土力学的连续性假设及其在建模中的应用

陈正汉1，苗强强2, 3，郭  楠4，张  昭5

(1. 陆军勤务学院军事设施系，重庆 401311；2. 西北民族大学土木工程学院，甘肃 兰州 730030；3. 甘肃省绿色工程材料与低碳建造重点实验室，甘肃 兰州 730030；4. 兰州理工大学土木工程学院，甘肃 兰州 730050；5. 西安理工大学岩土工程研究所，陕西 西安 710048)

摘  要：为了弥补土力学中缺失连续性假设这一重要理论缺陷，在对多个学科中的连续性概念进行系统地梳理考究的基础上，提出了土力学中连续性假设的恰当表述，进而厘清了土的本构模型的概念、种类、属性和建模思路。研究结果表明：连续介质力学和多孔介质流体动力学的连续性假设为土力学的连续性假设提供了有益参考，但都有一定的缺陷；用混合物理论的观点和方法描述土的连续性比较合适，且可以避开在定义孔隙率时遇到的困扰；“连续”是一个相对的概念，当外部特征尺寸远大于介质内部特征尺寸时，就可以把研究对象看作连续介质；现有土的各种本构模型均以连续介质力学为基础，总体上属于唯象模型。阐明了本构关系的概念、种类和建模思路：本构关系是物质宏观性质的数学模型；土的本构模型包括持水、渗水、渗气、传热、屈服、变形、强度、细观结构演化、热力学效应、相变规律等多方面的内容，而不仅限于应力-应变关系；土的本构关系的研究应针对具体土类，抓住主要影响因素，建立解决主要问题的数学模型。

关键词：连续性假设；连续介质力学；多孔介质流体动力学；混合物理论；本构模型；建模思路

高渗透砂层含核桃壳泥浆特性及渗透成膜试验研究

王  媛1, 刘  韬2，刘四进3，董  琪*1，李敏康2

(1. 河海大学水利水电学院，江苏 南京 210003；2. 河海大学土木与交通学院，江苏 南京 210003；3. 中铁十四局集团有限公司，山东 济南 250000)

摘  要：泥水盾构在高渗透地层带压开舱时常遇到泥浆漏失及泥膜闭气性不足导致的开挖面失稳问题。由于颗粒密度大、界面结合性弱，传统的含砂泥浆分散稳定性较差，成膜质量欠佳。提出了一种以轻质有机材料核桃壳为添加颗粒的新型盾构泥浆，为了研究该泥浆在高渗透地层的成膜及闭气效果，自主研发了泥浆渗透-成膜-闭气的全过程试验系统，开展了含核桃壳泥浆的流变、渗透成膜及泥膜闭气特性测试试验，分析了核桃壳改善成膜质量的作用机理。结果表明：核桃壳与膨润土泥浆的匹配性较好，可明显提高泥浆的胶体率和分散稳定性，同时保证了较高的凝胶强度和良好的流动性。与含砂泥浆相比，核桃壳颗粒的增稠效果和颗粒间的软接触模式使高渗透地层的泥浆成膜更容易，泥膜致密性和耐高气压能力也有明显提升。

关键词：盾构泥浆；特性；核桃壳；颗粒堵漏；高渗透地层

基于构造滑面正应力分布的岩质边坡三维极限平衡法与应用

卢坤林1，梅一帆1，王林飞2，贾森林1，秦  涛1，朱大勇3

（1. 合肥工业大学土木与水利学院，安徽 合肥 230009；2. 中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司金属矿山安全与健康国家重点实验室，安徽 马鞍山 243000；3. 浙大宁波理工学院土木建筑工程学院，浙江 宁波 315100）

摘  要：开展岩质边坡三维稳定性分析方法研究具有重要的理论意义和工程应用前景。常规的等效Mohr-Coulomb强度参数来分析岩质边坡的稳定性，不能准确反映岩体材料强度包线呈非线性分布的特征，计算结果偏于保守。建议了一种逐点等效Mohr-Coulomb强度参数替代常规的等效Mohr-Coulomb强度参数，通过构造滑面上的正应力分布，滑面上各点的等效黏聚力和等效内摩擦角则随着滑面正应力分布而逐点变化。在此基础上，将逐点等效Mohr-Coulomb强度参数方法和基于滑面正应力修正的极限平衡法相结合，提出了一种基于构造滑面正应力分布的岩质边坡三维稳定性分析方法。算例表明该方法计算结果与已有方法相印证，适用于任意空间滑面形态。与常规等效Mohr-Coulomb强度参数相比，该方法得到稳定性系数显著偏低。进一步将该方法应用于某露天矿边坡的整体稳定性评价，效果理想，并被工程单位所采纳。该方法结果可靠，计算过程简单且易于编程，可为岩质边坡工程稳定性评价提供理论参考。

