出版预告¦《岩土工程学报》2024年第12期目录与论文摘要（23篇）
文摘
科学
2024-12-05 09:00
江苏
《岩土工程学报》2024年第12期目录
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《岩土工程学报》2024年第12期论文摘要（23篇）
廖饶平1，陈永贵*1, 2，刘 聪1，叶为民1, 2，乌东北3，王 琼1, 2（1. 同济大学土木工程学院地下建筑与工程系，上海 200092；2. 土木工程防灾减灾全国重点实验室（同济大学），上海 200092；3. 同济大学化学科学与工程学院，上海 200092）摘 要：作为高放废物处置库的工程屏障，高压实膨润土在长期服役过程中将受到围岩地下水及其化学成分的渗入作用，膨胀性能不断衰减，最终威胁处置安全。在阐述孔隙溶液对高压实膨润土水化膨胀过程影响规律的基础上，总结了高压实膨润土与孔隙溶液物理作用机制的最新研究成果。结果表明，孔隙溶液对高压实膨润土的物理作用机制包括晶层膨胀、扩散双电层膨胀和吸附作用等3种。其中，孔隙溶液对晶层膨胀的作用与浓度有关，低浓度时表现为促进作用，高浓度时表现为抑制作用，取决于孔隙溶质吸力与临界吸力的差；孔隙溶液对扩散双电层的抑制作用是导致有效孔隙通道扩大、渗透和扩散系数增大的主要原因；pH对膨润土表面活性位点和核素水解的影响是引起吸附特性变化的主要原因，背景离子的竞争吸附作用致使膨润土对核素离子的吸附量显著减少。目前，孔隙溶液作用的参数概化、有效孔隙量化和吸附化学模型的研究仍有不足。因此，进一步优化本构模型中孔隙溶液作用的化学参数，明确不同尺度孔隙的等效量化研究，构建约束条件下压实膨润土多组分竞争吸附模型仍是今后需要深入研究的重点方向。关键词：深地质处置库；高放射性废物；高压实膨润土；孔隙溶液；作用机制；进展
基于超大型三轴试验和原型监测的堆石料模型参数缩尺效应修正邹德高1, 2，刘京茂1, 2，宁凡伟*1, 2，孔宪京1, 2，崔更尧1, 2，金 伟3，湛正刚4（1. 大连理工大学海岸和近海工程国家重点试验室，辽宁大连 116024；2. 大连理工大学建设工程学院水利工程系，辽宁大连 116024；3. 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川成都 610072；4. 中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司，贵州贵阳 550081）摘 要：根据常规大型三轴（最大颗粒粒径60 mm）试验堆石料模型参数计算的土石坝变形值与原型监测值存在显著的差异，但导致其差异的因素及其影响程度仍不清。采用中国首台超大型三轴仪（最大颗粒粒径200，160 mm）及大型三轴仪，对5座世界级高坝筑坝堆石料开展了力学特性缩尺效应（包括缩尺方法、颗粒尺寸效应）试验研究，系统分析了本构模型（邓肯E-B，E-μ模型，广义塑性模型）对坝体计算变形的影响，结合两河口心墙坝和阿尔塔什面板坝的监测资料探讨了缩尺效应规律和本构模型的合理性，明晰了缩尺方法、颗粒尺寸效应以及本构模型三类误差是高土石坝计算失真的主要原因。研究结果表明：控制孔隙率一致时，混合法缩尺相比相似级配法会高估堆石料的模量，相似级配缩尺方法更加合理；基于相似级配法时，常规大型三轴试验相比超大型三轴会高估堆石料的模量，超大型三轴试验成果与实际工程监测资料反演结果十分接近，可以认为基本消除了尺寸效应影响；广义塑性模型计算结果（尤其是水平位移）比邓肯E-B，E-μ模型更符合实际。针对工程中应用最多的邓肯E-B，E-μ模型参数提出了缩尺效应分类修正方法，易于对大型三轴试验参数进行修正，避免低估大坝沉降变形。研究成果有助于深入理解堆石料缩尺效应及不同本构模型的影响，可为同类工程变形预测提供可靠的试验与数值计算依据。(1. 山东大学齐鲁交通学院，山东 济南 250002；2. 山东大学岩土与地下工程研究院，山东 济南 250061；3. 