碱渣轻质土路基填筑应用试验研究

刘松玉1, 2，王正成*1，吴  恺1，杜广印1，汪建斌3，陈加富4，江舜根5

（1. 东南大学岩土工程研究所，江苏 南京 211189；2. 南京现代综合交通实验室，江苏 南京 211100；3. 广东盛瑞科技股份有限公司，广东 广州 511447；4. 江苏省交通工程建设局，江苏 南京 210004；5. 连云港市高速公路建设指挥部，江苏 连云港 222006）

摘  要：碱渣是氨碱法制纯碱过程中产生的废渣，其大量堆积往往导致土壤、空气和水体污染。为实现碱渣的再利用，提出了利用碱渣废弃物制备碱渣轻质土（A-LS）的技术思路与方法，并通过室内试验和现场填筑试验论证了该方法的可行性。通过系统试验分析，得出了A-LS的材料配比及其制备方法；通过抗压强度试验、直剪试验、CBR试验、干湿循环试验、冻融循环试验和现场填筑试验，对A-LS的力学特性、耐久性和路用性能进行了系统研究。研究结果表明：A-LS的抗压强度、割线模量、抗剪强度和CBR均随着湿密度的增加而增大，亦随着龄期的延长而增大。A-LS抵抗干湿循环和冻融循环的能力强，具有良好的耐久性。将A-LS应用于连云港至宿迁高速公路徐圩至灌云段X204桥头，现场试验表明A-LS的抗压强度、CBR、回弹模量和弯沉均满足设计及规范要求。A-LS可大量消纳碱渣废弃物，节约70%的水泥，减小碳排放，具有工艺简单、经济环保、密度和强度可调节、适用范围广等特点，具有很好的推广应用前景。

关键词：碱渣；碱渣轻质土；力学性能；耐久性；路基填筑

不等跨十车道四连拱隧道施工全过程支护结构受力特征现场测试研究

阳军生1，汤  冲1，柏  署1, 2，谢亦朋*1，李雨哲1，杨  磊3

（1. 中南大学土木工程学院，湖南 长沙 410075；2. 湖南省交通规划勘察设计院有限公司，湖南 长沙 410200；3. 中铁二十五局集团有限公司，广东 广州 542814）

摘  要：多连拱隧道开挖洞室多、跨度大，施工过程中荷载转换频繁，支护结构受力特征复杂，对多连拱隧道支护结构受力开展现场测试研究具有重要意义。依托长沙观音岩不等跨四连拱隧道工程，选取典型断面对各洞室初支钢拱架、二次衬砌结构进行施工全过程应力监测，以获得复杂施工步序下支护结构受力特征。测试结果表明：观音岩隧道施工中，先行主洞较后行洞室承担的围岩压力更大，右主洞、左右辅洞开挖顺序居后，施工扰动次数较少，支护结构内力较小；各洞室中，初支钢拱架内力整体均呈“左小右大”的非对称分布特征，其最大轴向压力402.71 kN、最大弯矩7.97 kN·m出现在左主洞的右拱脚处，二衬内力整体非对称程度较低，只以左主洞呈显著非对称分布，其余洞室呈整体对称分布；先行左主洞支护结构的内力扰动主要由受后行邻洞的开挖影响所产生，后行右主洞、左辅洞开挖支护阶段，左主洞初支钢拱架、二衬结构绝大部分位置其内力增量超过总增量的一半；采用“先主后辅，左主先行”施工方案，施工全过程支护结构的安全性均满足规范要求，支护结构设计和施工措施合理。研究成果可为复杂条件下多连拱隧道的设计与施工提供借鉴。

关键词：四连拱隧道；支护结构；现场测试；受力特征；安全性评价

软黏土基坑开挖诱发坑外地表沉降的时效解

应宏伟1, 2，熊一帆*1，李冰河3，吕  唯1，程  康4，张金红3

（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 210024；2. 浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心，浙江 杭州 310058；3. 浙江省建筑设计研究院，浙江 杭州 310006；4. 中铁十一局集团有限公司，湖北 武汉 430061）