关键词：岩质边坡；三维稳定性；极限平衡；稳定性系数；Hoek-Brown强度准则；逐点等效Mohr-Coulomb强度

考虑饱和砂土液化阶段性特征的触变性流体本构模型

王志华1, 2，纪展鹏1, 2，衣睿博1, 2，张鑫磊*1, 2，高洪梅1, 2，刘  璐1, 2

(1. 南京工业大学城市地下空间研究中心，江苏 南京 211816；2. 南京工业大学岩土工程研究所，江苏 南京 211816)

摘  要：合理评价循环荷载作用下饱和砂土的液化过程及性质演变规律，是解决液化砂土大变形问题的关键。通过饱和砂土不排水循环三轴试验，分析了饱和中密南京细砂液化阶段性特征，引入Gompertz函数来描述表观黏度与孔压比之间的关系，提出了一种修正的孔压触变性流体模型，并验证了模型的合理性。①饱和砂土液化过程具有明显的阶段性特征，根据孔压比增长速率可分为固态土体阶段、固液相变阶段、触变性流体阶段和稳定性流体阶段，并基于其他学者的试验结果验证了四阶段特性及阶段划分方法的适用性。②采用Gompertz函数代替线性函数来描述表观黏度与孔压比之间的关系，并利用不同的破坏速率参数c来表征循环荷载作用下饱和砂土的不同阶段，提出了考虑液化阶段性特征的修正孔压触变性流体模型，为解决地震液化问题提供了一种新的统一方法。

关键词：南京饱和细砂；砂土液化；孔压比；增长速率；液化阶段性；孔压触变性流体模型

高放废物处置库二维轴对称温度场模型构建及应用研究

周祥运1，孙德安*2，许  迅2，彭  帆3

（1. 南京工程学院土木工程与智慧管理研究所，江苏 南京 211167；2. 上海大学力学与工程科学学院，上海 200444；3. 衢州学院建筑工程学院，浙江 衢州 324000）

摘  要：高放废物处置库温度场长期演化特征是处置库缓冲层安全性能评估和设计、处置容器空间优化布局的重要依据之一。建立了处置单元二维轴对称双层热分析模型，以揭示处置库多重屏障系统近场温度演化规律。对传热控制方程应用拉普拉斯和有限傅里叶正弦变换，得到缓冲层和围岩层温度的拉普拉斯域解，借助Crump方法对拉普拉斯域解进行数值反演获得对应的时域解；通过与线热源解和数值解的对比验证了模型的正确性，分析了处置单元近场多屏障系统温度场的时空分布特征，探讨了不同参数对缓冲层峰值温度的影响；借助模型半解析解确定最小处置容器间距以及对原位试验结果进行预测。结果表明：①与线热源解相比，模型半解析解可以更准确地模拟缓冲层温度变化；②当处置隧道间距超过40 m时，其对缓冲层峰值温度影响较小；③在处置隧道间距取40 m时，最小处置容器间距为7.7 m；④模型半解析解可以较好地预测原位试验结果。

关键词：高放废物处置库；多屏障系统；热分析模型；峰值温度；处置容器间距

PHD疏浚淤泥堆场大应变非线性固结分析

潘  毅，李传勋

（江苏大学土木工程与力学学院，江苏 镇江 212013）

摘  要：已有的工程实践和室内模型试验均表明铺设水平排水板(Prefabricated Horizontal Drains, PHDs)可有效加快疏浚淤泥的固结。但目前自重作用下能全面反映疏浚淤泥特性的PHD处理疏浚淤泥堆场的大应变固结理论尚缺乏系统性研究。针对底层铺设PHD的疏浚淤泥堆场具有平面渗流、竖向应变的特点，基于Gibson大应变固结理论，考虑疏浚淤泥的非线性压缩和渗透特性，建立PHD处理的疏浚淤泥堆场大应变非线性固结模型，并应用有限差分法获得该模型的解答。通过与疏浚淤泥自重作用下未设置PHD的大应变固结模型解答开展对比分析，验证了PHD处理疏浚淤泥堆场大应变非线性固结模型及其解答的可靠性。在此基础上，分析了不同影响因素对疏浚淤泥堆场大应变固结的影响。分析发现：铺设率达到一定值后就可达到与底部完全透水边界相同的固结速率，且该值随堆放高度的增加而曲线减小；堆放高度分别为1，5 m时，PHD最佳铺设率分别约为50%，27%；堆放高度对PHD处理堆场的固结速率影响较大，可通过增设PHD层数以加快堆场的固结速率；淤泥压缩指数一定时，固结速率随渗透指数的增大而增大；渗透指数保持不变时，固结速率随压缩指数的增大而减小。

