“交通岩土工程安全”虚拟专刊

黄土边坡坡面防护技术综述

晏长根¹，梁哲瑞¹，贾卓龙¹，兰恒星^{2, 3}，石玉玲²，杨万里⁴

1.长安大学公路学院 2.长安大学地质工程与测绘学院 3.中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室4.甘肃路桥公路投资有限公司

针对黄土裸露边坡水土流失严重的问题，总结了黄土边坡坡面防护技术的重要研究成果，梳理了坡面工程防护技术的发展历程，探讨了边坡植被防护技术的主要研究方向与不足，分析了固化黄土的抗剪强度、水稳特性等护坡性能与效果，展望了黄土边坡坡面防护技术未来的研究趋势。研究结果表明：坡面工程防护技术包括圬工防护技术、骨架结构防护技术、土工格室柔性防护技术等，发展历程为圬工作业逐渐精细化，含细分框格的新结构、新材料、新工艺不断涌现；边坡植被防护技术一般从植被天然护坡效应、植生措施、植物选取搭配开展研究与应用，但由于忽略黄土本身较强的水敏性与较差的土壤肥力，导致坡面植被后续生长乏力，无法单纯依靠植被本身进行坡面防护；不同固化材料处理条件下黄土的护坡性能与效果各有特点，尤其生物胶与纤维可在生态效应和长期稳定性方面起到积极协同作用，使得胶-筋固化黄土表现出优良的抗侵蚀效果和土水保持能力，具有较大的应用潜力和前景；明确工程结构、植被、固化黄土一体化的综合生态护坡技术是边坡防护工程发展的必然趋势，同时提出应将固化黄土防脱技术、生态材料修复技术、边坡防护安全生态监测系统、护坡时效性评估方法以及植物搭配景观设计等方面作为未来的重点研究方向。

固化黄土生态护坡技术应用

水位抬升对高铁路基动力响应与长期沉降的影响

胡静¹，唐跃¹，张家康¹，蒋红光²，边学成³，邓涛¹

1.福州大学土木工程学院 2.山东大学齐鲁交通学院 3.浙江大学建筑工程学院

基于Biot理论，建立了轨道-路基-多层饱和土地基耦合系统的2.5维有限元分析模型，提出了考虑实际列车循环荷载作用的路基累积沉降计算方法，分析了水位抬升、列车速度和列车轴重对路基动力响应与长期沉降的影响。研究结果表明：水位抬升对土体振动强度的放大作用并不是局限在水位变化的深度范围内，而是会导致整个路基和地基断面的振动增大，并且这种全断面式的振动放大效应随着列车速度的提高而增强；水位抬升至路基内部时，路基内部会出现显著的超静孔压，最大值达到27.52 kPa，导致有效应力大幅下降，路基内土单元的应力路径向破坏线靠近；当水位仅在地基内抬升时，路基在列车循环荷载作用下的累积变形较小，线路沉降主要来自于地基，当水位抬升至路基内部时，路基累积变形随加载次数的增加发展迅速，100万次加载后变形为19.54 mm，远超容许值，说明路基防水对于线路的长期累积沉降控制具有关键作用；路基和地基的累积变形受列车速度和列车轴重的影响，随着列车轴重的增加而显著增大，并且轴重的增加对路基累积变形的影响相较于地基更强烈，在设计时需要格外关注。

不同列车速度和不同工况下yOz平面内超静孔压响应分布

水泥粉煤灰处理湿陷性黄土路基承载性能

邓友生，李龙，孙雅妮，姚志刚，孟丽青

 西安科技大学建筑与土木工程学院

为揭示水泥粉煤灰后压浆对湿陷性黄土桩网结构路基的加固机理，开展后压浆水泥粉煤灰碎石桩室内静载试验，分析了后压浆对桩周土样湿陷系数的影响，研究了竖向静载作用下后压浆桩网结构路基沿深度方向附加应力、桩侧摩阻力及桩端阻力的变化规律；基于Boltzmann数学模型和荷载传递函数，分析了桩侧摩阻力和桩端阻力增强机理，给出后压浆桩侧摩阻力和桩端阻力计算式；利用数值模拟方法，探讨了桩体弹性模量、后压浆深度、桩网置换率和褥垫层厚度对桩网结构路基承载力的影响机制。研究结果表明：在相同荷载作用下，经水泥粉煤灰后压浆处理后的桩周土体的湿陷系数小于自然土样的湿陷系数，且小于0.015；压浆后，静载作用下桩网结构路基中桩顶的竖向附加应力逐渐减小，桩间土的竖向附加应力先减小后增大，桩侧摩阻力较未压浆桩增大了约1.54倍；随着注浆深度的增加，桩身深度方向上的应力最大值呈先增大后减小趋势，且在等桩长深度处取得应力最大值；当桩网置换率提高1倍时，沿深度方向的应力和沉降均减小，其中应力峰值降低24%，沉降量减小26%；桩网结构路基中随着褥垫层厚度的增大，路基深度方向上应力逐渐增大。可见，水泥粉煤灰处理湿陷性黄土路基能减弱路基土体湿陷性，提高承载力，在施工过程中需要考虑桩体弹性模量、后压浆深度、桩网置换率和褥垫层厚度对路基承载力的影响。

