裂化破坏的形成，还加剧了板裂屈曲岩爆发生的可能性；③在一定范围内，板裂体在压曲作用下的水平挠度值随板厚的减小而增大，且当长高比为时，有最大挠度值；④在对采空区进行充填时，较小的充填体围压值便可以有效抑制板裂屈曲岩爆的发生。

关键词：正交各向异性；板裂屈曲岩爆；层状岩体；充填体围压；弹性力学

面板堆石坝性状的初步统计分析

温立峰¹，柴军瑞^1，2，许增光¹，覃 源¹，李炎隆¹

(1. 西安理工大学西北旱区生态水利工程国家重点实验室培育基地，陕西 西安 710048；2. 西京学院土木工程学院，陕西 西安 710123)

摘 要：在很多情况下面板堆石坝已经成为优选坝型，但其设计很大程度上仍然依赖于工程经验。目前很少有文献基于大量工程实例数据对面板堆石坝的性状展开研究。收集和统计过去50 a已建的87个面板堆石坝的建设信息和性状监测记录，从统计学的角度分析面板坝性状特征。基于工程实测数据对填筑完工后坝顶沉降、面板挠度和应力、竣工时坝体最大沉降进行统计分析和规律总结。重点讨论了堆石母岩饱和状态抗压强度、地基特性、河谷形状和渗流对大坝性状的影响。结果可以进一步加强对面板堆石坝性状的深入理解，同时为面板堆石坝的设计、施工和运行管理提供指导和参考。

关键词：面板堆石坝；性状；工程实例；监测；统计分析

边坡力的分布特征和稳定性分析

卢应发¹，黄学斌²，刘德富¹

（1. 湖北工业大学土木学院，湖北 武汉 430068；2.三峡库区地质灾害防治工作指挥部，湖北 宜昌 443200）

摘 要：边坡在渐进破坏过程中，力的分布和稳定性分析是值得研究的。针对推移式和牵引式边坡，分别提出了5种破坏机理，根据边坡现状特征，提出了5种推移式边坡形式；定义了破坏方向，边坡渐进破坏的特征是处于峰值应力状态的地质材料，遵循材料的破坏规律，且一步一步向前移动，一点一点发生破坏；在破坏区，沿滑面的下滑力大于摩阻力，在临界状态，材料所承受的应力达到最大值，且矢量和等于零，在稳定区和欠稳定区下滑力等于摩阻力；在整个滑面，其压力等于反力。对于条块分析，边坡渐进破坏过程中，发生剪破坏时，临界状态存在力平衡，发生拉破坏状态时，存在力矩平衡；两种破坏形式在临界状态均是应力达到材料的极限值，且矢量和为零。提出了抗滑防护措施的刚性、柔性和刚柔性设计，并指明了相应的设置位置；定义了破坏率、破坏比、破坏面积比、力学破坏和工程破坏，并以此评价边坡的破坏程度。分析了力在边坡渐进破坏过程中的规律，提出了传统基于摩阻力和下滑力之比的稳定性系数定义是值得商榷的。并以实例证明主推力法（或主拉力法）、综合位移法、富余位移法和拉破坏法是可用于工程实践的。

关键词：力的分布；临界状态；剪应力模型；稳定性分析；抗滑设计

一种新型光纤光栅局部位移计在小应变测量中的应用

徐东升

(华中科技大学土木工程与力学学院，湖北 武汉 430074)

摘 要：小应变下的土体模量的变化对基坑周围既有建筑物的变形和路基沉降分析具有重要意义。土体模量会随土体的应变呈非线性变化，特别是应变范围为10^-5～10^-3，土体模量随应变的增加显著降低。由于土体应变的变化范围广，传统的单一测量仪器无法连续量测土体从微小应变到小应变的模量变化情况。通常测量土体小应变模量的方法有弯曲元和局部位移计方法。弯曲元方法能有效测量土体微小应变的模量，但不能得到土体模量在小应变情况下变化规律，因为弯曲元方法无法得到和控制土体的应变。设计了基于布拉格光纤光栅传感技术的局部位移计。通过设计和标定试验，成功将布拉格光纤光栅局部位移计应用于改装的三轴试验仪器中。为进一步的对比分析，在改进的三轴试验装置中安装了弯曲元试验系统。基于改装的三轴试验仪器，进行了不同围压下的固结不排水试验，得到了土体从微小应变到小应变下模量的变化曲线。试验结果验证了光纤光栅局部位移计能有效的测量土体在小应变情况下的模量非线性变化特征。