关键词：水平排水板；疏浚淤泥；大应变；自重固结；非线性固结

关键词：能源桩；能源地下结构工程；承载性状；弹性分析；热力耦合

混凝土面板与堆石料接触面模型及其应用

傅中志1, 2, 王立安1, 陈锦祎1, 张意江1, 2

（1. 南京水利科学研究院，江苏 南京 210029；2. 水利部水库大坝安全重点实验室，江苏 南京 210024）

摘  要：混凝土面板是面板坝防渗安全的生命线，其应力变形特性主要取决于坝体堆石料的应力变形特性及面板与堆石料之间的接触特性。在面板坝的应力变形计算中，通常采用接触面模型模拟面板与堆石料之间的荷载传递机制，因此接触面模型是否合理，直接影响到面板应力变形计算结果的可靠性。分析了传统双曲线接触面模型存在的不足，提出了一个考虑双向剪切耦合效应，且符合强度准则和标架无差异原则的接触面本构模型，该模型参数少，数值实现方便，可以定性地模拟出实际面板坝工程中出现的混凝土挤压破坏区域。

关键词：混凝土面板坝；接触面；本构模型；应力变形

隧道围岩最大可移动块体求解及其应用

张敏思1, 2，杨  勇1, 2，王述红*2，查文华1

（1. 东华理工大学江西省地质环境与地下空间工程研究中心，江西 南昌 330013；2. 东北大学资源与土木工程学院，辽宁 沈阳 110819）

摘  要：由于结构面的隐蔽性，目前的勘察技术无法精确获取每条结构面的定位及力学参数，仅能根据出露情况获取产状信息。而结构面的定位是求解块体的关键因素，因此有必要考虑不同定位情况下结构面与开挖面的所有组合，并找到最不利情况，为工程开挖提供预测及评价。在构建节理锥的基础上，提出了一种投影平移法，实现了任意柱状开挖面上最大可移动区域的求解。在此基础上，采用离散-切割-组合方法重构了曲面块体。首先，设置一组放射状虚拟结构面对锥形块体进行切割，完成块体的单元离散；其次，在面单元分类的基础上提出了曲面切割单元的详细算法。最后对切割后的单元进行分类组合，实现了曲面块体的重构。基于VC++和OpenGL开发了三维可视化程序，通过算例和工程实例验证了算法的精度、适用性及鲁棒性。最大可移动块体程序可用于隧道走向的选择，为工程设计提供依据。

关键词：块体理论；最大关键块体；隧道工程；节理岩体

考虑超载和纵坡效应的隧道开挖面破坏分析

杨  峰1，高益康1，秦傲韩1，宋智慧2，赵炼恒*1

（1. 中南大学土木工程学院，湖南 长沙 410075；2. 湖北瑞立德科技有限公司，湖北 武汉 430051）

摘  要：针对地表超载和纵向坡度影响下的隧道开挖面稳定性问题，提出源于构造破坏机制的初始三角形网格更新策略，应用刚体平动运动单元上限分析（UB-RTME）方法开展非线性规划运算，获得地表临界超载系数σs/c图表与滑移线网破坏模式。结果表明：①以网格更新得到的UB-RTME滑移线网与Optum G2自适应加密网格，均可反映隧道开挖面破坏影响范围及承载关键区域，且UB-RTME以有效间断线及单元速度确定破坏范围，可揭示相对破坏范围S/D2定量数据及滑移线网破坏形态与影响因素的关联规律。②临界超载系数σs/c随纵向坡度角θ增大而显著降低，随埋深比C/D增大而增大，随重度系数γD/c增大而不断减小，随内摩擦角ϕ增大而非线性增大。③对于C/D和ϕ数值较大的情况，网格密度将显著影响UB-RTME运算得到的σs/c数值解精度；网格密度增加后，σs/c计算结果精度显著提高，且体现破坏特征的网状滑移线变得更加光滑。