土工格栅

基于干湿循环试验的黄土路堑浅层边坡长期稳定性分析

石玉玲¹，常洲²，安宁³，晏长根²，兰恒星^{1, 4}，杨万里⁵

1.长安大学地质工程与测绘学院 2.长安大学公路学院 3.中建五局投资管理公司 4.中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室 5.甘肃路桥公路投资有限公司

为评估干湿循环作用对黄土边坡浅层土体强度的劣化效应，对甘肃定西Q3原状黄土开展了不同干湿循环路径下的室内直剪试验，分析干湿循环次数、循环幅度与下限含水率对土体抗剪强度的影响，建立了考虑干湿循环三参数的强度劣化模型，并运用强度折减法对比了不同干湿循环路径下黄土路堑浅层边坡的长期稳定性。试验结果表明：随着干湿循环次数增加，原状黄土的黏聚力呈现先减小后趋于稳定的变化趋势，可采用双曲线函数进行拟合，内摩擦角呈线性下降趋势，10次干湿循环后，原状黄土黏聚力与内摩擦角的最大劣化度分别为27.64%与9.88%；在相同干湿循环次数下，循环幅度对原状黄土黏聚力和内摩擦角的劣化效应大于下限含水率；干湿循环过程中黄土路堑浅层边坡的长期稳定性系数遵循指数下降函数，不同干湿循环路径下边坡稳定性系数最大降幅为61.5%，且在6次循环后稳定性系数降幅约占总减小值的85%；干湿循环中循环幅度和下限含水率影响着黄土路堑浅层边坡稳定性，表现为随着下限含水率增大，浅层边坡稳定性系数先增大后趋于稳定，但随着循环幅度增大，稳定性系数线性减小；工程实际中边坡不同深度土体含水率变化范围不同，干湿循环路径存在差异，在进行黄土路堑边坡长期稳定性分析时建议考虑土体的干湿循环分层效应。

黄土边坡位移云图

降水入渗条件下氯盐渍土水盐迁移规律

张留俊^{1, 2}，裘友强^{1, 3}，张发如¹，李雄飞²，刘军勇¹

1.中交第一公路勘察设计研究院有限公司陕西省公路交通防灾减灾重点实验室 2.长安大学公路学院 3.北京科技大学土木与资源工程学院

为探究降水入渗导致氯盐渍土盐分流失问题，以人工配置的不同含盐(氯化钠)量粗粒土和细粒土为研究对象，通过自行设计的室内降水入渗模拟试验装置，获取了14种工况下近500组试验数据，对比分析了降水入渗次数、土样粒径与含盐量对土样水盐迁移特性的影响；建立了降水入渗作用下土体盐分迁移与水分迁移之间的联系，确定了入渗影响深度，揭示了水分与盐分经降水入渗作用后在土柱中的分布特征。研究结果表明：对于细粒盐渍土，随着降水入渗次数从1~4的增加，其含水率和含盐量的峰值点均明显向下发生移动，盐分将逐渐向土柱中底部积聚；对于粗粒盐渍土，2次降水入渗后，含水率在土柱高度范围内分布较为均匀，且降水入渗次数的继续增加并没有改变这种均匀性，而盐分将随着水分快速向土柱底部积聚；氯盐渍土这种“盐随水走”关系与其易溶于水有关，所以氯盐渍土填料路基应加强防水措施，特别是粗粒土填料，虽然其可压实性优于细粒土，但浸水后溶陷强烈，病害更为严重；一定范围内含盐量的增大不会改变细粒土或粗粒土水盐迁移的整体规律，但会降低土体水盐迁移的速率，与含盐量较低的细粒土相比，含盐量较高的细粒土的水分与盐分峰值点出现深度均滞后5~15 cm；在降水入渗相同条件下，不同含盐量细粒土盐分迁移的相对增大幅度不同，但盐分上升绝对量基本相同，说明不同含盐量细粒土中水分所能携带的盐分是一定的。