关键词：光纤；布拉格光栅；局部位移计；小应变；弯曲元

高应变率下预制单节理岩石SHPB劈裂试验

能量耗散分析

李 淼，乔 兰，李庆文

(北京科技大学土木与资源工程学院，北京 100083)

摘 要：应用SHPB试验装置研究预制单节理岩石的能量耗散关系。使用SHPB试验系统，对高径比为0.5的完整花岗岩试样及预制单节理花岗岩试样进行高应变率下的冲击劈裂试验。在相同驱动气压下，改变加载方向与节理间的夹角，完成高应变率相同入射能下的冲击劈裂试验。对SHPB系统中的入射能、反射能、透射能及试样吸收能的时程变化规律进行了分析；从能量角度出发，分析冲击荷载作用下单节理岩石的能量耗散规律及其各向异性特征。结果表明：高应变率下，完整花岗岩试样在冲击劈裂试验中的吸收能随平均应变率增加而增加，表现出显著的应变率相关性；预制单节理岩石与加载方向之间夹角对破坏模式的影响明显，节理试样产生3种破坏模式：①穿越节理面的劈裂破坏；②沿节理岩石层面的滑移破坏；③劈裂与滑移破坏共同作用下的破坏。在入射能基本相同，入射时间较长时节理岩石试样吸收能较入射时间较短时的吸收能大。动态劈裂试验中，节理试样的吸收能随节理角度变化（0°～90°）近似呈U型。研究成果可为节理岩石动态力学性能研究提供参考。

关键词：SHPB；冲击劈裂试验；单节理岩石；能量耗散；各向异性

沉积相和深度对第四纪土动剪切模量和阻尼比的影响

陈国兴^1，2，卜屹凡^1，2，周正龙^1，2，张书菡^1，2，许汉刚^3，2

(1. 南京工业大学岩土工程研究所，江苏 南京 210009；2. 江苏省土木工程防震技术研究中心，江苏 南京 210009；3. 江苏省地震局，江苏 南京 210014)

摘 要：依据苏州第四纪地层特点，使用GCTS循环三轴试验仪对取自典型钻孔剖面100 m以浅的40个原状土样进行了剪应变10^-5～10^-2量级的动剪切模量和阻尼比试验，研究了土的沉积环境、深度和土类对土体的规准化动剪切模量比G/G_max和阻尼比λ的影响。当剪应变γ<1×10^-4时，G/G_max折减很小，土体处于非线性弹性状态。沉积相、土层深度和土类对苏州第四纪地层土的G/G_max，λ与γ关系曲线的影响有明显差异。相同沉积相的同类土，土层深度越深，G/G_max随γ增长而衰退越慢，λ越小；深度相近的同类土，滨海相土比河泛相土具有更为明显的非线性，而滨海相土的λ略高于河泛相土。沉积相相同、深度相近时，粉砂、粉质黏土、黏土的G/G_max随γ增长而衰退的速率依次减慢；应变水平相同时，粉砂的λ最小，粉质黏土的次之，黏土的最大。

关键词：第四纪地层；动剪切模量比；阻尼比；沉积相；土层深度；土类

基于单轴剪切破坏的岩石M–C准则参数反演分析

杨仁树^1，2，陈 骏^*1，方士正¹，侯丽冬^1，3，陈帅志¹

(1. 中国矿业大学（北京）力学与建筑工程学院，北京 100083；2. 中国矿业大学（北京）深部岩土力学与地下工程国家重点实验室，北京 100083；3. 青岛龙昊置业有限公司，山东 青岛 266000)

摘 要：基于岩石单轴压缩试验中出现的不同剪切破坏形式，应用极限分析法推导出岩石单轴抗压强度与黏聚力及内摩擦角的关系式。结合矿区岩石单轴、三轴试验结果，验证以岩石M–C准则参数计算单轴抗压强度关系式的正确性，据此关系式获得的结果与试验结果差值在6%～10%之间。采用实例进行岩石黏聚力和内摩擦角的反演分析，以岩石实际单轴剪切破坏形式和试验结果为依据，两两结合联立计算得到岩石的黏聚力和内摩擦角。实例表明：基于单轴剪切破坏形式和单轴抗压强度值计算岩石黏聚力和内摩擦角的方法准确，具有实用价值，该关系式也揭示了岩石试样破坏类型与岩石力学参数间的内在关系。

关键词：岩石力学；单轴抗压强度；黏聚力；内摩擦角；剪切破坏