关键词：地表超载；纵向坡度；隧道开挖面；稳定性分析；网格更新；破坏模式；滑移线网

高面膜堆石坝周边缝处PVC-P土工膜渗透机理

张宪雷1，马仲阳2，刘贺松1

（1. 华北水利水电大学水利学院，河南 郑州 450045；2. 河南水利与环境职业学院水利工程系，河南 郑州 450008）

摘  要：高面膜堆石坝坝面PVC-P土工膜防渗结构表现优越，差异位移致使周边缝处防渗结构中PVC-P土工膜处于大延伸率状态，是防渗体系的薄弱环节。针对变形态PVC-P土工膜防渗性能是否满足运行期工程技术要求，选用自主研制的变形态土工膜渗透试验仪展开了多组延伸率试样渗透性能试验研究，利用低场核磁共振技术探究了变形态PVC-P土工膜微观渗透演变机理。结果表明：变形态PVC-P土工膜防渗性能衰减，渗透系数随延伸率的增加而增大；延伸率的增长使得膜内孔喉发育、含量增加及孔喉连通性增强，这是防渗性能衰减的本质原因。尽管研究成果表明变形态PVC-P土工膜仍具有较低的渗透系数，但高面膜堆石坝周边缝处PVC-P土工膜拉伸变形复杂，可能存在局部损伤或破损情况，建议采取工程技术措施降低其延伸率，以延长服役周期。

关键词：高面膜堆石坝；PVC-P土工膜；防渗性能；低场核磁共振；T2特征谱

干湿循环下EICP联合黄原胶加固钙质粉土劣化特性试验研究

付贵永1，肖  杨1, 2, 3，史金权*1, 2, 3，周  航1, 2, 3，刘汉龙1, 2, 3 

（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；3. 库区环境地质灾害防治国家地方联合工程研究中心，重庆 400045）

摘  要：生物聚合物（BP）是近年来一种新兴的环境友好型土体加固生物材料，然而因其具有水溶性，BP固化土在循环浸水工况下强度逐渐劣化。因此，提高BP加固土的耐侵水性十分重要。通过植物脲酶诱导碳酸钙沉（EICP）联合黄原胶（XG）对南海钙质粉土进行加固，对不同干湿循环次数下的固化粉土进行一系列物理，力学和微观分析测试。研究结果表明：随着黄原胶含量和EICP反应液浓度的增加，黄原胶（XG）固化土和联合（XG-EICP）固化土的无侧限抗压强度提升显著；随着干湿循环次数的增加，黄原胶固化土的强度降幅大于联合固化土，联合固化土具有更优的抗干湿循环特性。EICP和XG-EICP溶液试验结果表明：XG在EICP溶液中可以生成不溶于水的凝胶状沉淀，且粘连在XG-EICP沉淀上的碳酸钙颗粒较其纯EICP生成得碳酸钙颗粒体积更大。试验验证了植物脲酶诱导碳酸钙沉淀提高生物聚合物固化土抗干湿循环侵蚀的可行性，有望为海洋土加固提供新的思路与方法。

关键词：黄原胶；EICP；无侧限抗压强度；剪切波速；干湿循环 

原位激发微生物矿化处理铅污染土的工程特性与环境安全性研究

张  宇1，张  庆1，王逸杰2，蔡国军3，董晓强4，杜延军1，蒋宁俊*1

（1. 东南大学岩土工程研究所，江苏 南京 211189；2. 香港理工大学土木及环境工程学系，香港 999077；3. 安徽建筑大学土木工程学院，安徽 合肥 230009；4. 太原理工大学土木工程学院，山西 太原 030024）

摘  要：随着城市化进程的加速，重金属污染场地的修复、开发和再利用日益受到社会关注。以典型重金属污染物铅为研究对象，利用原位激发微生物矿化方法探究了铅浓度对土壤酸碱度、活菌数以及尿素和铵根浓度等细菌活性指标的影响，通过测试固化土的无侧限抗压强度、渗透系数和毒性浸出浓度，评估了铅污染土的固化效果。结果表明，原位激发方法可以实现低铅浓度污染土中脲酶菌的富集，激发7 d后土中活菌数最高可达到109 CFU/g数量级，但高浓度的铅污染物将显著抑制微生物的生长与活性。原位激发MICP处理铅污染土的强度和防渗性均随固化时间呈增长趋势，其中40 mM铅污染土固化14 d的强度大幅提高，渗透系数可降低至6.5×10-6 m/s。铅的浸出浓度随固化时间均不断降低，低铅浓度污染土固化14 d后在中性或弱酸性环境下的浸出浓度可低于0.1 mg/L。根据固化铅污染土的工程特性与环境安全性试验结果，结合环境扫描电镜（SEM）、能谱分析（EDS）、X射线衍射（XRD）和微生物16 s全基因组重测序等手段，揭示了原位激发微生物矿化处理铅污染土的固化机理。