摘  要：对比理论和实测研究成果，发现既有坑外地表沉降计算方法不适用于蠕变效应显著的软土基坑。借助Lame方程和三参量黏弹性地基模型，推导得到柔性挡墙任意变位诱发坑外地表沉降的时效半解析解；将理论计算方法应用于杭州软土地区的两个深基坑工程实例，分析了从基坑开挖到地下室回筑的施工全过程中坑外地表沉降的发展规律。结果表明：①软土蠕变诱发不依赖于挡墙附加侧移的地表沉降，不仅导致软土基坑开挖期间的地表最大沉降与挡墙最大侧移之比远大于非软土基坑，而且引起坑外土体在地下室回筑期的持续沉降；②软土蠕变诱发的地表沉降随挡墙侧移的增大而增大，表现为凹槽沉降模式；③深厚软土深基坑的地表最大沉降与挡墙最大侧移之比主要受软土蠕变性和施工时间等因素的影响，与挡墙侧移量的关系不明显。

关键词：基坑开挖；地表沉降；软黏土蠕变；时效解

含水率影响下黄土盾构隧道壁后注浆浆液扩散特性试验研究

叶  飞，李思翰，夏天晗，张才飞，韩兴博*

（长安大学公路学院，陕西 西安 710064）

摘  要：为了揭示黄土盾构隧道壁后注浆浆液在地层中的扩散形式和规律，考虑盾构隧道盾尾间隙特征，建立含水率、渗流压力、土压力可实时监测以及扩散过程可视的模型试验系统。考虑黄土不同含水率，通过试验研究浆液扩散形式以及注浆过程中的含水率、渗流压力和土压力变化规律。研究结果表明：在相同干密度下，不同含水率对壁后注浆浆液扩散形式影响显著；含水率为10%时，浆液未发生明显扩散，浆-土形成了明显的分界面，仅分界面处的含水率发生显著变化，各分层土体土压力较大；含水率为20%和30%时，浆液扩散范围增大，各分层土体含水率均有变化，土压力和渗流压力出现了阶跃曲线，土体中形成了明显的浆脉。黄土盾构隧道壁后注浆中浆液的扩散形式主要为压密扩散、压滤扩散和劈裂扩散。

关键词：黄土盾构隧道；壁后注浆；模型试验；浆液扩散形式

穿活动断裂带隧道抗错动易损性分析方法

禹海涛1，许桦霖2，卫一博2

（1. 同济大学土木工程防灾国家重点实验室，上海 200092；2. 同济大学地下建筑与工程系，上海 200092）

摘  要：活动断层错动作用是导致穿断层隧道结构破坏的主要因素，因此评估穿断层隧道结构的抗错动性能对于隧道抗震设计至关重要，然而目前研究尚缺乏针对穿断裂带隧道结构抗错动性能的评估方法。为此，提出了一种面向穿活动断裂带隧道结构抗错动性能评估的易损性分析方法。首先，基于概率断层位错危险分析（PFDHA）推导隧址区断层位错超越概率计算公式；其次，建立围岩-断层-隧道相互作用体系的有限元分析模型，并选定易损性分析指标，采用拟静力弹塑性分析方法得到隧道损伤与断层位错量之间的量化关系；最后采用隧址区断层位错超越概率计算公式计算出任意给定地震动水准条件下穿活动断裂带隧道结构的抗错动易损性。以某穿活动走滑断层隧道为例，依据所建立的易损性评估方法开展影响因素分析，探究了断层倾角对隧道结构抗错动性能的影响规律，结果表明：断层倾角越小，穿断层处隧道结构的易损性越小，且上盘侧隧道衬砌易损性显著高于下盘；隧道易损性对5～8级矩震级的变化更为敏感；隧道选线沿着近破裂带端部穿越可显著降低隧道结构的受损概率。该方法可以定量描述穿断层隧道在给定地震动强度下的易损性程度，可为穿活动断裂带隧道结构抗震设计与抗错动性能评估提供科学依据和分析手段。