溶陷导致边坡塌陷

降雨入渗下裂土边坡水分运移时空特征与失稳机理

周峙¹，张家铭¹，宁伏龙¹，罗易¹，王建立²

1.中国地质大学(武汉)工程学院 2.安徽交通控股集团有限公司

为探究降雨入渗下裂土边坡水分运移时空特征与失稳机理, 自主研制了足尺模型试验系统和光纤布拉格光栅(FBG)深部柔性位移系统, 对边坡渐进破坏进行了全过程、多物理量联合监测, 揭示了降雨入渗作用下裂土边坡的渐进变形和破坏演化模式; 基于裂土边坡的渐进破坏模式, 提出了土体饱和比概念, 将裂隙深度范围滑体分为饱和层和非饱和层; 以土体饱和度变化描述了含随机分布裂隙的边坡水分运移规律, 并结合刚体极限平衡法探讨了由裂隙控制的边坡失稳机制。研究结果表明: 对于未形成裂隙的边坡, 连续降小雨时浅层变形受表层基质吸力控制; 裂隙形成后, 雨水沿裂隙快速入渗形成暂态饱和区, 导致基质吸力降幅达82.50%~87.14%, 而由其贡献的抗剪强度迅速损失, 从而形成初期溜滑、片蚀等浅层变形, 降雨停止后坡体仍处于蠕变过程, 坡脚与坡顶位移增幅分别为23.40%和19.39%;蒸发后裂隙规模发展增大了雨水对渗流场的影响范围和边坡破坏规模; 土体经历胀缩、蠕变而变得松散, 裂缝区深部土体体积含水率较初始状态的增幅为205.7%;同一降雨条件下, 初始裂隙深度愈深, 稳定系数愈低, 破坏愈快; 对具有同一裂隙深度的边坡, 其稳定系数随土体饱和比的增加逐渐降低, 土体饱和比增长愈快, 表征边坡内部出现大面积连通型饱和区, 这是裂土边坡出现整体失稳的主要原因。

边坡干湿循环后坡面出现的网状裂隙

基于熵权-灰关联法的岩质开挖边坡安全评价模型

冯忠居¹，朱彦名¹，高雪池²，龙厚胜²，王富春¹，赵瑞欣¹，文军强¹，王桂君³，王政斌¹

 1.长安大学公路学院 2.齐鲁交通发展集团有限公司 3.里昂大学国立公共工程学院

根据边坡稳定性评价体系, 选取边坡岩体质量评分、边坡开挖方法调整系数、高度修正系数、结构面调整系数、结构面调整值5个评价指标反映边坡的整体稳定性, 并作为安全评价模型的序列变量; 建立了熵权-灰关联安全评价模型, 将目标边坡作为系统特征序列, 12处岩质边坡作为相关因素序列, 评价了京沪高速改扩建工程沿线典型岩质边坡的安全性, 并提出工程建议; 采用FLAC3D仿真软件, 分析了不同阶段机械开挖和不同炮孔处静力爆破条件下边坡的稳定性变化规律, 以验证安全评价模型的准确性。分析结果表明: 边坡稳定性评价指标可较好地反映边坡的稳定性特征; 熵权-灰关联安全评价模型充分发挥了灰关联法在小样本数据分析的优点, 且由熵权法计算的指标权重改善了传统灰关联分析中由专家打分或平均赋权的缺陷, 使评价结果更加客观; 三级边坡和一级边坡的开挖使边坡K593+260~K593+555的安全系数分别降至1.01和1.00, 和上一级边坡相比降幅分别为34.8%、9.1%, 说明缓倾顺层岩质边坡的开挖会使岩层沿结构面滑动, 使边坡失稳; 瞬时动荷载和荷载积累效应控制静力爆破条件下边坡的稳定性, 瞬时动荷载的出现使边坡安全系数下降了7.7%, 荷载积累效应的消散使安全系数平均回升3.6%, 说明爆破对边坡的松动作用明显, 荷载积累的消散使边坡的稳定性提升。