关键词：原位激发；微生物诱导碳酸钙沉淀；铅污染土；工程特性；环境安全性

基于能量法的海洋黏土循环破坏准则试验研究

肖  兴1，吉东伟1，吴  琪*1, 2，李元曦3，陈国兴1, 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. 中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司，广东 广州 510663）

摘  要：海洋黏土循环强度的合理确定对确保海洋结构物全寿命服役期的稳定性有重要意义。针对不同塑性指数IP长江口原状海洋黏土，开展了不同循环应力比CSR条件下的常体积循环单剪试验，结合能量法探究了原状海洋黏土的循环破坏准则。研究结果表明：原状海洋黏土存在门槛循环应力比CSRth，当CSR<CSRth时，单圈能量耗散Wi只在较小范围内线性发展，土体不会发生循环破坏；当CSR>CSRth时，Wi随循环振次N的发展曲线因土体结构的严重破坏而出现突变点，并以该点作为破坏点确定了破坏振次Nf和破坏双幅剪应变 ；长江口原状海洋黏土的CSRth随IP增大增长呈现幂函数关系。随着CSR和 的增大，Wi和 均逐渐增大，Nf逐渐减小。 /IP1.5 -CSR-CSRth的数据点分布在一条较窄的范围内，且 /IP1.5随CSR-CSRth增长服从线性函数关系，提出了适用于不同海域原状海洋黏土 的评价方法。

关键词：海洋黏土；循环单剪试验；能量耗散；循环强度；循环破坏准则

基于精确缩尺和粗粒化的颗粒材料FDEM模拟方法

汪泾周1，马  刚*1, 2, 3，赵婷婷4，张文宇1，胡锦方2，周  伟1, 2, 3

（1. 武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室，湖北 武汉 430072；2. 武汉大学水工程科学研究院，湖北 武汉 430072；3. 武汉大学水工岩石力学教育部重点实验室，湖北 武汉 430072；4. 太原理工大学机械与运载工程学院，山西 太原 030024)

摘  要：颗粒材料具有非连续、离散性等特征，在进行数值模拟时面临着较大的计算压力。通过将精确缩尺准则和粗粒化方法引入到连续-离散耦合（combined finite-discrete element method, FDEM）方法中，旨在为加速基于FDEM的颗粒材料数值模拟提供一种解决方案。基于精确缩尺和粗粒化等理论，推导了FDEM中应遵循的精确缩尺准则，在此基础上分别进行了等粒径颗粒体系及二元颗粒体系的三轴剪切数值试验。试验结果表明，在未引入精确缩尺准则时，粗粒化模型表现的力学响应特征会发生改变，结果出现失真，因此必须对粗粒化模型参数进行修正。引入精确缩尺准则后，粗粒化模型的力学响应特征会得到补正。试验结果论证了FDEM引入精确缩尺准则和粗粒化方法的有效性，即能在近似原始颗粒体系的条件下大幅度提升采用FDEM进行颗粒材料数值模拟的计算效率。基于数值试验结果进行了宏细观力学分析，宏观应力变形和细观接触力相互映证，揭示了精确缩尺和粗粒化方法的细观力学机理。

关键词：颗粒材料；连续-离散耦合分析方法；精确缩尺；粗粒化；计算效率

上海超深基坑地下连续墙的空间变形特性实测分析

李泽文1, 谭  勇1, 2, 廖少明*1, 2, 李志义3, 李  航1, 4

（1. 同济大学土木工程学院，上海 200092；2. 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室，上海 200092；3. 上海城建市政工程(集团)有限公司，上海 200065；4. 中国建筑第八工程局有限公司，广东 深圳 518000)

摘  要：基于大量现场实测数据，对上海城区某大型通道工程超深基坑在开挖和降水耦合作用下地下连续墙的空间变形特性及规律进行了详细分析与研究。结果表明：①当基坑长深比、长宽比较小时，受坑角效应影响，地下连续墙变形呈现显著的三维效应，且局部出现较大横向挠曲，其中靠近坑角两侧的局部挠跨比大于中部，靠近坑角两侧的横向挠跨比平均值约为（0.32～0.56）δh/He，跨中位置横向挠跨比平均值约为（0.15～0.23）δh/He；②地下连续墙最大侧移δhm随着开挖深度H的增加而呈非线性变化，特别地当开挖深度H超过12 m之后，其变化率明显增加；③大幅度坑内超前预降水的卸荷效应会造成地下连续墙先期变形显著增加，并导致后续累计变形的大幅增加，受此影响，基坑开挖期间地下连续墙最大侧移及竖向变形分别为0.7%He，0.1%He（回弹），坑中立柱回弹变形最大为0.2%He，约为地下墙回弹的两倍，各变形量均显著大于上海地铁标准车站基坑（深度16～20 m）的实测统计数据。因此，在超深基坑施工过程中应尽量采用分步降水方式，避免一次性预降水。