关键词：穿断层隧道；活动断裂带；易损性；地震响应；PFDHA

考虑桩端持力层效应的能源桩受力变形特性研究

方金城1，冯世进*1, 2，赵  勇1

（1. 同济大学土木工程学院地下建筑与工程系，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）

摘  要：能源桩作为一种具备建筑承载和地热开发双重功能的新型建筑节能技术，近年来得到了越来越广泛的研究和关注。温度荷载的施加对桩体的设计和安全服役带来了新的挑战，但现有理论计算方法仍未能全面揭示热力耦合作用下不同承载性状能源桩的受力变形特性。基于弹性分析理论框架，进一步考虑了桩端持力层的影响，建立了能源桩热力分析模型，并结合典型现场试验结果进行了模型验证，着重分析了地层结构特征和桩基几何参数对能源桩荷载传递及位移行为的影响。研究结果表明：热致轴向荷载将随着持力层刚度的增加而增加，相较于摩擦型桩，温度变化将导致支承于硬持力层的能源桩产生更大的温度应力；桩端持力层、桩周土体及桩顶刚度情况是影响热致应力大小和分布以及热致位移的关键因素。基于理论模型获得的归一化计算结果旨在实现对能源桩热致应力及位移的估算，为不同承载性状能源的设计计算提供参考依据。

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

局部超挖或超载作用下桩锚支护基坑连续垮塌试验研究

程雪松1, 2，张润泽2，郑  刚*1, 2，王若展2，张  勇3，涂  杰3，马运康3

（1. 天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室，天津 300072；2. 天津大学土木工程系，天津 300072；3. 天津市地下铁道集团有限公司，天津 300392）

摘  要：超挖或超载导致的基坑垮塌事故时有发生，然而局部超挖超载情况下基坑连续垮塌的全过程演化机理仍缺乏深入研究，限制了对此类基坑事故的针对性预防和控制。依托两起基坑垮塌案例，设计了桩锚支护基坑连续破坏模型试验，研究了局部超挖或超载对单道锚杆支护结构变形、土压力、锚杆轴力、支护桩及冠梁内力等的影响。结果表明，基坑局部超挖后，基坑外产生的土拱效应和冠梁荷载传递效应将导致邻近区域支护桩和锚杆内力大幅上升，此情况下超挖区内锚杆局部失效将进一步加剧这两个效应，引发邻近未失效锚杆连续破坏。支护桩嵌固深度较小时，锚杆失效后桩身弯矩始终减小，最终由于桩顶缺少约束而发生倾覆破坏；相反，当嵌固深度较大时，被动区土体对支护桩约束作用较强，最终支护桩的弯矩绝对值将显著提高，更可能发生弯曲破坏导致基坑垮塌。基坑正常开挖深度越大，超挖及锚杆失效产生的土拱效应越强，触发锚杆连续破坏所需的初始破坏锚杆越少，抗连续破坏能力越弱，应考虑局部加强锚杆，将局部破坏限制在一定范围。基坑顶部超载量过大将导致锚杆自超载范围中心向远端依次失效，进而引发基坑垮塌。锚杆设置高度不同，触发锚杆连续破坏的超载量不同，连续破坏路径和为应对潜在的超载风险需重点验算的构件也可能不同。锚杆设置在腰梁上时，超载情况下，锚杆的荷载传递系数大于支护桩，需优先考虑对锚杆进行局部加强设计；锚杆设置冠梁上时，触发锚杆连续破坏所需的超载量较腰梁工况更大，超载情况下，支护桩的荷载传递系数大于锚杆，应优先对支护桩考虑附加荷载作用进行设计。