 边坡模型

关键块体失稳表征系数与岩坡稳定性评价

王斐笠，王述红，高红岩，修占国

东北大学资源与土木工程学院

建立了一种关键块体判别方法, 实现了岩坡整体稳定性的准定量化评价; 综合考虑关键块体的几何特性和受力特征, 定义了关键块体失稳表征系数; 利用团队自主研发的GeoSMA-3D平台, 开发出基于失稳表征系数的关键块体搜索模块, 可视化了包括块体搜索、可移动块体判断、关键块体确定、块体失稳和滑落的关键块体失稳全过程; 引入层次分析法, 利用关键块体失稳表征系数计算出各关键块体的权重, 应用关键块体的安全系数及其计算权重, 联合确定了岩坡稳定性表征安全系数, 应用关键块体信息定量表征了岩坡的整体稳定性; 提出了一种考虑岩体结构面和关键块体的岩坡稳定性评价方法; 以辽宁省建昌岩坡工程为例, 应用该方法进行了关键块体的确定和可视化再现, 判断了岩坡的整体稳定性, 并与数值流形元法(NMM) 的模拟结果和现场实测结果进行了对比分析, 以验证应用关键块体表征岩坡稳定性评价方法的可行性和适用性。研究结果表明: 控制该岩坡稳定性的关键块体有6个, 基于所提出方法计算的岩坡稳定性表征安全系数为0.566 9 (不稳定岩坡), 与现场监测数据所得结果的相对误差为7.066%;在NMM模拟结果中, 采用安全系数法确定的最不利关键块体的滑落没有引起岩坡失稳, 而基于所提出方法确定的最不利关键块体的滑落导致了岩坡的整体失稳, 因此, 同时考虑关键块体体积和安全系数2个因素的岩坡稳定性评价方法更合理, 基于层次分析法, 应用关键块体信息表征的岩坡稳定性与工程实际吻合。

关键块体的滑落

换填与降排水措施对寒区沟谷软弱路基冻结特征的影响

武立波^{1, 2, 3}，牛富俊¹，林战举¹，祁伟⁴，冯文杰¹

1.中国科学院西北生态环境资源研究院冻土工程国家重点实验室 2.宁夏大学土木与水利工程学院 3.中国科学院大学工程科学学院 4.甘肃路桥建设集团有限公司

基于甘肃南部宕昌-迭部二级公路, 选取了2个典型寒区沟谷软土路基试验段, 监测了2个冻融期内路基温度、含水量、变形以及地下水位, 分析了弃渣换填深度与降排水措施对路基冻结特征的影响。分析结果表明: 在监测的2个冻结期内, 换填深度为2.0m的试验段K18+180的冻结深度比换填深度为1.0m的试验段K18+330的冻结深度大0.12~0.16m, 说明换填深度越大, 冻结深度越大; K18+330段初始地下水位为3.4m, 仅设置地表排水沟时, 冻结期间地下水位稳定在3.4m左右, 距冻结面的最小距离为1.7m, 说明设置排水沟时地下水位在冻结期间基本没有变化; K18+180段初始地下水位是1.3m, 在设置了渗沟降水措施后, 冻结期间地下水位稳定在2.0m左右, 距冻结面的最小距离为0.2m, 地下水位降低了约0.7m, 因此, 渗沟降水可以降低地下水位, 防止路基冻胀; K18+180段路基中心2个周期监测的最大冻胀分别为3.4、4.2mm, 而K18+330段相应位置的最大冻胀分别为10.7、14.0mm, 后者均是前者的3倍多, 说明换填深度越大路基冻胀越小; 《公路路基设计规范》 (JTG D30—2015) 规定的二级公路容许冻胀为50mm, 软土路基容许工后沉降为500mm, K18+180、K18+330段路基的最大沉降分别为1.5、1.8mm, 最大冻胀分别为4.2、14.0mm, 远远小于规范值, 表明试验段路基的稳定性良好, 采用换填与降排水措施能有效控制路基冻胀。

监测钻孔布设

高海拔多年冻土区砂石路面公路的路基温度场特征

包卫星¹，刘亚伦¹，毛雪松¹，李伟¹，秦川¹，郭强^{1, 2}，陈锐¹

1.长安大学公路学院 2.新疆维吾尔自治区交通建设管理局

为了研究修筑公路对高海拔多年冻土层热状态的影响，开展了新藏公路多年冻土区路段沿线病害调查，在海拔5 400 m地带修筑了冻土地温监测断面与气象监测站点；对气温、地温、辐射强度进行了监测，依据监测结果计算了冻土上限处的热流通量，分析了多年冻土层地温变化特征；基于热传导和热扩散理论，建立了天然地基及普通路基下部多年冻土地温-深度理论预测模型。研究结果表明：多年冻土区公路病害主要由于沥青路面大量吸热导致，热棒、隔热层等主动、被动保护的手段虽有一定效果，但不能改变多年冻土的快速退化；研究区域天然地基与路基中心一天内温差最高达19.66 ℃，左、右路肩一天内温差最高为4.94 ℃，天然地基下深层多年冻土温度稳定在-6.0 ℃左右，路基中心下部深层多年冻土温度稳定在-5.6 ℃左右，路基下部相较天然地基温度变化更为剧烈，且等温层温度更高；研究区域的辐射强度在一天的10:00~18:00显著增强，在一年的3~6月为辐射强度的顶峰期，浅层地温主要受辐射强度的年周期变化影响；天然地基、路基中心、阴坡路肩与阳坡路肩下部多年冻土层年热流通量依次为-4 001、-14 649、-4 487与58 303 kJ·m^-2，路基中心散热速率大于天然地基，阳坡路肩处大量吸热；天然地基的等温层出现在9.79 m深度处，而路基中心等温层出现在9.61 m深度处，路基中心等温层位置更浅，路基土的换填使路基下部浅层冻土温度变化更明显，短期内对下部多年冻土的散热有正向作用；在阴阳坡效应下，阳坡下部多年冻土温度升高，路基热稳定性降低，并产生不均匀沉降。