哈尔滨地铁集团有限公司，黑龙江 哈尔滨 150080)摘 要：近海或越海泥水盾构隧道建设中，泥浆接触海水后性质劣化难以形成泥膜，极易引起开挖面失稳。提出一种使用亚麻籽胶作为外加剂的抗海水劣化泥浆，基于自主研发的变截面渗透柱研究了亚麻籽胶含量和海水侵入度对累积滤水量及超静孔隙水压力（超静孔压）的影响；获取了泥浆累积粒径分布曲线及流变性质，分析了抗海水劣化泥浆的渗透成膜机制。结果表明，亚麻籽胶能够提高降滤失效果、加快超静孔压消散，促进泥膜形成。随海水侵入度增大，滤水量先减小后增加，泥浆d85先变大后减小，流变性质则逐渐变差。侵入度≤30%时泥浆能够抵抗海水劣化，颗粒堵塞作用是致密泥膜形成的关键；侵入度较高（50%，70%）时泥膜渗透性变差，颗粒堵塞及流变阻塞耦合作用可能是抑制泥浆持续向地层渗透的原因；侵入度为100%时泥浆性质严重劣化，无法形成泥膜。研究成果可为海水环境下泥水盾构施工抗海水劣化泥浆的研发提供可行思路。关键词：海底泥水盾构；抗海水劣化泥浆；渗透柱试验；颗粒堵塞；流变阻塞
非线性软化Cosserat连续体模型及其在土体应变局部化有限元分析中的应用（大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室，辽宁大连 116024）摘 要：完善了土体非线性应变软化公式，并将其引入到Cosserat连续体DP-MC屈服准则中，推导了本构方程积分的返回映射算法和弹塑性切线模量矩阵。利用有限元软件ABAQUS提供的用户自定义单元子程序接口（UEL）对考虑非线性软化的Cosserat连续体DP-MC本构模型进行了数值实现，并与平面应变试验进行了数值对比验证。结果表明，考虑非线性软化的Cossrrat连续体模型，能够有效克服经典有限元在分析土体由应变软化引起的应变局部化问题时病态的网格依赖性，同时，还能够在一定程度上反映土体剪切带内材料点旋转的细观效应。进一步地，通过对平面应变压缩算例的模拟发现软化系数ω和形状参数η均对土体强度有重要影响。关键词：非线性软化；剪切带；应变局部化；网格依赖性；Cosserat连续体张 浩1, 2，赵 宇3，王 中1，刘维正*2, 4（1. 郑州大学土木工程学院，河南郑州 450001；2. 高速铁路建造技术国家工程研究中心，湖南长沙 410075；3. 安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司，安徽合肥 230088；4. 中南大学土木工程学院，湖南长沙 410075）摘 要：扩体预制桩由内芯预制桩和外围扩体材料固结体组成，竖向承载时涉及到芯桩、外围扩体和周围土三者的相互作用，荷载传递机制十分复杂。针对芯桩承载全长扩体预制桩的荷载传递特点，采用弹性-破坏模型模拟芯桩-扩体界面相互作用，理想弹塑性模型模拟扩体-土界面非线性相互作用，并综合考虑内、外两界面剪切特性发挥及其耦合作用，构建了芯桩承载扩体预制桩荷载传递计算分析模型，给出了简化计算方法。与工程实例的对比，验证了方法的可靠性，并对芯桩承载扩体预制桩荷载传递规律进行分析。结果表明：外围扩体可有效地将芯桩荷载传递至周围土，扩体厚度和刚度的增加可提升整体承载性能，但较厚的扩体会制约芯桩承载能力的发挥，扩体刚度的提高有利于芯桩与扩体的共同作用。工程设计与实践中，可通过调整扩体厚度和性能来调配芯桩、扩体和周围土的相互作用。关键词：扩体预制桩；荷载传递；承载性能；计算模型；植入桩吴 琪1， 吉东伟1，肖 兴1，朱升冬1, 2，陈国兴*1（1. 南京工业大学岩土工程研究所，江苏南京 210009；2. 福建永福电力设计股份有限公司，福建福州 350108）摘 要：以长江入海口海域软黏土为研究对象，开展了系列不固结不排水循环三轴试验，研究了静置时间T、含水率w及塑性指数IP对重塑海洋软黏土不排水触变循环强度的影响。试验结果表明：以双幅轴向应变εad = 5%为重塑海洋软黏土试样的失效判据，破坏振次为15的循环强度CRR15随T的增加而增大，T = 14 d，CRR15的增长速度最快，T > 28 d时CRR15增加略有上升或趋于稳定。