关键词：深基坑；地下连续墙；坑角效应；挠跨比；超前预降水

基于非傅里叶定律的近场动力学热力耦合模型及花岗岩热损伤破裂模拟

周露明1, 2，朱珍德1, 2，谢兴华3，吕茂淋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 210029；2. 河海大学江苏省岩土工程技术工程研究中心，江苏 南京 210029；3. 南京水利科学研究院水灾害防御全国重点实验室，江苏 南京 210029)

摘  要：研究岩石的热损伤破裂特征对于地热开采等工程具有重要意义。在传统常规态基近场动力学理论框架内，通过引入双相滞后（DPL）模型，提出了基于非傅里叶热传导定律推导得到的热力耦合模型。通过平板瞬态热传导问题及Lac du Bonnet（LdB）花岗岩的热损伤破裂试验对模型进行了验证。分析了温度梯度弛豫时间和热流弛豫时间对岩石热损伤破裂特征的影响。结果表明：近场动力学热力耦合模型模拟结果很好地反映了LdB花岗岩的热损伤破裂特征及温度分布的不连续性；温度梯度弛豫时间对热传导起促进作用，试件热损伤破裂程度随温度梯度弛豫时间的增加而增大，随热流弛豫时间的增加而减小。研究为深入理解岩石的热损伤破裂行为、优化地热能开采工程提供了有益的探索。

关键词：花岗岩；近场动力学；热损伤破裂；热力耦合；热弛豫时间

软黏土地层盾构隧道底部注浆抬升量计算方法

孟凡衍1, 2, 3，贾  琪1, 2, 3，陈仁朋*1, 2, 3，陈  曈1, 2, 3，程红战1, 2, 3

（1. 湖南大学土木工程学院，湖南 长沙 410082；2. 地下空间开发先进技术与智能装备湖南省工程研究中心，湖南 长沙 410082；3. 建筑安全与节能教育部重点实验室，湖南 长沙 410082）

摘  要：下部地层注浆是盾构隧道过大沉降的常用治理措施。结构性软黏土地层中注浆引起的超孔压在注浆后持续消散，导致隧道抬升后因地层固结而发生沉降，进而降低隧道抬升效率。为预测下方地层注浆引起的盾构隧道纵向变形，提出了考虑土体结构性的盾构隧道底部注浆抬升量—沉降量两阶段计算方法。应用于宁波地铁2号线注浆抬升案例，隧道抬升效率计算值约51%，与同为软黏土地层的上海地铁2号线某区间盾构隧道实测抬升效率非常接近。此外，针对注浆参数、地层参数与隧道参数开展了参数分析，结果表明：隧道最终抬升量及抬升效率与土体基床系数、注浆体积呈正相关，与地层屈服应力成负相关；随埋深比增大，注浆区域隧道最终抬升量减小，而抬升效率变化甚微。计算方法可以为软黏土地层运营盾构隧道注浆抬升设计提供理论支撑。

关键词：结构性黏土；注浆；隧道抬升；超孔压消散；固结沉降

工业固废-水泥固化腐殖土的力学响应和微观机制

金佳旭1，秦志发1, 2, 3, 4，刘  磊*2, 3, 4，万  勇2, 3, 4，王  静2, 3, 4，左胜浩5

(1. 辽宁工程技术大学土木工程学院，辽宁 阜新 123000；2. 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；3. 中国科学院武汉岩土力学研究所-香港理工大学固体废弃物科学联合实验室，湖北 武汉 430071；4. 中国科学院武汉岩土力学研究所污染泥土科学与工程湖北省重点实验室，湖北 武汉 430071；5. 黄河实验室（郑州大学），河南 郑州 450001)