关键词：模型试验；桩锚支护基坑；局部超挖；超载；连续破坏

堆石料本构模型对混凝土面板坝应力变形计算结果的影响研究

傅中志1, 2, 张意江1, 陈锦祎1, 王永生3

（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；3. 中水北方勘测设计研究有限责任公司，天津 300222）

摘  要：堆石料本构模型选择是影响混凝土面板坝应力变形计算结果的主要因素。以某典型面板坝为例，采用邓肯E-B非线性弹性模型和“南水”双屈服面弹塑性模型，对坝体填筑过程和蓄水过程进行了三维有限元模拟；研究了两种模型计算的坝体和面板的位移和应力分布差异；分析了两种模型计算结果呈现差异的原因。两种模型计算结果最显著的差异体现在两个方面：①“南水”模型计算的坝体沉降、面板挠度等位移指标小于E-B模型，其原因是“南水”模型计算的坝体小主应力和变形模量更高。②E-B模型计算结果显示蓄水后面板底部顺坡向受拉；而“南水”模型计算的面板顺坡向应力为全断面受压。前者是由E-B模型的各向同性弹性本质决定的，垫层料因水压力作用顺坡向膨胀，产生沿坡面向上的位移；后者是其F1屈服面持续扩张产生塑性体积收缩导致的，塑性体缩抵消了顺坡向弹性膨胀，使垫层料产生沿坡面向下的位移。

关键词：混凝土面板坝；堆石料；本构模型；应力变形

考虑推进过程的土压平衡盾构渗流场解析解及喷涌判别

余  俊，郑靖凡，张志中，李东凯，和  振

（中南大学土木工程学院，湖南 长沙 410075）

摘  要：考虑推进过程中盾构正面附加推力产生的超孔隙水压力，用解析的方法分析了盾构喷涌问题。将土舱渗流场划分成两个区域，利用叠加原理和分离变量法得到土舱水头显式级数解，将螺旋输送机内流场视为一维渗流，通过土舱与螺旋输送机交界面的连续条件确定盾构渗流场解析解。通过数值模拟结果验证了解的正确性，并进行了参数分析。参数分析表明：正常掘进状态下的盾构推力波动频率与渣土固结系数比值近似为0.1～10 m-2，可对应于渗透系数10-3～10-5 cm/s，当比值大于20 m-2，可以忽略超孔隙水压力的影响，比值小于0.01 m-2时，水压力分布近似稳态渗流状态，但比值在1 m-2附近时，超孔隙水压力将存在显著的影响。结合已有的喷涌研究，给出了典型盾构在不同推力波动频率与土体固结系数比值下的临界渗透系数。通过对盾构喷涌实例进行对比，证明了解析解的喷涌判别是有效的。

关键词：土压平衡盾构；喷涌；临界渗透系数；波动水压力；水流量；波动推力

黄河三角洲潮滩表层沉积物在潮波和波浪作用下的孔压响应及固结机理现场试验研究

张建民1, 2，单红仙3，王振强1, 2，王志才1, 2，王津津1, 2

（1. 山东省地震局，山东 济南 250014；2. 山东省地震工程研究院，山东 济南 250021；3. 中国海洋大学环境科学与工程学院，山东 青岛 266100）

摘  要：为了研究黄河三角洲潮滩表层粉质土在波浪和潮波作用下的孔压响应及对沉积物固结状态影响，在黄河三角洲潮滩上现场取土在试坑内配置了模拟黄河口快速沉积形成的流体状堆积物，利用静力触探试验、孔隙水压力测试手段，对比研究了试坑扰动恢复土体和潮滩原状土体在波浪和潮波作用下的孔压响应，并探讨了黄河三角洲潮滩表层粉质土非均匀固结机理。研究发现：在潮波作用下，潮滩和试坑土体产生了不同的孔压响应，在涨退潮过程中试坑土体超静孔隙水压力经历了负-零-正的变化，相当于经历了一次加卸荷过程，而潮滩土体仅产生了负值超静孔隙水压力。在潮波与波浪相互耦合作用下，潮滩浅部土体产生了明显的孔隙水压力积累，在深度0.3 m附近出现超静孔隙水压力最大值。潮滩表层土体强度沿深度从上到下呈现高-低-次高不均匀固结现象，产生这一现象的机理与潮滩土体在潮波、波浪和潮波相互耦合作用下孔压响应特点有关，特别是潮滩0.3 m深度附近土体受波浪影响显著，长期作用下形成硬壳层。

