最新出版¦《岩土工程学报》2024年第7期目录与论文摘要（24篇）
文摘
科学
2024-07-15 10:00
江苏
《岩土工程学报》2024年第7期目录
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《岩土工程学报》2024年第7期论文摘要（24篇）
微生物矿化反应原理、沉积与破坏机制及理论：研究进展与挑战（1. 重庆大学土木工程学院，重庆 400045；2. 重庆大学山地城镇建设与新技术教育部重点实验室，重庆400045）摘 要：微生物矿化作为地质演变及碳氮循环不可或缺的一环，给岩土、水利及环境等领域带来了新的机遇和挑战，其衍生而来的以MICP为代表的微生物岩土技术已成为环境岩土工程最具革新性的技术领域之一。近20年来，微生物岩土技术从概念验证阶段到相关领域技术示范已取得了重要进展。为推进对该领域更加深入的基础认识与研究，本文系统回顾了MICP技术并针对以下3部分进行了重点阐述：脲酶菌成矿作用的生物化学原理、微生物加固土的沉积模式及加固体破坏机理、涉及生物-化学-水力-力学等多物理场耦合作用下的微生物矿化反应理论。此外，还总结了微生物岩土技术目前亟待解决的问题与挑战，对潜在的研究热点与应用前景进行了探讨和展望。关键词：微生物矿化；成核结晶；沉积模式；胶结破坏；多物理场耦合刘松玉1, 2, 3，王 亮1, 2，刘宜昭*1, 2，杜广印1, 2，蔡光华4，孙 鹤5，单彦贤5（1. 东南大学岩土工程研究所，江苏南京 210096；2. 江苏省城市地下工程与环境安全重点实验室，江苏南京 210096；3. 南京现代综合交通实验室，江苏南京 211100；4. 南京林业大学土木工程学院，江苏南京 210037；5. 江苏省交通工程建设局，江苏南京 210004）摘 要：介绍了一种基于MgO碳化固化软弱土技术的碳化复合桩（MCP），通过透气管桩向MgO搅拌桩注入CO2气体进行碳化形成新型复合桩。进行了室内模型试验，通过对碳化过程和碳化后的温度、物理、力学等特性的分析，论证了该技术在粉土和淤泥质土中的适应性，结果表明，在MgO充分水化的条件下，不同深度的碳化反应较为均匀；在透气管桩外围存在有效碳化距离和最大碳化距离，在有效碳化距离内可获取良好的碳化效果，揭示了MCP的形成机理与影响因素。在室内试验基础上开展了现场应用试验，结果表明，MCP施工工艺方便、成桩效果好且桩身强度均匀，碳化桩体标贯击数均值为39；其单桩竖向极限承载力为1920 kN，相对于PHC管桩提升37%。室内与现场试验表明，MCP复合桩兼具固碳与加固效果，对岩土工程低碳化发展具有重要意义。关键词：碳化复合桩；氧化镁；碳化距离；现场试验；工程特性(1. 北京航空航天大学交通科学与工程学院，北京100191；2. 中国五冶集团，四川成都 610063)摘 要：金属等没有剪胀性的连续材料在根据试验结果建立屈服函数后，可以由Drucker公设及其相关联流动法则推论直接唯一地确定出与屈服函数一致的塑性势函数。但大量试验结果与理论分析都表明Drucker公设对于土材料这种有剪胀性的颗粒材料并不适用，所以更具普适性的热力学成了正确描述土材料塑性流动方向的必要条件。然而塑性流动方向无法只由热力学这一描述材料特性的必要条件唯一地确定，因此便出现了先由试验确定屈服面与塑性流动方向再对其进行热力学验证的间接热力学方法。此外，由于土材料在三维应力空间中不同洛德角对应子午面上的应力应变规律并不一致，因此一般会通过三维化方法来描述土材料在三维应力空间中的力学特性。三维化方法会使得不同子午面上的屈服面及塑性流动方向与三轴压缩状态下所建立的本构模型有所不同，导致三维化后的本构模型是否符合热力学原理成为新的问题。所以本文利用间接热力学方法推导了符合热力学原理的三维化方法，并通过构建变换应力空间将其整理为更有实用性的变换应力方法。关键词：塑性流动；剪胀性；间接热力学方法；三维化；变换应力方法王 芳1，李国英*1，米占宽1，冯业林2，黄青富2(1. 