摘  要：为了推动腐殖土在岩土工程领域的资源化利用，采用工业固废（包括生物质飞灰、电石渣和磷石膏）协同水泥对腐殖土进行固化处理。以中国广东省某陈旧型简易垃圾填埋场开采的腐殖土为研究对象，通过常规三轴试验、干湿和冻融循环试验、扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、傅立叶红外光谱（FTIR）和压汞（MIP）测试探究了工业固废-水泥固化腐殖土的三维力学特性、耐久性能及微观机制。试验结果表明：随着Po-b（即工业固废替代水泥的比率）的增加，试样偏应力与轴向应变的关系逐渐由应变软化向应变硬化过渡。三元工业固废的适当掺入（Po-b为25%～50%）有利于减缓干湿循环作用下工业固废-水泥固化腐殖土试样的劣化速率，而纯水泥固化腐殖土试样表现出相对优异的极限偏应力和抗冻性。微观结构分析表明大量钙矾石晶体和C―(A)―S―H凝胶等产物增强了腐殖土颗粒之间的黏结，同时填充了微观孔隙。研究结果可为垃圾填埋场开采的腐殖土修复及再利用提供理论依据。

关键词：腐殖土；固化/稳定化；生物质飞灰；三轴试验；微观机制

单向与多层互剪搅拌桩性能模型试验对比研究

葛春巍1, 2，刘  钟*1, 2, 3，兰  伟1, 2，杨宁晔1, 2，文  磊1, 2，周  洁4, 5

(1. 浙江坤德创新岩土工程有限公司，浙江 宁波 315100；2. 坤德智慧岩土技术研究院，浙江 宁波 315100；3. 中冶集团中冶建筑研究总院有限公司，北京 100088；4. 同济大学地下建筑与工程系，上海 200092；5. 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室，上海 200092）

摘  要：利用自研单向与多层互剪搅拌桩模型钻机，对传统DSM桩与新型CS-DSM桩的工艺因素及成桩质量进行了模型试验对比研究，探索了水泥掺量和单位桩长搅拌次数T对两类搅拌桩成桩均匀性与桩身强度的影响。试验结果证实CS-DSM桩的表观均匀性和桩身连续性明显好于DSM桩，在T值相同条件下，两者平均桩身强度比Rs为1.41～6.4，且Rs随着搅拌次数T增加而呈指数趋势降低，24组模型试验结果还揭示出DSM桩与CS-DSM桩在UCS-T之间的本质联系。提出的DSM桩与CS-DSM桩的T值和UCS值的计算方法，可以指导搅拌桩施工参数合理选取以实现桩身设计强度目标。通过DSM工法与CS-DSM工法的试验对比研究获得的两类桩的桩身质量差异性结果，能够为高质量的CS-DSM桩工艺控制原则和质量保障体系提供试验依据。

关键词：搅拌桩；多层互剪搅拌桩；CS-DSM工法；搅拌次数；桩身均匀性和抗压强度

新型EICP注浆固化砂质黏性紫色土力学性能试验研究

黎桉君，刘  鹏，张  静，汪时机*，李  贤，梅立奎，牛作鹏

（西南大学工程技术学院，重庆 400715）

摘  要：紫色土广泛分布于中国三峡库区，受极端环境与气候影响，土体结构和力学性能退化严重，可采用生物矿化技术（MICP/EICP）进行加固处理，然而紫色土呈砂质黏性，渗透性弱，传统方法的固化效果有限，为此，引入一种单相低pH负压注浆的新型EICP技术。通过表面硬度、无侧限抗压强度、碳酸钙含量、SEM和XRD测试对比分析预拌合、单相低pH注浆、双相低pH负压注浆和单相低pH负压注浆法的固化效果，结果表明：50 g/L脲酶浓度和1.2 mol/L胶结液浓度为EICP注浆固化紫色土的最适浓度；单相低pH负压注浆法可使表面硬度增加9.1%，对无侧限抗压强度和刚度的提升达到84.44%，144.37%，且能够明显提高碳酸钙含量和胶结均匀性，在4种固化方法中效果最优。结果表明新型EICP单相低pH负压注浆法对砂质黏性紫色土力学性能的改善是有效的，在细粒土加固方面具有潜在应用价值。

关键词：脲酶诱导碳酸钙沉积（EICP）；脲酶浓度；固化方法；无侧限抗压强度；胶结均匀性

深部采煤深孔爆破技术防控强矿震机制研究

张  全1, 2，邹俊鹏*1，吴坤波1，焦玉勇1，蒋宇静2，王  超3，闫宪洋3

(1. 中国地质大学（武汉）工程学院，湖北 武汉 430074；2. 长崎大学工学研究科，长崎 8528051；3. 兖矿能源集团股份有限公司，山东 济宁 273500)