关键词：黄河三角洲；粉质土；波浪；潮波；孔压响应；固结

基于离散元法的盾尾同步注浆扩散及参数优化研究

曹  洋，刘  杨，张超宇，杨俊杰，李国政

（福州大学土木工程学院，福建 福州 350108）

摘  要：为观察盾构施工中同步注浆扩散规律，并提出注浆参数调控手段，以滨海砂土地层为目标，设计并开展盾尾同步注浆模型试验，获得隧道外侧不同位置浆液扩散规律。在借助试验结果标定离散元模型中各颗粒间接触参数的基础上，建立盾尾同步注浆连续-离散元耦合模型，模拟浆液填充渗透过程，对照试验结果分析导致注浆层厚度差异的主要原因，进而通过调整注浆参数优化浆液填充效果。结果表明：离散元仿真模型中的颗粒运移特性能够有效展示浆液在盾尾间隙及周边土层中的填充、渗透现象；受流动性影响，浆液较易在注浆孔口聚集，而若注浆压力不足，将导致距离注浆孔较远的隧道上、下侧浆液层均匀性不良，通过调整不同部位注浆孔压力配比关系，可有效改善填充效果；注浆层受土层压力影响，隧道上方厚度相对下侧较薄，而侧面浆液在自身重力作用下向下沉积，呈上薄下厚分布。

关键词：盾构隧道；同步注浆；浆液扩散；模型试验；离散元法；参数优化

考虑界面脱空和土体屈服的盾构下穿管线响应计算

林存刚1, 2, 3, 4, 5, 6，王忠杰1, 2, 3 4, 5，赵辰洋1, 2, 3, 4, 5，陈  瑜*1, 2, 3 4, 5，梁  禹1, 2, 3 4, 5，黄林冲1, 2, 3 4, 5，丁  智6

（1. 中山大学土木工程学院，广东 广州 510275；2. 隧道工程灾变防控与智能建养全国重点实验室，广东 广州 510275；3. 广东省地下空间开发工程技术研究中心，广东 广州 510275；4. 南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海），广东 珠海 519082；5. 广东省海洋土木工程重点实验室，广东 广州 510275；6. 浙江省城市盾构隧道安全建造与智能养护重点实验室，浙江 杭州 310015）

摘  要：大量试验证实盾构隧道开挖可引起管线与土体界面脱空和土体屈服现象。基于无拉力Winkler地基及管线地基承载力理论，将界面脱空和土体屈服判据条件引入管土线弹性相互作用分析；由此推导了考虑界面脱空和土体屈服影响的管土非线性相互作用计算方法，并与模型试验结果对比验证了其适用性。参数分析发现，界面脱空范围随管线抗弯刚度增大而拓宽；受管土分离和地基屈服影响，管线响应随地层损失呈非线性变化；在土体脱空和屈服范围较大时，其对管线响应影响显著，忽略该效应将导致计算管线挠度和弯矩过于保守。

关键词：盾构隧道开挖；管土相互作用；界面脱空；土体屈服；无拉力Winkler地基

加热-冷却过程中花岗岩细观热破裂机制

王  飞1，邹岩琳1，庞  瑞1，何本国1，范立峰2，孟德昊1，刘甜甜1，石  垚3

（1. 东北大学教育部深部金属矿山安全开采重点实验室，辽宁 沈阳 110819；2. 北京工业大学城市建设学部建筑工程学院，北京 100124；3. 中煤科工开采研究院有限公司巷道研究分院，北京 100013）