南京水利科学研究院岩土工程研究所，江苏 南京 210024；2. 中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司，云南 昆明 650051)摘 要：混凝土面板作为面板堆石坝的关键防渗结构，其应力变形安全对保障工程安全运行至关重要。目前工程中普遍采用混凝土单轴标准强度评价面板应力安全，该方法忽略了面板应力状态对其强度的影响，会对面板破坏范围作出不合理的判断，因此，提出了基于多轴强度准则的混凝土面板应力安全评价方法，该方法通过确定混凝土强度调整系数及多轴强度应力水平指标评价面板应力安全。联合基于位移多点约束法的面板精细化计算方法及改进黏弹性方法全面考虑动位移和永久变形对面板动应力的影响，细致模拟地震过程中面板破坏发展过程。以强震区狭窄河谷上240 m级特高面板坝为例，对比分析了文中提出的多轴强度方法与当前单轴强度方法判断面板破坏范围的差异，结果表明：正常蓄水期，坝肩两侧面板位于“抗压强度削减区”、河床面板均位于“抗压强度增强区”，其中河床底部面板强度增加尤为明显，两种方法判断的面板受拉破坏区基本一致，但受压破坏区存在较大差异；遭遇地震情况下，多轴强度方法判断的面板受拉破坏区略小，而两种方法受压破坏区的位置和大小均存在显著差异。鉴于单轴强度方法无法考虑面板应力分布对其强度的影响，建议采用多轴强度准则指导特高面板坝混凝土面板设计和施工。关键词：面板堆石坝；强度准则；动力分析；安全评价；精细模拟
基于Davidenkov本构模型的三维沉积盆地非线性地震动谱元法模拟巴振宁1, 2, 3，赵靖轩3，桑巧稚4，梁建文1, 2, 3(1. 滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室，天津 300350；2. 天津大学中国地震局地震工程综合模拟与城乡抗震韧性重点实验室，天津 300350；3. 天津大学土木工程系，天津 300350；4. 同济大学地下建筑与工程系，上海 200092)摘 要：为研究三维沉积盆地内低波速土体非线性反应对近断层地震动的影响，实现基于物理的全过程（震源破裂-地震波传播-复杂场地效应-近地表土体非线性反应）三维复杂场地地震动模拟，在谱元SPECFEM3D程序中进行二次开发，采用目前具有丰富工程应用且适用于不同土类的三参数Martin-Seed-Davidenkov本构模型，结合已有的不规则加卸载准则，通过在程序中修改每个显式时间步下的应力增量，实现了土体剪切模量的实时更新和加卸载拐点的有效识别，将土体的非线性特性纳入到三维复杂场地地震动模拟中。首先将建立的三维模型通过施加合理边界退化至一维，与一维非线性动力分析软件DEEPSOIL的结果进行了对比，验证了开发的正确性；进而将开发的程序应用于中国滇西南地区施甸盆地的非线性地震动模拟，并与相应的线性结果进行了对比。结果显示，受土体非线性的影响，施甸地区PGA和PGV较线性结果峰值均降低，且非线性土体对PGV的影响更加明显，较线性结果最大降低约30%；沉积非线性使沉积内部观测点的速度及其反应谱幅值降低，且特征频率向长周期方向移动。关键词：非线性地震反应；三维沉积盆地；Davidenkov本构模型；谱元法(1. 同济大学地下建筑与工程系，岩土与地下工程教育部重点实验室，上海 200092；2. 西安交通大学航天航空学院机械结构强度与振动国家重点实验室，陕西西安 710049；3. Institute of Geomechanics and Underground Technology, RWTH Aachen