路段病害

含盐施工用水对路基填料工程特性的累加效应

张莎莎¹，王旭超¹，杨晓华¹，陈伟志²，周强¹

1.长安大学公路学院 2.中国中铁二院工程集团有限责任公司

针对不同含盐量的砾类硫酸盐渍土, 开展了在加入不同次数、不同含盐类型的施工用水工况下的大型压缩试验、盐胀试验、溶陷试验; 试验以现场调查数据为依据, 基于现场原位土配制了加入不同含盐施工用水类型、不同加入次数的试验土样, 观测不同土样分别在400 kPa荷载条件下、单次降温条件下以及加水溶陷条件下的变形量随时间的变化特点; 分析了多次添加含盐施工用水对砾类硫酸盐渍土工程性质的影响机理。研究结果表明: 随着含盐施工用水加入次数的增加, 砾类硫酸盐渍土的压缩变形呈现先增大后逐渐稳定的趋势, 其压缩模量表现出典型的3阶段变化规律, 且这种规律与含盐施工用水的含盐类型无关; 在降温影响下, 含硫酸盐施工用水的逐渐加入使砾类硫酸盐渍土的盐胀量呈现先显著增加后趋于稳定的趋势, 盐胀量最大增加了7.9倍, 含氯盐施工用水的逐步加入使土样的盐胀量先明显降低后趋于稳定, 最终盐胀量仅为原盐渍土盐胀量的1/13, 且含盐施工用水的加入对砾类硫酸盐渍土的盐胀特性有明显累加效应; 随着含盐施工用水加入次数的增加, 土样的溶陷变形呈不断累加趋势。可见, 盐渍土地区含盐施工用水中的易溶盐即使含量较少, 但多次使用产生的累加效应明显, 亦会对路基工程特性产生较大影响, 在施工过程中需采取预防措施。

压缩试验流程

铁路路基翻浆冒泥的机理及影响因素

王威，吴宇健，杨成忠，冯青松

华东交通大学轨道交通基础设施运维安全保障技术国家地方联合工程研究中心

为研究铁路路基翻浆冒泥的发生机理, 进行了大量调查, 总结了目前铁路2种较易发生翻浆冒泥的路基模型; 建立了循环列车荷载作用下土中振动孔压增长与消散规律的控制微分方程, 计算了土中孔压比的增长规律, 判断其是否会液化而引发翻浆冒泥; 分析了普铁和高铁列车运行速度、列车轴质量、土的固结系数、固结应力比和围压对翻浆冒泥的影响。分析结果表明: 路基在列车荷载和水的持续共同作用下, 土中孔压比随列车荷载振次的增加而迅速增大, 但是其增长速度处于持续减小的状态, 最终趋于稳定; 土中孔压比随深度的增加呈先增大后减小的变化形式, 且其最大值通常在距土层表面0.6 m处; 列车运行速度越大, 土中孔压比增长越快, 越容易发生翻浆冒泥, 当速度为200 km·h^-1时, 普铁路基土发生翻浆冒泥所需振次为高铁路基的19%;列车轴质量越大, 土中孔压比增长越快, 当轴质量为18 t时, 普铁路基土液化所需振次为高铁的24%;增大土的固结系数能降低孔压比的增速, 路基土达到液化所需振次就越多, 从而越难发生翻浆冒泥; 等压固结时路基土比偏压时更容易发生液化而形成翻浆冒泥; 增大围压能够降低孔压比的增速, 路基土也就更难发生液化, 发生翻浆冒泥的可能性就越小; 普铁路基发生翻浆冒泥的可能性比高铁线路中更高。