前期扰动或循环荷载的施加会导致软黏土触变性减弱，软黏土的触变循环强度比Ad明显小于静剪强度比As。Ad随IP的增加先增大后降低，随w的增加而增大，随归一化含水率w/wL的增加先增大后减小，当w/wL = 0.76时，Ad达到最大值。开展平行工况的无侧限抗压强度试验，提出以循环轴应力幅值σd与2倍无侧限抗压强度qu之比σd/2qu表征循环应力水平，发现σd/2qu与不同w及T的试样达到εad = 5%所需的破坏振次Nf存在唯一性关系，且σd/2qu随Nf的增大呈幂函数减小。关键词：重塑海洋软黏土；循环强度；含水率；塑性指数；触变循环强度比（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. 大连理工大学建设工程学院工程抗震研究所，辽宁大连 116024）摘 要：提出了一种现场填筑过程中坝料压实质量控制指标的调整优化方法。利用土石坝填筑现场取得的实测干密度，确定已填筑坝料干密度的随机场数字特征（均值、标准差和相关距离），根据坝料变形参数与干密度相关关系，构建坝体变形参数的随机场，进行坝体随机有限元计算，预测未来大坝的结构响应，从而预判大坝的安全性。并在此基础上，基于二次多项式，建立了各分区坝料干密度随机场数字特征与大坝变形响应的统计特征（均值、标准差）的响应面方程，进而推求大坝变形响应的超越概率表达式，为坝料碾压施工参数优化提供指导，提高大坝安全性。以一实际工程为例，根据不同填筑阶段各分区坝料现场干密度的数字特征，分析了坝料参数的不确定性与大坝结构响应之间的规律。研究表明，随着填筑进度的变化，大坝不确定变形响应分析趋于稳定，心墙料干密度数字特征对坝体最大沉降和倾度影响最大。在此基础上，通过调整大坝变形响应的超越概率变化规律，可以得到优化后的各分区坝料现场干密度的随机场数字特征，从而指导下一填筑阶段大坝的现场碾压施工，以提高大坝变形的控制水平和安全评价精度。关键词：心墙堆石坝；最大沉降；最大倾度；干密度；随机场（1. 东华大学环境科学与工程学院，上海 201620；2. 上海百通项目管理咨询有限公司，上海 200127）摘 要：垃圾填埋场是全球重要的甲烷排放源，是控制甲烷逸散的重要措施。然而传统覆盖层的“闭气”性较差，甲烷气体长期无组织、低强度地经覆盖层逃逸至大气中，加剧温室效应。研究由生物炭搭载甲烷氧化菌并掺入黏土中，构造生物炭-甲烷氧化菌-黏土生态型覆盖层，旨在协同生物炭吸附和微生物氧化作用增强覆盖层甲烷去除效能，以期实现更加经济、持续、有效地减排逃逸甲烷气体。采用化学氧化老化法和水膜转移法等，共开展48组甲烷去除试验，分析生物炭掺量、氧化老化次数和充甲烷培养天数对混合土甲烷去除效能的影响。结果表明：甲烷去除效能随生物炭掺量增加先增强后减弱，随老化次数和充甲烷培养天数增加而逐渐增强；5%生物炭掺量的黏土经6次氧化老化且甲烷氧化菌经30 d充甲烷培养后，混合土的甲烷去除效能最佳，去除量达14.05 mg/g，是纯黏土甲烷去除量的两倍之多。研究结果为生物炭-甲烷氧化菌-黏土生态型覆盖层系统的设计、施工和服役维护提供指导。关键词：垃圾填埋场；覆盖层；生物炭；甲烷氧化菌；氧化老化（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. 中交疏浚技术装备国家工程研究中心有限公司，上海 200092）摘 要：河湖疏浚会产生大量疏浚淤泥，其含水率、压缩性均较高。采用二氧化碳作为泡沫气体源制备二氧化碳泡沫水泥浆材料并以此作为固化材料开展淤泥改良，对疏浚淤泥的资源再利用及对实现碳中和目标具有重要的意义。基于传统空气泡沫水泥浆制备技术与普通水泥基固碳机理，采用二氧化碳替代空气制备二氧化碳泡沫水泥浆并以此进行淤泥固化，对泡沫浆液养护后形成结石体试块的力学性能以及疏浚淤泥固化后形成填料的力学性能和微观结构进行了试验研究。研究结果表明：发泡剂A2 和稳泡剂C1的最佳组合为4，5 g/L；水泥水化水解产物中Ca(OH)2与CO2生成CaCO3的转化率约增加26.1；水泥浆中粉煤灰的最佳掺量为30％；固化后形成的固化料的无侧限抗压强度、内摩擦角及黏聚力与泡沫浆液的掺量呈近似线性递增关系，而渗透系数与泡沫浆液的掺量呈近似线性递减关系。