University, Aachen 52074)摘 要：针对颗粒材料的各向异性力学特征，利用带有两对弯曲元波速传感器的GDS圆柱扭剪仪，从宏观上研究了不同应力条件下聚氯乙烯颗粒试样中不同方向压缩波和剪切波的波速特征及波速各向异性程度的演化规律。同时，结合X射线CT扫描技术重构试样的三维结构模型，提取了接触配位数、接触法向、颗粒长轴方向等微观组构参数，并分析了其随应力状态改变的变化规律，从微观层面揭示了宏观波速各向异性演化的内在机理。研究结果表明：等向固结应力条件下，试样中波速呈现出显著的初始各向异性，即水平向波速大于竖向波速，与颗粒长轴分布对波速的影响程度大于接触法向有关；在水平向应力不变的不等向固结应力条件下，竖向波速随竖向与水平向应力比的增加而增加，水平向波速则随应力比增加先保持不变后减小，波速的减小与接触配位数的降低有关。同时，随应力比增加，应力修正后竖向波速与水平向波速的比值先基本不变后逐渐增加并趋近于1.0，这与颗粒长轴及接触法向各向异性的演化有关。关键词：组构；弹性波速；各向异性；X射线CT扫描；三维重构；应力比曾召田1，林铭宇1，孙德安*2，曹珊珊1，车东泽1，梁 珍1(1. 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；2. 上海大学土木工程系，上海200444)摘 要：碱-热条件下膨润土缓冲层材料的导热性能是核废物深地质处置库设计的一个关键因素。对MX80膨润土粉末进行不同碱-热工况预处理，采用热针法探讨碱-热条件下膨润土缓冲材料导热系数的演化规律；选取代表试样分别进行X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、压汞(MIP)和热重分析(TGA)等试验，揭示出碱-热作用对膨润土试样矿物成分、微观形貌、孔隙结构和结合水形态等演化特征的影响机制，阐释碱-热条件下膨润土缓冲材料导热系数演化的微观机理。试验结果表明：碱-热条件下，膨润土试样的导热系数随碱液pH值的递增而减小，随环境温度T的升高而增大，在高碱性溶液(pH=13.0～14.0)和高温环境(T=60℃～90℃)中这一特性表现得尤为显著；根本原因在于试样中原有矿物成分在碱液作用下发生不同程度的溶蚀现象，表现为蒙脱石和石英含量的减少、方沸石含量的增加，导致试样中固体成分减少、孔隙率增加、表观干密度减小、吸水性能变弱，而环境温度在该过程中起到良好的促进作用。关键词：膨润土缓冲材料；导热系数；碱-热条件；演化特征；微观机制刘学军1，宋 飞*2，张鲁渝3，侯宪明1，哈月龙1（1. 新疆建筑科学研究院（有限责任公司），新疆乌鲁木齐 830002；2. 长安大学公路学院，陕西西安 710064；3. 建筑工程项目勘察设计施工图审查中心，安徽黄山 245000）摘 要：围绕张拉缝滑面稳定性评价中存在的若干基础性问题，通过上千个算例，系统分析了两种易混淆的“忽略”方法的可行性和适应性，以及它们在不同张拉缝深度，不同几何形状滑面、不同安全系数方法等条件下对滑面稳定性的影响，主要结论为：①张拉缝未充水时，方法一仅对简化Janbu、简化Bishop法适用，而对通用条分法GLE、不平衡推力法不适用。张拉缝考虑水压力时，方法一不适用，方法二适用。②张拉缝滑面安全系数的变化趋势曲线，与张拉缝开裂前的条间力是拉力还是压力有关，这又与黏聚力、张拉缝深度、安全系数方法相关。如果黏聚力低，则条间力大概率是压力，如黏聚力高，则条间力大概率为拉力。③张拉缝有利于迭代收敛，对于严格法GLE而言，张拉缝促进收敛的效果更明显。本文成果为科学评估张拉缝滑面的稳定性提供了坚实的理论依据和分析方法。林浩宇1, 2，谢海建*1，李俊超1, 2，赵哲辉1, 2，陈肖滨1，蒋建群1, 2，陈云敏1, 2(1. 浙江大学软弱土与环境土工教育部重点室验室，浙江 杭州 310058；2. 浙江大学超重力研究中心，浙江 杭州 310058)摘 要：为了探讨地震作用下含导排衬垫层填埋场的损伤变形特性，开展了含导排衬垫层的填埋场边坡的大型振动台试验，并根据填埋场各处动态响应规律，提出了一种基于希尔伯特-黄（HHT）和边际谱的能量识别方法。该方法能够用于识别填埋场整体损伤和局部损伤，并根据实测位移值对该方法的有效性进行了讨论。