摘  要：由于高温试验设备的限制，在实验室中研究岩石真实热破裂规律通常需要依据冷却后试样的细微观结构观测结果来进行分析推断，无法获得热破裂的实时动态演化过程。为此，基于考虑温度和裂纹滑移效应的节理本构关系，构建花岗岩热力耦合UDEC晶粒模型，以深入探究加热和冷却过程中花岗岩的实时热破裂行为。研究发现，在加热状态下，花岗岩热诱导微裂纹在75℃左右开始萌生，随着温度的升高，微裂纹数量在α→β石英相变温度附近快速达到峰值，但微裂纹密度在600℃降温到25℃的冷却过程中并没有明显变化。虽然冷却效应引起的裂纹数量变化可以忽略不计，但会导致裂纹开度的增加或减少。在加热过程中，微裂纹的萌生主要是由于相邻晶粒的热膨胀不同导致局部应力累积造成的。而石英高温相变引起的细微观结构变化可以增强不同晶粒之间的相互作用，导致晶粒尺度上的压缩和剪切运动加剧，使得热应力裂纹继续变形拓展。在冷却过程中，由于加热过程中热破裂导致的细微观应力释放和冷却效应导致的不同矿物晶体收缩，使得微裂纹的数量虽然不变，但其形态却能发生较为明显的变化，从而使得冷却后花岗岩的宏观应力-应变行为受到很大影响。基于离散元数值模拟对花岗岩热力耦合试验结果作出了细微观阐释，揭示了加热和冷却过程中花岗岩的实时热破裂机制，进一步加深了对高温岩石热力耦合规律的理解。

关键词：花岗岩；晶粒模型；实时高温；热破裂

热湿循环作用下节理砂岩重复剪切力学特性及本构模型

张景昱1，詹润禾1，邓华锋*1，李建林1，王文东2，宛良朋3

（1. 三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点实验室，湖北 宜昌 443002；2. 中国长江电力股份有限公司，湖北 武汉 430014；3. 中国三峡建设有限管理公司，四川 成都 610041）

摘  要：乌东德、白鹤滩等大型水库处于金沙江典型干热河谷内，其岸坡消落带岩土体除经受库水位每年大幅升降以及汛期小幅频繁变化的影响外，还包括干热河谷高温低湿气候条件以及区域高频地震和水库地震的影响。为研究干热河谷地区消落带节理岩体的损伤劣化特性，在前期水-岩作用的研究基础上，以乌东德库区典型岸坡节理砂岩为研究对象，开展了热湿循环作用下节理砂岩重复剪切试验，分析了节理岩体的剪切力学特性劣化规律和劣化机理，并分段建立了考虑热湿循环作用损伤的节理砂岩剪切本构模型。研究表明：①在热湿循环以及重复剪切作用下，节理砂岩的抗剪强度、剪切刚度、剪切重点剪胀值和屈服点剪切位移均呈现“快-缓-稳”的劣化趋势，其中在前3个循环周期内劣化幅度显著，劣化占比近70%，3～8个循环周期内劣化速率放缓，8个循环周期后劣化速率趋稳；②相比于干湿循环，热湿循环对岩石孔隙度和纵波波速的影响更大，且岩石颗粒间的连接作用在较高温度的影响下更易遭受破坏；③根据剪切应力-剪切位移曲线特征，建立了以Goodman模型和Clough-Duncan双曲线模型分段修正描述的本构模型，模型曲线与试验结果能够较好吻合。研究成果及方法可为干热河谷水库岩质岸坡消落带稳定分析提供参考。