翻浆路维修

新疆砾石土低路堤动力特性

杨晓华¹，万琪¹，刘大鹏^{1, 2}，包含¹

1.长安大学公路学院 2.江苏建筑职业技术学院机构建筑管理学院

以新疆三岔口-莎车高速公路为依托, 基于标准轴载作用下单轮影响范围内的1∶1路基模型试验, 分析了车辆荷载下低路堤的动力特性; 考虑了绿洲区地基在服役期间不同的含水率状态, 根据一般道路设计标准, 将低路堤道路结构分为面层、基层、路基与地基四部分, 模拟了低路堤在不同荷载作用下的动力特性, 研究了动载峰值、频率与重复作用次数对低路堤动力特性的影响。研究结果表明: 不同加载方式下的竖向应力均随路基深度增大而迅速减小, 应力在距路基顶面0.8 m深度处均衰减了69.2%;静载和短时动载作用下各深度处的应力随荷载呈线性变化趋势, 应变则呈非线性变化趋势; 由于不同土层模量的差异, 使得应变在路基与地基中出现了明显的分层现象; 地基含水率的变化对低路堤动力特性的影响非常明显, 当地基含水率从18%增大到28%时, 地基顶面处的应变增大了1.8倍; 短时动载频率的增大对应力和应变的影响都很小, 当动载频率由1 Hz增大到5 Hz时, 路基与地基顶面处的应力分别减小了7%和9%;当静载、短时动载和长时动载的峰值为50 kN时, 短时动载峰值作用下路基与地基顶面处的应力和应变分别是静载作用的79%~95%和75%~95%, 而长时动载引起的路基与地基顶面处的应力和应变分别是静载作用的1.0~1.1倍和1.9~3.3倍。

取样现场

粗粒硫酸盐渍土区高速铁路水泥固化级配碎石变形特性

张莎莎¹，刘亚超¹，杨晓华¹，李安洪²，陈伟志²，余泽龙³，赵彦虎¹

1.长安大学公路学院 2.中铁二院工程集团有限责任公司 3.利物浦约翰摩尔大学土木工程与建筑环境学院

为了探究粗粒硫酸盐渍土区高速铁路路涵、桥梁等过渡段的水泥固化级配碎石在不同工况下的变形特征及其机理，基于固化路基填料的材料特点，采用0~2.5%含盐量的级配碎石，掺加不同种类及含量的水泥，开展常温下有(无)毛细水上升的变形特性试验；针对固化路基段的基床，开展基础冻融循环模拟试验，同时结合XRD试验分析变形机理；在试验的基础上，选取典型试验材料，开展冻融循环工况下的路基-构筑物模拟试验。试验结果表明：在无毛细水上升工况中，普通水泥配制的含盐级配碎石试样产生的变形可达5%特种水泥掺配试样变形的4.2倍；在有毛细水上升工况中，普通水泥配制试样产生的变形最高可达5%特种水泥掺配试样变形的33.0倍；在不同含盐量条件下，3%~5%特种水泥固化级配碎石对相应普通水泥工况产生变形(毛细水上升导致)的最低抑制率为60%~80%；在6次基础冻融循环条件下，添加普通硅酸盐水泥试样产生的最终变形是添加特种水泥试样最终变形的16.0倍；路基-构筑物冻融循环模拟试验中特种水泥固化级配碎石的最大膨胀变形率仅为0.2%；在粗粒硫酸盐渍土地区，虽然水泥固化路基填料可以减少路基其他变形，但是对于高速铁路等对变形控制要求较严格的工程，周围介质中的盐分因素较难避免，普通水泥无法满足盐渍土地区的路基工程需求，需要采取特种水泥固化等工程措施。

常温下模拟毛细水上升试验

考虑各向异性形貌特征的岩体结构面刚度计算模型

包含¹，胥勋辉¹，兰恒星^{2, 3}，晏长根¹，许江波¹，刘长青¹

1.长安大学公路学院 2.中国科学院地理科学与资源研究所 3.长安大学地质工程与测绘学院

为了实现岩体结构面切向刚度和法向刚度的便捷化精准取值，准确分析结构面变形行为特征，以关山隧道闪长岩结构面为例，对结构面形貌信息进行数字化提取，应用3D打印技术制作结构面试样，开展单轴压缩与各向异性直剪试验，提出了各向异性新形貌参数，建立了结构面切向刚度与法向刚度计算新模型。研究结果表明：新形貌参数综合考虑了结构面起伏体上坡段的爬坡角与爬坡高度，有利于反映结构面形貌的各向异性特征，并且同一方向上结构面剖面线的形貌参数服从对数正态概率分布；在物理模型力学试验的基础上，结合结构面形貌参数、结构面壁面强度和法向应力构建的结构面切向刚度计算新模型，不仅降低了计算参数的获取难度，还可以更好地体现结构面切向变形能力的各向异性；改进的双曲函数法向刚度计算模型考虑了结构面初始法向刚度和最大法向闭合量与结构面壁面强度之间的量化关系，避免了复杂的力学测试，简化了法向刚度的获取过程；通过与经典计算模型和力学试验结果进行对比，发现采用新模型计算的刚度更为接近试验值，其中切向刚度与试验值的平均相对误差为2.09%~27.88%，法向刚度与试验值的平均相对误差为3.25%~17.25%，表明结构面切向刚度和法向刚度计算新模型可以更准确和便捷地获取结构面变形参数。