试验结果表明，在输入波峰值加速度为0.3g时，坡脚正位移峰值及坡中负位移峰值突变；希尔波特谱峰值（PSHEA）随着高度的增加而增加，填埋场固废层希尔伯特能量大于衬垫及导排系统；输入波峰值加速度为0.3g及0.4g时，导排衬垫界处抗剪强度低面及中老固废交界震陷，边际谱峰值（PMSA）发生突变，能量传递异常。填埋场在地震作用下的损伤主要分为3个阶段：0.1g～0.2g未发生破坏阶段，0.3g～0.4g局部损伤阶段，破坏由导排及衬垫系统开始，0.5g整体破坏阶段填埋场边坡进入塑性变化；输入波幅值达到0.3g时衬垫导排层先产生滑移，峰值时刻固废交界处发生破坏。研究成果可为填埋场在地震作用下的损伤预测及填埋场抗震减灾技术设计提供参考依据。关键词：填埋场；振动台试验；能量；希尔伯特谱；边际谱；滑动平均法；损伤应 赛1, 2, 3，夏晓舟1，文 桃3，周凤玺4，曹亚鹏5，李国玉5，章 青*1(1. 河海大学力学与材料学院，江苏 南京 211100；2. 苏州纽迈分析仪器股份有限公司，江苏 苏州 215151；3. 长江师范学院建筑物全生命周期健康检测与灾害防治工程研究中心，重庆 408100；4. 兰州理工大学土木工程学院，甘肃兰州 730000；5. 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，甘肃兰州 730000)摘 要：冻结特征曲线描述了土中未冻水含量随温度变化的规律，给出适用不同土质的冻结特征曲线计算模型具有重要的工程价值。利用核磁共振技术对6种土体的冻结特征曲线进行了测试，给出了描述土体冻结特征曲线的Michalowski模型参数的确定方法，分析了初始含水率和土体性质对冻结特征曲线的影响，利用Michalowski模型参数的特征对模型进行了改进。研究表明，冻结特征曲线与初始含水率无关，冻结过程中不同初始含水率土体的冻结特征曲线相同。在不考虑温度影响时，模型参数wa近似等于土中最大结合水含量，可以作为分析和评价黏性土特性的重要指标参数。改进后的单参数Michalowski模型可实现对未冻水含量的良好预测，降低了模型的复杂性，提升了模型的实用价值，但模型的适用范围，有待验证。关键词：冻结特征曲线；未冻水含量；冻结温度；核磁共振；结合水含量鄢俊彪1, 2，孔令伟*1, 2，李甜果1, 2，周振华1, 2（1.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；2.中国科学院大学，北京 100049）摘 要：残余强度对滑坡的变形、稳定性具有重要影响，滑坡运动全过程中往往涉及到变速率问题，具体表现为加速率和减速率作用。为研究膨胀土残余强度的加速率和减速率效应，开展了一系列变速率环剪试验，分析了膨胀土残余强度在不同加速率和减速率条件下的变化规律，并讨论了残余强度的加速率和减速率效应在滑坡不同变形发展阶段中起的作用。结果表明：加速率和减速率均对残余强度具有强化作用（正作用），加速率对残余强度的强化作用比减速率的更显著，在较大法向应力条件下残余强度的加速率和减速率效应更显著。残余强度的加速率和减速率效应是剪切速率变化导致剪切面状态变化的结果，剪切面上土颗粒在变速率条件下须重新调整以适应新的剪切速率条件，从而导致了残余强度变化。在滑坡运动全过程当中，残余强度的加速率和减速率效应对滑坡向减速堆积状态演化有利。关键词：膨胀土；残余强度；速率效应；环剪试验；滑坡杨松松1, 2，章定文*1, 2，曾 彪1, 2，张爱军3，成朝恒3，何 凌4(1. 东南大学交通学院，江苏 南京 211189；2. 交通运输部综合交通运输理论交通运输行业重点实验室（南京现代综合交通实验室），江苏南京 211100；3. 宿迁市高速公路建设指挥部，江苏宿迁 223800；4. 南京交通工程有限公司，江苏南京 210019)摘 要：选取宿迁典型饱和粉土场地，采用水泥土搅拌桩加固钻孔灌注桩桩周土，开展灌注桩水平循环加载足尺试验。探究水泥土加固试验桩（TPI）和未加固试验桩（TPU）在循环水平荷载作用下的滞回特性、弯矩、刚度退化、位移延性、水平承载力与残余变形能力。