研究成果为淤泥固化的工程应用和二氧化碳“变废为宝”的途径提供重要指导。关键词：疏浚淤泥；二氧化碳；泡沫水泥浆；淤泥固化；力学性能付文光1, 2, 3，强小俊4，郎向伟4，肖莉萍2, 3, 5（1. 天津大学建筑工程学院，天津 300350；2. 深圳市地质环境研究院有限公司，广东深圳 518063；3. 广东省岩土与地下空间工程技术研究中心，广东深圳 518063；4. 铁科院（深圳）研究设计院有限公司，广东深圳 518052；5. 深圳市工勘岩土集团有限公司，广东深圳 518063）摘 要：业界对锚杆锚固体与地层界面的荷载传递特性有着丰富研究成果，但对黏性土层中界面黏结应力集中、应力峰值转移、临界锚固长度及锚固效率等问题仍感到困惑。为此，深坪锚杆试验在花岗岩残积黏性土层中按常规施工水平制作了23根足尺全黏结锚杆，部分锚杆埋设了分布式光纤，采用新型张拉设备进行荷载试验，结果表明：①在锚固体18 m长度范围内，全黏结锚杆极限抗拔承载力随长度近似线性增加，超过18 m后锚固效率逐渐降低；②锚固体前半段黏结应力尚未达到黏结强度就会向后半段传递，锚固体较短时先传递到锚杆底端再几乎全长增大至黏结强度，较长时前半段先达到黏结强度再向后传递到底端、后半段再接近或几乎达到黏结强度；③浆体拉应力沿轴向分布曲线可分为快速增加、减速增加、慢速减少、归零共4段；④锚固体复合刚度主要体现为锚筋刚度，计算锚固体复合模量时浆体不应采用弹性模量。关键词：深坪锚杆试验；分布式光纤；浆地界面；临界锚固长度；应力集中
第三系半成岩富水砂岩隧道水平高压旋喷桩加固机理及参数分析许劲松1, 3，徐 华*2, 4，张海涛2，王秋懿3，李宝华3（1. 同济大学土木工程学院，上海 200092；2. 成都理工大学环境与土木工程学院，四川成都 610059；3. 云南交投集团投资有限公司，云南昆明 650100；4. 四川省复杂地质TBM智能掘进与灾害防控工程技术研究中心，四川成都 610059)摘 要：第三系半成岩具备弱胶结、遇水软化等特征，隧道建设时易诱发涌水突泥和坍塌等地下地质灾害。依托云南临清高速公路王家寨隧道，结合现场地质条件与现有工程案例，采用水平高压旋喷桩对软弱围岩进行超前预加固。结合地基梁理论解析、数值模拟与现场监测方法，研究第三系半成岩水平高压旋喷桩加固机理及不同桩体参数对围岩加固效果的影响，并给出桩体参数建议范围，为类似工程提供参考。研究表明：旋喷桩加固后解析解与数值解的剪力与弯矩分布规律较为一致，在开挖未支护段桩体所受弯矩、剪力最大，最易发生断裂破坏；当围岩水压力在300 kPa时旋喷桩体最大拉应力达598.21 kPa，接近桩体极限抗拉强度，水压力小于300 kPa时水平旋喷桩能有效发挥梁、拱协同作用，拱棚效应与阻水效果显著，能将围岩压力传递给桩体后端及拱肩、边墙处，围岩沉降与地下水压得到有效控制，这与现场监测结果基本吻合；桩径、桩长、咬合厚度及搭接长度变化对桩体应力影响较大，影响程度为咬合厚度>桩长>搭接长度>桩径，建议在第三系半成岩富水砂岩隧道围岩水压力小于300 kPa进行超前预加固时，水平旋喷桩桩体参数范围为桩径65～70 cm、桩长10～13 m、咬合厚度25 cm、搭接长度3～4 m。关键词：第三系半成岩；水平高压旋喷桩；加固机理；现场监测；桩体参数分析