圆柱试样的制作与单轴压缩试验

粗颗粒盐渍土工程特性研究进展

杨晓华¹，张莎莎¹，刘伟^{1, 2}，余泽龙³

1.长安大学公路学院 2.太原学院建筑工程系 3.纽卡斯尔大学工程学院

从盐渍土的分布状况出发, 阐述了合理利用粗颗粒盐渍土的环保性和重要性; 基于单因素盐胀试验结果, 结合多因素交互作用下的盐胀试验, 分析了土、水、盐、温、力5要素对粗颗粒盐渍土盐胀量的影响效果; 通过现场和室内溶陷试验结果对比, 概括了粗颗粒盐渍土溶陷特性的典型规律; 梳理了不同工况下粗颗粒盐渍土冻融循环试验成果, 完善了粗颗粒盐渍土现有的改良方法, 提出了粗颗粒盐渍土工程特性的研究方向。研究结果表明: 粗颗粒盐渍土的物理力学性质与其颗粒组成和含盐量关系密切; 地域不同, 粗颗粒盐渍土的颗粒级配亦有所差别; 温度、含盐量、含盐类型、含水率、初始密度和上覆荷载均是影响粗颗粒盐渍土盐胀量的重要因素, 且存在一定的交互作用; 建议在将粗颗粒盐渍土用作路基填料时, 应充分考虑各个因素对盐胀量的影响, 有效利用具有抑制盐胀作用的因素; 现场和室内溶陷试验均是测定盐渍土溶陷率的有效方法, 但粗颗粒盐渍土室内溶陷试验需要在考虑土体颗粒粒径效应的基础上完善、规范; 冻融循环试验可近似模拟粗颗粒盐渍土的实际工况, 直观反映其温度、水分与变形等规律, 但在进行试验方案设计时, 需综合考虑实际工程中的各种环境因素, 不同因素的组合对冻融循环试验结果影响较显著; 在进行粗颗粒盐渍土工程特性改良时, 应充分利用现场材料, 火山灰、粉煤灰等具有较好的改良效果; 应建立水-热-盐-力四场全耦合模型以进一步完善粗颗粒盐渍土盐胀机理。

现场溶陷试验

基于路面加速加载的沥青路面疲劳损伤预估模型标定方法

韩振强^{1, 2}，胡力群^{1, 2}，沙爱民^{1, 2}

1.长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室 2.长安大学公路学院

为提高工程应用中沥青路面疲劳损伤预估模型的可靠性，提出了一种结合小型试件试验与足尺路面加速加载试验的模型标定方法；基于路面疲劳损伤发展特征分析，提出采用非线性增量递归法的沥青路面累积疲劳损伤分析方法，适用于疲劳损伤预估模型由小尺寸试验向足尺试验条件的转移与外推；基于小尺寸试件试验疲劳寿命预估模型构建了足尺沥青混合料层疲劳损伤预估模型，利用疲劳寿命预估模型转移方程实现足尺路面加速加载条件下的疲劳损伤预估；为确定模型转移方程，提出了基于路面加速加载试验的疲劳损伤标定方程，推导了疲劳损伤预估模型待定系数标定方法；利用重型荷载模拟器实施了级配碎石组合式基层沥青路面足尺试验路段加速加载试验，结合路面钻芯试样动态模量与四点弯曲疲劳试验，标定和验证了沥青混合料层的疲劳损伤预估模型。研究结果表明：非线性增量递归法可考虑材料非线性、性能衰减和加载历史对结构层疲劳损伤累积的影响，符合实际路面疲劳损伤发展规律；利用标定确立的疲劳损伤预估模型可以预测试验路不同加载区间沥青混合料层的累积疲劳损伤，50%和90%的预测值相对实测结果的误差分别小于3.1%和20.0%，表明该预估模型具有一定可靠性；提出的模型标定方法，可为基于路面加速加载试验的沥青路面疲劳损伤预估模型建立提供参考，为路面设计和养护维修决策提供更加可靠的性能预估模型。