试验结果表明：TPI比TPU桩的弯矩减小47%，屈服位移减小41%，水平承载力提升150%，有效刚度提升240%，等效黏滞阻尼比提升233%，桩的开裂荷载提升150%，屈服荷载阶段桩体的残余变形能力减小17%。水泥土搅拌法不仅可以限制桩侧粉土液化，增加桩基础的耗能及位移延性，而且可以显著的降低桩头水平位移和弯矩的发展。从抗震性能的角度分析，水泥土搅拌桩加固既有桩基，有效抑制了加固范围内地基土刚度衰减，增强了桩-土结构的总耗能、等效黏滞阻尼系数与变形恢复能力，提高桩基础在大变形阶段的抗震性能。关键词：钻孔灌注桩；足尺试验；水泥土搅拌桩；水平循环加载；抗震性能 管龙华1，卢 强3，赵凤奎1, 2，张德志3，汪玉冰*1, 2，(1. 浙江大学超重力研究中心，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；3. 西北核技术研究所强脉冲辐射环境模拟与效应全国重点实验室，陕西西安710024)摘 要：传统弹坑相似律存在适用性和有效性不足的问题，且爆炸成坑离心试验中的科氏力作用尚不明确。开展了砂土中的触地、浅埋爆炸成坑离心模型试验，探究不同重力加速度、药量和埋深工况下的爆炸成坑规律。推导了浅埋和触地爆炸弹坑相似律，给出了弹坑半径公式。对离心模拟爆炸成坑过程中的科氏力作用进行了定量分析和数值模拟。研究结果表明：提出的弹坑相似律能够适用于触地和浅埋爆炸工况，并针对干砂中的离心机试验和常重力试验弹坑数据取得了良好的归一化结果。科氏力主要通过改变土体抛掷回落运动轨迹来影响最终的弹坑形态，浅埋爆炸成坑试验中明显观察到科氏力的影响，弹坑轮廓向着离心机转动方向偏移；触地爆炸弹坑则基本不受科氏力影响。使用更大半径的离心机设备以及在更高离心加速度下开展试验可以显著减小科氏力引起的弹坑偏移误差。研究结果对爆炸成坑效应的离心物理模拟技术和理论分析提供了参考和依据。李立辰1, 刘 卓1, 刘 浩1, 吴文兵*1, 罗仑博2, 蒋国盛1, 梅国雄1, 3(1. 中国地质大学（武汉）工程学院 岩土钻掘与防护教育部工程研究中心，湖北 武汉 430074；2. 中国长江三峡集团有限公司科学技术研究院，北京 101100；3. 浙江大学海洋学院，浙江舟山 316021)摘 要：开口管桩贯入过程中会产生复杂的土塞效应，显著影响管桩的沉桩过程与承载特性。考虑到试验方法成本高、周期长、且难以直观反映土塞与管桩的相互作用特性，基于离散元方法开展砂土地基中静压开口管桩沉桩与承载全过程模拟分析。基于室内试验数据对离散元模型参数进行标定，并采用周期性单元复制法生成均质且应力沿深度线性分布的地基模型。基于土体变形特征，揭示管桩中土塞的主动拱与被动拱分布特征。进一步地，结合土塞参数的演化规律，得出土塞增长率（IFR）对土塞状态变化更为敏感，且土塞阻力的发挥趋势与IFR值变化趋势有较高的相似性。基于管桩静载试验模拟，得出静载下开口管桩呈完全闭塞状态，土塞的荷载-位移响应呈弹塑性，并最终建立考虑CPT锥尖阻力、土塞效应、管桩尺寸的静压开口管桩桩端阻力经验计算公式。本文研究成果揭示了土塞的形成演化过程与承载机制，对于考虑土塞效应的开口管桩沉桩阻力预测与承载力计算具有一定参考价值。龚 耕1，李升连2，张国华1, 3，熊 峰1，唐志成*1（1. 中国地质大学（武汉）工程学院，湖北武汉430074；2. 云南建设基础设施投资股份有限公司，云南昆明 650032；3. 地质探测与评估教育部重点实验室，湖北武汉 430074）摘 要：为探究岩石节理接触特征尺寸效应，采用自仿射分形方法构建系列尺寸数值模型，利用离散弹塑性计算方法求解闭合变形，定量分析节理接触特征尺寸效应规律，并探究不同岩性和粗糙度对其尺寸效应的影响差异。自仿射分形方法构建的岩石节理其粗糙程度随尺寸增加逐渐变小，接触面积比和组合形貌微凸体参数之间具有关联，接触面积比的尺寸效应可归因于组合形貌微凸体参数的尺寸变化。岩石节理尺寸越大，闭合变形引起的塑性部分占比越多。