深部大采高综采面厚硬岩层-煤柱结构失稳诱冲机理研究张 翔1，朱斯陶*1,2，姜福兴1，刘金海1，朱权洁3，史先锋3，韩 刚4，魏晓虎5，曹京龙4，曲效成6（1. 北京科技大学土木与资源工程学院，北京 100083；2. 山东能源集团有限公司，山东济南 250014；3. 华北科技学院河北省矿井灾害防治重点实验室，河北 廊坊 101601；4. 中煤能源研究院有限责任公司，陕西 西安 710054；5. 鄂尔多斯市伊化矿业资源有限责任公司，内蒙古鄂尔多斯 017399；6. 北京安科兴业科技股份有限公司，北京 102200）摘 要：厚硬岩层-煤柱结构失稳诱发型冲击地压是鄂尔多斯深部矿区典型的冲击地压模式，其发生机理尚不清晰，以鄂尔多斯深部矿区某矿30202工作面为工程背景，采用理论分析、数值模拟、现场实测等方法，研究了深部大采高综采面厚硬岩层-煤柱结构失稳诱冲机理，得出结论：探讨了深部大采高综采面厚硬岩层-煤柱结构的空间运动特征，建立了厚硬岩层-煤柱结构的力学模型并推导了其失稳诱冲的工程判据。揭示了厚硬岩层-煤柱结构失稳诱冲机理：区段煤柱承载基础应力来源于面内厚硬岩层组和临侧采空区铰接加载岩层自重，当面内厚硬岩层达到强度极限时发生“W”型破断并传递附加应力，区段煤柱承载的叠加应力超过其破坏阈值后发生局部甚至整体失稳冲击。数值模拟发现区段煤柱承载应力随厚硬岩层组的破断运动发生阶段性突增现象，厚硬岩层组“W”型两次破断运动传递的载荷是工作面附近区段煤柱失稳冲击的主要应力来源，其中二次破断释放的能量远高于初次破断。设计并实施了深部大采高综采面厚硬岩层-煤柱结构失稳诱冲的控制体系，包括承载煤柱强卸载、扰动区域强支护和推进速度强管控，效果评价验证了防冲体系能够保障工作面安全回采。褚召祥1, 2, 王一鸣1, 李晓昭2, 3, 董凯军4, 顾晓滨4, 贾国圣5(1. 中国矿业大学力学与土木工程学院，江苏 徐州 221116；2. 深地工程智能建造与健康运维全国重点实验室，江苏 徐州 221116；3. 深地科学与工程云龙湖实验室，江苏 徐州 221116；4. 中国科学院广州能源研究所，广东 广州 510640；5. 西安交通大学人居学院，陕西 西安 710049)摘 要：借鉴细观力学均质化思想，采用热电类比-集总参数法，在细观尺度建立了固流两相（干燥或饱和）岩土热导率预测正三棱柱-准内切球单元结构(Unit cell)模型，并基于34组文献试验数据和238组模型预测数据进行了对比分析。研究结果表明：①正三棱柱-准内切球单元结构在克服球、圆柱单元结构固有的空间修正缺陷同时，相对立方体-准内切球单元结构（孔隙率0.035～0.473）孔隙率适用范围扩展至0~0.6，可覆盖大部分天然岩土介质孔隙率范围；②MATLAB数据可视化显示正三棱柱-准内切球单元结构模型预测热导率随孔隙率增大呈凹形降低，低孔隙率(< 0.2)岩土热导率预测结果偏低且趋向串联模型下限，高孔隙率（0.4～0.6）岩土热导率预测结果与试验测试值吻合度较高；③两相干燥状态下本模型相对其他单元结构模型预测效果更好，均方根误差RMSE和归一化均方根误差NRMSE最小，分别为0.89 W/m·K和31%；④考虑岩土孔隙水形态和含量，提出的正三棱柱-准内切球单元结构可扩展应用于固液气三相非饱和状态，并基于孔隙颗粒结构、孔隙水形态提出进化视角下固液气多相组分和多孔颗粒结构主导的岩土热导率预测关联式单元结构模型研究的新思路。关键词：岩土介质；表观热导率；孔隙率；关联式；演化韩 仲1，张 琳*1，丁鲁强2，邹维列1，冯怀平3，应镇谦1(1. 武汉大学土木建筑工程学院，湖北 武汉430072；2. 河北工业大学土木与交通学院,天津 300401；3. 石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室，河北石家庄 050043)摘 要：以黑龙江黏土为研究对象，按照3种不同的路径（干湿—冻融路径、冻融—干湿路径、交叉的干湿冻融路径）施加了温湿作用，对比分析了不同温湿路径下压实黏土的微观结构、土-水特性、累积塑性应变（εp）和回弹模量（MR）的演化规律。结果表明：①温湿作用后土体内宏观孔隙发育，微观孔隙收缩，持水能力降低，脱湿速率增大。多次温湿作用后，经不同温湿路径的试样具有相似的微观孔隙结构及土-水特性；②εp和MR在高含水率下对湿度变化（包括含水率w和吸力s）更敏感。冻融循环后，εp对湿度的敏感性显著增加，MR对湿度的敏感性显著降低；③温湿作用后土体的MR-s关系呈现非线性特征，MR-w关系呈现线性特征。