沥青路面

冻融循环条件下盐渍化风积沙力学特性

包卫星，李伟，毛雪松，陈锐，秦川，刘亚伦

长安大学公路学院 

为研究季冻区沙漠边缘盐渍化风积沙力学特性，在冻融循环条件下对不同含盐量风积沙开展了三轴不固结不排水剪切试验，为研究冻融循环后不同含盐量风积沙应力-应变关系曲线与抗剪强度的劣化规律，提出了一种考虑围压与冻融循环次数条件下修正的邓肯-张模型，并引入抗剪强度劣化度描述风积沙强度衰减速度，提出了冻融循环次数与含盐量对风积沙抗剪强度的耦合作用计算公式。研究结果表明：不同冻融循环次数、含盐量与围压下风积沙应力-应变曲线均表现为应变软化型，冻融循环状态下的盐渍化风积沙受到温度与盐分的耦合作用，随着冻融循环次数与含盐量的增加，风积沙应变软化速率显著降低；修正的邓肯-张模型可以较好地描述风积沙应变软化特征，不同冻融循环次数下风积沙初始回弹模量随围压增大而增大，随冻融循环次数增加先减小后缓慢增加；在冻融条件下，无盐风积沙抗剪强度劣化速率较慢，而对于含盐风积沙，土中的盐分与水分相变加快了风积沙抗剪强度的劣化速率，使得风积沙抗剪强度迅速降低；对于不同围压下的风积沙，其强度变化规律相似，即在经历初次冻融循环后抗剪强度显著下降，并随着冻融循环次数的增加，强度劣化速率逐渐趋于稳定，风积沙抗剪强度劣化度随冻融循环次数增加呈双曲线递增，随含盐量的增大呈线性递增趋势。

盐渍土

地聚合物固化含黏风积沙土-水特征曲线

陈锐，陈海，包卫星，来弘鹏

长安大学公路学院

为研究地聚合物固化含黏风积沙的持水性能，采用地聚合物对含黏风积沙进行改良，基于压力板仪法测量了不同基质吸力下对应的体积含水率，绘制了相应的土-水特征曲线(SWCC)并进行了模型拟合，探讨了含黏量、地聚合物掺量、龄期和纤维长度对固化风积沙持水性能和拟合参数的影响规律。研究结果表明：随着含黏量由20%提升到30%，风积沙试样在同一吸力下的体积含水率上升了3%左右，持水性显著提升；随着地聚合物掺量由8%提升到12%，20%和30%含黏量固化风积沙SWCC整体上移，10 kPa吸力对应体积含水率分别提升7.0%和5.9%，600 kPa吸力对应体积含水率分别提升4.3%和4.2%；而延长龄期对固化风积沙持水性能的提升较小，体积含水率变化幅度不超过1%；长度为6 mm的玄武岩纤维对固化风积沙持水性能的提升很小，但掺入长度为12 mm的纤维会导致其持水性能稍降低，两者变化幅度均不超过1%；固化含黏风积沙的SWCC具有2个陡降段，可采用分段式Van Genuchten模型拟合；双峰拟合参数能够反映试样大、小孔隙的分布，黏土仅影响大孔隙参数，而地聚合物能够影响大、小孔隙参数；扫描电镜和压汞试验结果表明地聚合物胶结产物和黏土的填充作用降低了土样孔隙率，掺入地聚合物后固化风积沙中孔隙总体积变化较小，一些大孔隙转化为小孔隙，大孔隙峰值密度由0.45 mL·g^-1降至0.22 mL·g^-1，微孔隙峰值密度由0.02 mL·g^-1升至0.05 mL·g^-1，孔隙平均尺寸减小；地聚合物水化产物的胶结作用导致土中产生团聚体，包裹了部分自由水并阻碍了水分流失，进而提高了固化风积沙的整体持水性能。

风积沙

干湿循环作用下充填节理岩石压缩特性

柴少波^{1, 2}，宋浪¹，刘欢¹，阿比尔的²，刘帅¹

1.长安大学建筑工程学院 2.重庆交通大学水利水运工程教育部重点实验室

为探明干湿循环作用对充填节理岩石压缩力学强度与变形破坏特征的影响，人工制备多种不同充填物的节理岩石试样，对其进行0(全程干燥)、1、5、10、15、20次干湿循环预处理，使试样产生一定的累积损伤；在此基础上，对充填节理岩石试样进行静态单轴压缩试验和动态冲击试验，并在动态冲击试验过程中借助高速摄像机观察充填节理岩石的冲击破坏特征。研究结果表明：随着干湿循环次数的增加，充填节理岩石的静态和动态抗压强度不断降低，且降低幅度逐渐变小，20次干湿循环作用后岩样的静态和动态抗压强度总劣化度均为20%~30%；通过拟合发现岩样的动态抗压强度降低规律符合指数函数分布；随着干湿循环次数的增加，静态破坏模式由劈裂破坏逐步发展为剪切破坏，动态冲击中充填节理岩石破碎程度和充填节理层粉碎飞溅程度加剧，验证了干湿循环作用会严重影响充填节理岩石的变形破坏特征和动态抗冲击能力；应力波透射系数随干湿循环次数的增加而不断降低，20次干湿循环作用后岩样的应力波透射系数降低了约10%，说明干湿循环作用对应力波传播能力造成了显著影响。

单轴压缩破坏形态