塑性变形对接触面积比尺寸效应具有弱化作用，对闭合变形尺寸效应具有强化作用，硬岩节理的接触特征尺寸效应强于软岩节理，其接触特征代表性长度也更大。岩石节理的粗糙度对其闭合变形和接触面积比的尺寸效应具有相反的效果。邵 帅1，张佳庆1，邵生俊1, 2, 3，宋佳瑶1，严广艺4，朱学亮1(1. 西安理工大学岩土工程研究所，陕西 西安 710048；2. 西安理工大学西北旱区生态水利国家重点实验室，陕西 西安 710048；3. 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；4. 中铁第一勘察设计院集团有限公司，陕西 西安 710043)摘 要：针对不同应力路径往返加卸载条件下黄土累积塑性应变发展特性，以重塑黄土为研究对象，利用真三轴仪开展不同应力路径的往返加卸载试验研究，探究不同应力路径、应力幅值下黄土的循环应力时程曲线、滞回曲线、骨干曲线及累积塑性应变曲线的影响规律。揭示了应力路径对重塑黄土力学特性的影响，描述了各主应力与中主应力比b和应力幅值的相关性，提出了重塑黄土的滞回曲线近似呈椭圆形，长轴斜率随中主应力比b值的增大而增大，随应力幅值的增大而减小；随着中主应力比b值的增大，循环应力-应变骨干曲线随之硬化，累积塑性应变曲线依次降低，且累积塑性应变发展更早的进入平缓阶段，为解决相关黄土工程问题提供了参考。关键词：真三轴仪；循环应力；中主应力比；滞回曲线；骨干曲线；累积塑性应变(1. 长安大学地质工程与测绘学院，陕西 西安 710054；2. 同济大学土木工程学院地下建筑与工程系，上海 200092)摘 要：滑坡碎屑流物质组成的复杂性造成其对工程结构的冲击效应尚未被完全理解，特别是粒径大小与级配特征如何影响冲击力及其组成，以及拦挡结构设计中如何考虑粒径特征的影响，当前仍缺乏深入的研究。针对这些问题，开展了一系列离心试验与离散元模拟分析，研究结果表明滑坡碎屑流的颗粒粒径控制着冲击力的波动行为，即随着粒径的增大，总冲击力的峰值越来越明显，且伴随着显著的离散冲击力值。小粒径颗粒对大粒径颗粒存在明显缓冲效应，且小颗粒在冲击过程中更容易进入大颗粒的孔隙，进而贡献作用力，因此粒径和级配特征同时控制着冲击力的绝对值。不同粒径特征控制着颗粒尺度上动量传递机制，进而改变了滑坡碎屑流的冲击效应，由此造成冲击动压力系数随着Savage数的增大基本上呈现出递增的关系，因此建议采用Froude数与Savage数作为双控指标，辅助确定冲击动压力系数。此外，通过分析冲击力合力作用位置，发现工程设计中可按总冲击力峰值及矩形分布荷载进行考虑。关键词：滑坡碎屑流；冲击效应；拦挡结构；离心模拟；离散元模拟侯仕军1，丁伟捷1，田帅康1，梁书锋1，刘殿书1，郭大超2(1. 中国矿业大学（北京）力学与建筑工程学院，北京 100083；2. 成远矿业开发股份有限公司，辽宁辽阳 111299)摘 要：露天采矿随钻测量技术研究目前尚处于初期阶段，研发随钻参数测量系统是实现随钻测量技术服务于采矿工程行业的首要任务。基于TAIYE-390-Ⅱ潜孔钻机工作原理，确定了随钻参数，提出了一套通用的测量方法，并研发了测量装置。装置主要由数据采集系统、数据转换系统和数据处理系统组成，可实现对钻进时间、钻进深度、钻进速度、钻杆轴压、回转力矩、回转速度、冲击风压和冲击风量等参数的实时准确测量、采集、计算、存储、显示和远程传输。结合某石灰岩矿钻孔数据，提出了一种反映岩性变化的数据整合方法，并借助钻孔成像试验分析了随钻测量技术在岩体结构面识别中的可行性。结果表明钻进速度和回转力矩对岩体结构响应最为灵敏，冲击风量和冲击风压在钻凿含孔洞的破碎岩体时表现突出，而钻杆轴压和回转速度在岩体结构识别中作用较小。研究成果在潜孔钻机随钻测量系统研发和随钻岩性识别等方面具有重要的理论意义和应用价值。关键词：随钻测量；潜孔钻机；系统研发；岩体结构；炮孔成像张振波1, 2，黄 安3，周佳迪4，刘志春*3，孙明磊3（1. 石家庄铁道大学大型基础设施性能与安全省部共建协同创新中心，河北石家庄 050043；2. 