长期温湿作用后，不同温湿路径对εp和MR的影响差异较小；④基于非饱和土力学原理建立模型，较好地预测了不同温湿路径下MR随湿度的变化规律。关键词：压实黏土；温湿路径；动力响应；土-水特性；微观结构(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. 大连理工大学建设工程学院工程抗震研究所，辽宁 大连 116024)摘 要：堆石料颗粒的延迟破碎是指颗粒受力一定时间后发生的破碎。给出颗粒延迟破碎时间是采用离散元法模拟堆石料流变进行定量分析的前提。从断裂力学出发，将颗粒内部缺陷概化为一币形裂纹，给出了颗粒瞬时破碎强度与裂纹半长的关系。将颗粒瞬时强度作为随机变量，采用Logistic函数描述其分布，并运用求解随机变量函数概率分布的方法，求出裂纹半长的概率分布。然后将颗粒岩石加工成板试样，通过双扭松弛试验，测量其亚临界裂纹扩展速度。在此基础上对颗粒裂纹扩展方程进行积分，得到裂纹贯通（即颗粒延迟破碎）的时间表达式。以裂纹半长为随机变量，求出颗粒延迟破碎时间的概率分布。云南红石岩堰塞坝工程白云岩颗粒的分析结果表明，在相同应力水平下，大颗粒延迟破碎时间长且离散性大，小颗粒延迟破碎时间短且离散性小。这与堆石料室内流变试验稳定快而现场堆石坝流变持续时间长的宏观现象相吻合。颗粒延迟破碎时间的给出为采用离散元模拟堆石料流变，提升堆石料流变本构模型，解决堆石料室内流变试验的时间尺寸效应奠定了基础。牛子豪1, 2，朱珍德3，阙相成3，谢兴华4，靳 锴1, 2(1. 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江 杭州 311122；2. 浙江华东岩土勘察设计研究院有限公司，浙江 杭州 310014；3. 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；4. 南京水利科学研究院岩土工程研究所，江苏 南京 210024)摘 要：随着以金沙江白鹤滩为代表的重大水电工程建设实践，掌握高围压、高水压为代表的复杂应力环境下工程岩体的力学及渗透性特征具有重要意义。以坝基岩体柱状节理玄武岩为研究对象，依据现场勘测数据及柱状节理岩体结构特征，制备了具有不同倾角β的四棱柱、六棱柱两种柱状节理相似材料模型试样，进一步开展真三轴应力-渗流耦合试验，试验结果表明：不同截面特征的柱状节理岩体均具有较强的渗透各向异性，不同加载阶段下的渗透系数k与β呈正相关性；在真三轴加载过程中，试样体积应变εV可作为k的有效表征参数，在体积压缩阶段k呈现较低水平，体积扩容阶段呈现快速增长趋势。试样最终破坏模式表现出3种典型形态，最危破坏模式为以节理面剪切滑移破坏为主的结构性破坏，主要出现于β为45°，60°试样中，因此在隧洞围岩及坝基岩体施工设计中应加强对该类岩体的侧向支护。关键词：柱状节理；真三轴应力-渗流耦合；各向异性；破坏模式(1. 同济大学土木工程防灾国家重点实验室，上海200092；2. 同济大学土木工程学院，上海 200092；3. 华东建筑设计研究院有限公司，上海 200002)摘 要：如何合理利用勘查资料进行准确的地质建模和逐级优化钻孔方案，对于降低勘查成本和提高地层数据收集效率具有十分重要的意义。由于岩土勘测初期钻孔数据通常十分稀少，而工程区域的地质结构可能随位置发生显著变化，这大大增加了钻孔设计的难度。CMC模型可以处理稀疏地质勘查数据，并且具有参数简单和理论简洁的优点，因此被广泛用在地质建模和地质不确定分析中。然而，已有的CMC模型无法用于复杂变化地层的钻孔设计，因为它们依赖全局的序列方向和Walther常数，可能导致对地质结构的错误估计。提出了一种基于局部耦合马尔科夫链模型（Local coupled Markov chain model，简称LCMC模型）进行额外钻孔优化的方法。该方法利用地质剖面钻孔数据的片段化处理、局部随机建模和多片段叠加的方式建立适应复杂变化地层的地质模型；使用基于LCMC模型生成的信息熵图定量评价地质单元的不确定性；基于柱平均信息熵曲线对额外钻孔的最佳位置进行逐步预测。研究结果表明，相比于传统方法，提出的方法可以实现更加合理高效的钻孔优化，增加倾角和方向发生变化的复杂地层的建模准确性，以及降低地质剖面模拟的不确定性。提出的方法为复杂变化地质区域的钻孔设计提供了一种有益的参考。关键词：局部化；CMC模型；Walther常数；钻孔优化；复杂地层