关键词：干热河谷；水库消落带；热湿循环；节理岩体；劣化效应

非对称循环温度荷载下2×2能源群桩倾斜性状离心机试验研究

马奇杰1，周  超*2

（1. 中北大学能源与动力工程学院，山西 太原 030051；2. 香港理工大学建设及环境学院，香港 100872）

摘  要：在能源桩地源热泵系统运行过程中，能源群桩基础可能产生非对称温度分布，导致基础倾斜，对其正常使用构成不利影响因素。研究通过离心机试验，量化了砂土中2×2能源群桩在非对称循环温度荷载下的倾斜变形，试验在恒定竖向荷载下施加15个幅值为10℃的双向循环温度荷载，共开展10个试验，研究了群桩基础中能源桩非对称布置形式、竖向荷载大小以及筏板-土体相互作用对基础倾斜的影响。结果表明：非对称循环温度荷载导致基础倾斜不断累积并逐渐趋于稳定，在正常竖向荷载作用下（安全系数2.0），基础累积倾斜约1.8‰，小于规范限值2.5‰，群桩发生轴力重分布，最大轴力增加约40%初始值；随着竖向荷载的增加，基础累积倾斜有可能超过2.5‰。非对称循环温度荷载所导致群桩基础倾斜在设计中应予以考虑。

关键词：能源群桩；循环温度荷载；基础倾斜；离心机试验

纵向槽钢和轴力共同作用的盾构隧道等效刚度解析解

江学辉1, 2，颜建伟1，罗文俊*1，刘天宇1，徐长节1

（1. 华东交通大学轨道交通基础设施性能监测与保障国家重点实验室，江西 南昌 330013；2. 江西外语外贸职业学院国际工程学院，江西 南昌 330099）

摘  要：为准确快速地预测纵向槽钢加固技术对盾构隧道等效刚度的影响，开展了纵向槽钢加固技术的理论研究。解析地提出了纵向槽钢和纵向轴力耦合作用的盾构隧道等效刚度理论解，并与经典理论、模型试验和数值模拟对比验证了本方法的可靠性。结果表明盾构隧道的中性轴φ随槽钢、纵向轴压力的增加而减小，其大小直接改变了隧道管片间的接触状态，从而影响了隧道的等效刚度；盾构隧道的等效刚度与纵向轴压力呈S曲线正相关，与弯矩呈非线性反相关，与隧道管片宽度、槽钢截面面积、数量、弹性模量呈线性正比关系；盾构隧道的等效刚度贡献大小顺序依次为纵向槽钢数量、截面面积、弹性模量。从理论上诠释了纵向槽钢等敏感性参数对隧道等效刚度的影响机理，可准确快速地预测纵向槽钢加固效果。

关键词：纵向槽钢；纵向轴力；解析解；盾构隧道；等效刚度

竖向卸荷下砂土和粉质黏土力学特性试验研究

吴  楷1, 2, 3，陈仁朋*1, 2, 3，孟凡衍1, 2, 3，胡  博2

（1. 湖南大学地下空间先进技术研究中心，湖南 长沙 410082；2. 湖南大学土木工程学院，湖南 长沙 410082；3. 湖南大学建筑安全与节能教育部重点实验室，湖南 长沙 410082）

摘  要：土体极限卸荷比和临界卸荷比是确定基坑底扰动区深度的重要指标。基于福建标准砂和福州粉质黏土开展了多组竖向卸荷试验，根据归一化回弹变形确定了土体卸荷比特征值。试验结果表明：竖向卸荷下土体表现出三阶段回弹变形规律；小于临界卸荷比时，土体回弹变形可忽略不计；而大于极限卸荷比时，土体回弹变形、侧压力系数快速增加，回弹模量和剪切模量显著弱化，水平残余应力比出现拐点且开始下降。此外，针对既有卸荷试验研究，总结了试验手段和卸荷比特征值的判断依据，并给出黏性土、粉土和砂土等土体的卸荷比特征值统计均值。