摘  要：中国华东、东北、华北大部分煤矿已进入600 m以下深度开采，矿震等动力灾害屡有发生，严重制约了煤矿安全、绿色、高效生产。针对中国深部煤矿厚硬顶板下开采矿震频发问题，以东滩煤矿为例，采用现场监测、理论分析和数值模拟等方法，详细阐述了深孔爆破顶板卸压前后强矿震空间分布特征，研究了深孔爆破技术预裂顶板机制、对采动中覆岩活动影响及防控矿震的效果。研究发现深孔爆破技术可有效弱化或断裂上覆厚硬岩层，释放上覆岩层积聚的应变能，减少大能量矿震的风险。基于爆炸荷载作用下岩石破坏区理论分析计算出了深孔爆破岩石破碎区、裂隙区和有效破坏范围，并结合工作面支架阻力监测，发现深孔爆破技术可主动调控矿山压力，避免了强矿压显现。建立了含四次深孔爆破的煤层开采全过程数值模型，分析了深孔爆破前后覆岩应力及位移演化特征，揭示了深孔爆破对采动中覆岩活动影响机制。深孔爆破断顶卸压技术能够有效弱化煤层顶板、降低顶板来压强度、增大覆岩的碎胀系数，能够用于防控深部采煤强矿震的发生。

关键词：矿震；深孔爆破；厚硬顶板；岩石破坏区；支架阻力；数值模拟

考虑时变污染源与土工膜破损的污染物二维迁移特性

李天义1, 2，孙德安*2，傅贤雷3，陈  征4，汪  磊1，杜延军3

(1. 上海工程技术大学城市轨道交通学院，上海 201620；2. 上海大学土木工程系，上海 200444；3. 东南大学岩土工程研究所，江苏 南京 211189；4. 海南大学土木建筑工程学院，海南 海口 570228)

摘  要：土工膜常被用为填埋场中第一道衬垫来阻隔上部的渗沥液，从而避免有毒物质进入下伏土层。然而，土工膜在铺设或服役过程中很容易由于受到外力而破损，使其阻隔性能大大降低。鉴于此，在考虑污染源随时间变化的前提下，建立了污染物在通过破损土工膜进入土层的二维迁移模型。结合Laplace变换、Fourier变换及边界转换法，给出了污染物浓度随时间变化的半解析解。采用数值解与半解析解结果进行对比，验证了研究的正确性与可靠性。通过分析不同参数下污染物浓度随时间变化及空间分布的规律，研究污染物透过破损的土工膜后在土层中的迁移特性。研究结果表明，土工膜破损率越大，污染物迁移越快，且浓度变化敏感性随着破损率减小而提高；另外，假定浓度函数为指数函数时，土层中的污染物浓度存在峰值，具体表现为浓度参数越大，峰值越大且出现时间越晚。

关键词：垃圾填埋场；土工膜；污染物迁移；边界转换法；半解析模型

高压实膨润土多尺度膨胀力特性研究进展

李裕诚1，陈永贵*1，刘  丽2，叶为民1，王  琼1

（1. 同济大学土木工程学院地下建筑与工程系，上海 200092；2. 上海师范大学建筑工程学院，上海 201418）

摘  要：作为高放废物处置库的工程屏障，高压实膨润土在服役过程中的膨胀力特性不仅受其多尺度结构影响，还将长期受到近场环境中热-水-化多场耦合的作用。在阐述高压实膨润土多尺度结构的基础上，系统总结了高压实膨润土多尺度结构单元膨胀力特性的最新研究进展。研究表明，高压实膨润土在微观、细观、宏观尺度上分别存在蒙脱石层叠体、集合体以及单元体试样的结构单元。微观尺度上，主要采用分子动力学模拟的方法，探讨了蒙脱石层叠体层间水化膨胀特性，揭示了蒙脱石膨胀力发展的微观机制；细观尺度上，采用颗粒粗化的方式对蒙脱石集合体的弹性模量进行计算，构建了不同干密度下蒙脱石集合体的结构模型；宏观尺度上，对近场环境作用下的高压实膨润土开展恒体积膨胀力试验，揭示了侧限条件下高压实膨润土膨胀力的演化规律。目前，在各个尺度上对高压实膨润土膨胀力的研究工作相对独立，各尺度之间的力学特性存在显著的尺度效应，且膨胀力的多尺度传递机制尚不明晰。因此，对蒙脱石层叠体、集合体以及高压实膨润土在不同尺度上的膨胀力特性开展系统研究并建立膨胀力的多尺度模型，将是今后研究的重点。

关键词：高放射性废物；高压实膨润土；膨胀力；微观-细观-宏观