投影方向极值原理的三维滑动面应力合矢量极限平衡抗滑稳定计算理论模型(太原理工大学水利科学与工程学院，山西 太原 030024)摘 要：根据投影方向极值原理揭示的复杂滑动面切向应力合矢量非共线不平衡特征，且其滑动势能比在平衡研究投影方向具有极大、耗散方向势能极小，针对三维滑动面节点应力状态差异使微面内的切向滑动力与抗滑力作用方向存在微小差异，构建三维复杂滑动面切向应力合成矢量在投影-耗散正交极值方向的塑性极限平衡抗滑稳定计算理论模型。完成理论模型的三维拓展，并给出理论模型具体计算方法步骤。通过典型稳定算题的微面切向滑动力与抗滑力势能比极值特性曲线和计算极值点的吻合程度证明理论模型的合理可靠性。并且依典型算例探讨了有限元应力场影响因素的变化对理论模型解的敏感性。矢量理论模型是抗滑稳定力学基础理论创新性的研究成果，具有重大理论发展推进作用和工程实际使用经济价值。关键词：三维边坡；抗滑稳定；滑动势能；耗散势能；安全度涂兵雄1，魏 健1，贾金青2，俞 缙1，李志伟3, 4，蔡奇鹏1(1. 华侨大学福建省隧道与城市地下空间工程技术研究中心，福建 厦门 361021；2. 大连理工大学建设工程学院，辽宁 大连 116024；3. 福建省建筑科学研究院有限责任公司，福建 福州 350108；4. 福建省绿色建筑技术重点实验室，福建 福州 350108)摘 要：新型拉压复合型锚杆具有良好的锚固性能，在抗浮工程中优势明显并逐渐推广应用，但其荷载传递规律尚不明晰。基于此，针对已完成的现场试验，对拉压复合型锚杆的荷载传递机理开展了数值模拟研究。结果表明，拉压复合型锚杆筋体轴向拉力在承压锚固段保持不变，拉力传递至受拉锚固段后大幅降低，破坏时受拉承载系数略低于受拉长度系数。承压锚固段灌浆体受压，压应力向端头递减；受拉锚固段灌浆体受拉，拉应力先增大后减小，且最大拉应力显著低于全黏结型锚杆；优化拉压长度比，可以进一步减小受拉锚固段灌浆体受到的轴向拉应力。拉压复合型锚杆浆土界面剪应力在承载体处最大，向两侧减小；与全黏结型和压力型锚杆相比，相同拉力下，拉压复合型锚杆浆土界面剪应力显著减小，应力集中现象明显削弱，且分布更加均匀。关键词：拉压复合型锚杆；剪应力；受拉承载系数；受拉长度系数；协同破坏
土岩复合地层盾构地中对接法刀盘拆卸不完全拱压力计算摘 要：采用“相向掘进、地中对接、弃壳解体”的盾构地中对接法时，确保刀盘拆机后临空面稳定性是安全对接的关键。依托青岛盾构对接工程，通过COMSOL Multiphysics建立数值模型，基于主应力矢量流线偏转和各向应力变化确定盾构地中对接段压力拱主拱圈范围，并通过考虑大主应力不完全偏转和内摩擦角不完全调用推导上覆围岩压力计算公式。结果表明：盾构对接段沿隧道轴向的大主应力未见矢量流线成拱，沿隧道径向的成拱效应更为显著。由于拱顶存在松动区域，内边界并未与隧道上边沿重合，而是向上发展至拱顶一定高度，压力拱两侧边界倾斜向上，主拱圈整体呈现为盆状。对比不完全拱的大主应力实际偏转情况发现圆弧、线性、抛物线形拱迹线均高估了大主应力偏转角度，导致侧压力系数偏大，计算上覆围岩压力时偏于不安全，调用内摩擦角则随着距拱顶距离的减小而增大，通过数值模型计算和理论分析得出在压力拱作用下临空面荷载下降为初始围压的1/3。关键词：盾构对接；不完全拱；上覆压力；拱迹线；偏转顾 凯1, 2，张 博1，姜 霖1，王 勇1，施 斌1（1. 南京大学地球科学与工程学院自然资源部地裂缝地质灾害重点实验室，江苏南京 210023；2. 教育部关键地球物质循环前沿科学中心，江苏南京 210023）摘 要：土体水分迁移过程及其规律是岩土工程、地质工程等领域的重点研究内容之一，准确掌握土体含水率时空演化是开展上述研究的重要前提。