石家庄铁道大学安全工程与应急管理学院，河北石家庄 050043；3. 石家庄铁道大学土木工程学院，河北石家庄 050043；4. 北京市轨道交通设计研究院有限公司，北京 100068）摘 要：针对有限土体主动土压力合力计算公式复杂的问题，以既有地铁车站邻域内新建基坑工程为依托，根据既有地铁车站与基坑的位置关系提出多种有限土体破坏模式，采用薄层微元法，考虑土体与结构界面摩擦作用，建立主动土压力合力计算方法。通过调整新建与既有结构空间位置关系，得到了主动土压力合力等值图，并对其开展了参数分析，提出了主动土压力简便计算方法。研究结果表明：①提出了5种有限土体破坏模式，建立了相应的主动土压力计算公式；②随着近接距离的增加，主动土压力逐渐增大；随着既有地铁车站覆土厚度的增加，靠近基坑的时候主动土压力逐渐增大，远离基坑侧的主动土压力先增大后减小最后增大；③基坑深度对主动土压力影响大，内摩擦角有影响，墙土摩擦角基本上没有影响；④给出了有限土体主动土压力合力空间位置关系系数建议取值情况。通过以上研究，提出了一种简便的有限土体主动土压力合力计算方法，可以为近接工程设计与施工提供参考。关键词：基坑工程；近接工程；有限土体；主动土压力；等值图(1. 东北大学资源与土木工程学院，辽宁 沈阳 110819；2. 东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室，辽宁 沈阳 110004)摘 要：滨海地区地下水封石油洞库工程中，需要增设竖直水幕系统，以满足其水封性和控制海水入侵。为研究竖直水幕系统的设计方法与参数，以滨海地区某地下水封石油洞库为例，通过有限元数值模拟方法获得了竖直水幕孔距主洞室距离d、竖直水幕孔间距b、竖直水幕孔长度l和竖直水幕孔注水压力 4个参数对洞库周围地下水渗流场、水封性、涌水量以及海水分布范围的影响规律，并与现有结果进行了对比验证。研究表明：竖直水幕孔距主洞室距离主要影响竖直水幕孔的埋深范围，长度的影响范围取决于超出主洞室的变化位置，间距和注水压力影响整个深度范围；4个参数对水封性和抑制海水入侵的影响程度顺序分别为：b<l<d< ，d<b<l< ；研究中共7个工况存在海水入侵洞室的风险，需进一步增强淡水补给。研究结论可为滨海地区地下水封石油洞库的竖直水幕设计参数提供一定理论依据。关键词：地下水封石油洞库；竖直水幕；设计参数；水封性；涌水量杨 蒙1，钟启明*1, 2，林 忠3，李 宇1, 4，卢洪宁1, 4(1. 南京水利科学研究院岩土工程研究所，江苏 南京 210024；2. 水利部水库大坝安全重点实验室，江苏 南京 210024；3. 南京工程学院计算机工程学院，江苏 南京 211167；4. 河海大学土木与交通学院，江苏 南京 210024)摘 要：基于中国新疆射月沟水库溃坝案例资料，在水槽冲蚀试验系统进行了沥青混凝土心墙坝漫顶溃坝试验，直观展现了坝壳料冲蚀与心墙折断过程，发现了抗冲蚀能力强的沥青混凝土心墙对溃坝过程的重要影响。将沥青混凝土心墙坝的漫顶溃坝过程分为3个阶段：坝壳料溯源冲蚀至沥青混凝土心墙裸露；心墙第一次折断，溃口流量迅速增大并出现峰值；心墙发生多次折断直至溃口稳定。在试验成果的基础上建立了模拟溃口流量和溃口形态演化的沥青混凝土心墙坝漫顶溃坝过程数学模型，模型的特色在于通过冲蚀公式模拟沥青混凝土心墙的裸露长度，采用力矩平衡法计算裸露心墙的折断时刻、折断长度和折断次数，从而合理反映了沥青混凝土心墙坝漫顶溃坝时坝壳料与心墙的耦合作用机制。采用建立的数学模型对射月沟溃坝过程进行了反演分析，计算结果表明重要溃坝参数与实测值误差均在±25%以内，较好地反映了溃坝过程，研究成果可为沥青混凝土心墙坝漫顶溃坝过程模拟提供借鉴。关键词：射月沟水库；沥青混凝土心墙坝；溃坝过程；模型试验；数学模型
2023年2月6日土耳其双强震场地液化及其震害特征现场调查分析陈龙伟1, 2，刘昊儒1, 2，任叶飞1, 2，吴晓阳1, 2，袁晓铭1, 2(1. 中国地震局工程力学研究所地震工程与工程振动重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150080；2. 地震灾害防治应急管理部重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150080)摘 要：震害考察是地震工程研究的支柱之一。2023年2月6日土耳其中南部发生了两次震级分别为Mw7.8，Mw7.5的罕见双强震，造成巨大的人员伤亡和财产损失。通过实地震害考察，对双强震触发的场地液化震害及其特征进行调查分析，分析结果显示：①本次地震液化具有现象显著、液化面积大、涉及范围广、液化灾害严重等特征；②场地液化震害形式多样，表现为喷砂、地面侧移、地基沉降以及地基丧失承载力等典型液化震害形式，且造成大量建筑物严重破坏；③在两个调查地区发现了液化引发的地面侧移，侧移量从几米至十几米，并直接导致建筑物严重破坏甚至毁坏；④在格尔巴舍（Golbasi）城区发现数十栋建筑物因地基液化丧失承载力而出现严重倾斜（不均匀沉降）、沉降，沉降量从几十厘米到1～2米、倾斜角度从几度到十几度不等，现场测量建筑最大倾斜角度达到20°。通过对土耳其地震场地液化的宏观现象调查分析，认识本次地震触发的液化特征及其震害启示，以期为中国地基液化减灾技术研究提供参考。关键词：2023年土耳其地震；场地液化；液化震害特征；现场调查；地震科考王 曼1, 2，杨俊杰1, 2，武亚磊*1, 2，王子谋1, 2(1. 中国海洋大学海洋环境与生态教育部重点实验室，山东 青岛 266100；2. 中国海洋大学环境科学与工程学院，山东 青岛 266100)摘 要：劣化深度是评价固化土劣化程度较为简明的指标。基于常规腐蚀试验结果的幂函数形式固化土劣化深度预测方法具有实用性，腐蚀试验中腐蚀时间取值越长、劣化深度越深，预测结果越准确。固化土劣化是漫长的过程，利用高浓度腐蚀介质的加速腐蚀试验可缩短试验周期，实现劣化深度的快速预测。水泥固化海相软土的腐蚀试验结果表明，3倍浓度海水制备的腐蚀土腐蚀水泥土28 d的加速腐蚀试验与常规腐蚀试验腐蚀360 d的劣化深度存在线性关系，基于两者的等效关系并结合幂函数形式劣化深度预测式，提出水泥固化海相软土劣化深度快速预测方法，预测的劣化深度发展趋势与实测结果较为吻合。基于加速腐蚀试验结果的幂函数形式固化土劣化深度快速预测方法可行且具有实用性，研究思路对于类似劣化问题的研究具有一定的借鉴意义。关键词：水泥土；海相软土；加速腐蚀试验；等效劣化深度；快速预测
考虑刀盘推力的泥水盾构隧道开挖面平衡机理研究及应用段丽敏1，王 建*1，侯丽平2，鲁 洋1，闵凡路3，毛子铭1(1. 河海大学水利水电学院，江苏 南京 210024；2. 河南省西霞院水利枢纽输水及灌区工程建设管理局，河南 郑州 450000；3. 河海大学土木与交通学院，江苏 南京 210024)摘 要：现有泥水盾构隧道开挖面平衡机理中，开挖面的支护多认为全部由泥浆压力提供，刀盘推力在支护中的作用少有提及。针对穿沁泥水盾构隧洞工程存在的开挖面支护具体问题，结合开挖面支护主控参数分析，揭示了考虑刀盘推力的泥水盾构隧道开挖面平衡机理，给出了刀盘推力具体表达式。运用所揭示的平衡机理，结合提出的一种盾壳外侧摩阻力估计方法，对该工程的3个重点穿越段进行了开挖面支护力计算和稳定分析。研究表明：3个重点穿越段的掘进中，刀盘推力分别占开挖面支护力的21%，24%，11%；同时考虑泥浆压力和刀盘推力的开挖面支护力，与仅考虑泥浆压力相比，在开挖面前方的轴向水土合力存在区间内占比分别由0，0和78%分别提高至78%，32%和88%，表明刀盘推力在开挖面支护中发挥了重要作用。关键词：泥水盾构；开挖面；支护；稳定；刀盘推力；总推力；泥浆压力
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2024年第7期阅读
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