基于分布式光纤温度感测技术（fiber optic distributed temperature sensing，FO-DTS），开展了原位测试，记录了浅地表（0～0.5 m）不同深度土体自然温度信息，基于半通滤波算法提取振幅、相位信息，结合一维瞬态热传递方程解析解提出了土体含水率估算的新方法。研究结果表明：①基于FO-DTS的高时空分辨率温度信息能够有效估算浅表土体不同深度的含水率；②该方法能够反映复杂天气变化条件下（阴、晴、雨、寒潮等）浅表土体含水率的复杂响应；③降水事件对浅表土体含水率的影响程度随着深度衰减，土体含水率的变化具有一定的滞后性。利用分布式光纤温度感测技术实现基于自然温度信息的含水率估算新方法具有高空间分辨率、易拓展、低能耗的特点，可实现0～10 km内多尺度浅地表含水率快速估算，对浅地表-大气相互作用、地质和岩土工程防灾减灾具有重要意义。关键词：FO-DTS；自然温度信息；土体含水率；多尺度朱俊高1，陈 鸽*1，王 涛1，夏 勇2，彭文明2，罗启迅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. 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都 610072)摘 要：研制了一种适用于细粒土的新型叠片式单剪仪。该单剪仪试样室采用若干内部尺寸长×宽为100 mm×40 mm的回字形叠片，有效地减小了常规圆形叠环式单剪仪压力室剪切时试样侧倾、受力严重不均的问题。销钉式变形控制杆能使试样剪切变形均匀，叠片试样室外围的导向侧板控制了剪力的方向性，新型的杠杆支点结构有效解决杠杆倾斜时加载杆力传递变化的问题。该单剪仪结构稳定、易于操作，集应力/应变控制式功能于一身，可实现对细粒土的均匀剪切。基于该单剪仪对某黏土进行了抗剪强度和剪切蠕变试验，分析了黏土的抗剪强度参数和剪切蠕变规律，初步验证了该单剪仪的优良工作性能。关键词：单剪仪；应力/应变控制；均匀剪切；细粒土；蠕变试验；抗剪强度
基于ST-CNN的脉冲型地震动与脉冲周期融合识别方法禹海涛1, 2，朱晨阳2, 3, 傅大宝3，许乃星3，卢哲超3，蔡辉腾4（1. 同济大学土木工程防灾减灾全国重点实验室，上海 200092；2. 同济大学土木工程学院地下建筑与工程系，上海 200092；3. 福州市可持续发展城市研究院有限公司，福建福州 350100；4. 福建省地震局，福建福州 350003）摘 要：如何快速准确地识别脉冲型地震动是困扰学术界和工程界的关键难题，定量识别方法虽然能够克服人工识别的经验性限制，但是传统定量识别方法存在识别结果不一致、适用范围不广泛、难以同时识别脉冲周期或识别的脉冲周期部分情况下差异明显等问题。为此建立了一种问题针对性融合学习规则并结合卷积神经网络（CNN），开发出了一种新的脉冲型地震动与脉冲周期同步识别方法。该学习规则通过对基于不同识别原理的多个传统典型识别方法进行融合学习并采用全球范围的30000条任意方向地震动数据进行训练和验证，摒弃了以往繁琐的人工标记过程并得到了3个问题针对性识别模型，分别命名为Strict识别模型、General识别模型以及TP识别模型。除此之外，为解决地震动时序输入信息不足从而导致模型泛化能力较弱的问题，对CNN的输入结构进行了优化增强，提出了ST-CNN模型。其引入了S变换层以将地震动时序变换至时频，从而增加了频域分布信息并进一步提高了识别精度。结果表明：Strict识别模型能严格区分脉冲型与非脉冲型地震动，识别结果得到已有方法的一致认可；General识别模型的识别能力更强，适用范围更加广泛；TP识别模型识别的脉冲周期更加准确，并可与前述识别模型并用以同步输出识别结果。提出的问题针对性融合学习规则还可推广至其他工程领域与其他机器学习模型，建立的识别方法可为脉冲型地震动研究提供科学指导。关键词：脉冲型地震动；脉冲周期；识别方法；卷积神经网络；S变换
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