关键词：开挖卸荷；扰动；卸荷比；剪切波速；侧压力系数

螯合剂强化电动去除黄土中铜铅金属的试验与机理研究

郭超峰1，郑文杰*1, 2，胡文乐1，康农波1

（1. 西安建筑科技大学土木工程学院，陕西 西安 710055；2. 陕西省岩土与地下空间工程重点实验室，陕西 西安 710055）

摘  要：中国西部地区高速发展导致黄土受到重金属污染的问题日益严重。电动修复因其出色的可操作性而受到关注，然而由于极化现象和重金属在阴极附近沉淀等因素导致电动修复效率降低。因此，以铜铅污染黄土为研究对象，将螯合剂耦合电动修复的技术同时结合阴极电解液投加，研究酒石酸、柠檬酸、EDTA 3种螯合剂及作为阴极电极液对黄土中铜铅金属的去除效率影响并探讨其强化去除机理。结果表明：酒石酸、柠檬酸、EDTA均可通过络合作用提高铜、铅金属的迁移能力，使铜、铅金属的去除效率有不同程度的提升，其中以阴极附近区域的铜、铅金属去除效果提升较为明显；在3种螯合剂中，EDTA由于螯合能力较强，能在不同的pH范围内与铜、铅金属反应，从而生成较为稳定的络合物，强化了电动修复效率；与对照组相比，EDTA通过与重金属进行六原子配位而形成稳定的络合物，将其他形态的重金属向迁移能力较强、较易去除的可交换态进行转化，把铜、铅金属的整体去除效率分别提高到55.4%，27.2%。

关键词：电动修复；黄土；铜铅重金属污染；螯合剂；去除效率

高温热冲击下花岗岩内一维热传导规律试验研究

李晓科1，郤保平*1, 2，蔡佳豪1，解  瑾1，贾  鹏1，马  骁3

（1. 太原理工大学矿业工程学院，山西 太原 030024；2. 太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室，山西 太原 030024；3. 大连交通大学土木工程学院，辽宁 大连 116028）

摘  要：热对岩石物理力学性质的劣化作用受岩石的结构、矿物组成及分布等多方面因素共同决定。为解决工程中存在的半无限大物体经历高温热冲击时其内部的一维热传导问题，通过设置高温热冲击试验，对热冲击过程中的温度场、升温速率、温度梯度场进行分析，并引入热冲击因子来定量表征高温热冲击过程中热对岩石的破坏程度，探讨热源温度及介质对花岗岩传热的影响，研究结果表明：不同冲击温度下花岗岩内温度变化均分为3个阶段：快速升温阶段、缓慢升温阶段、稳定阶段；由于花岗岩的非均质性，高温热冲击下花岗岩内温度场和温度梯度场分布均具有紊乱性，且温度梯度场紊乱程度高于温度场；高温热冲击过程中热冲击因子在花岗岩内的分布具有明显的非均质性，且其波峰具有动态移动的性质；100℃时，水相对硅油具有更大的对流换热系数，此状态下花岗岩内温度、升温速率、温度梯度均具有更大的峰值且更早进入稳定阶段。

关键词：花岗岩；热冲击；温度场；温度梯度场；热冲击因子

地应力对岩体爆破块度分布特征的影响研究

曹泽铭1，杨建华*1，叶志伟1，冷振东2，姚  池1，张小波1

（1. 南昌大学工程建设学院，江西 南昌 330031；2. 中国葛洲坝集团易普力股份有限公司，重庆 401121）

摘  要：深地工程高地应力岩体爆破开挖时常出现岩体破碎难、大块率高的问题。为深入理解这一问题，采用动力有限元方法模拟不同地应力条件下的岩体爆破开裂过程，引入爆生裂纹分形维数和岩体爆破块度图像识别方法，研究地应力对岩体爆破爆生裂纹分布和块度分布特征的影响，并通过不同埋深和地应力水平下的岩体爆破工程实例进行验证。研究结果表明：地应力对炮孔远区爆生裂纹扩展的抑制作用以及非静水地应力对爆生裂纹扩展的导向作用，导致了岩体爆破大块的产生；随着地应力水平的提高，岩体爆破平均块度尺寸、最大块度尺寸、块度不均匀系数和大块率均显著增加；炮孔近区的爆生裂纹扩展几乎不受地应力的影响，从而使得地应力对岩体爆破小块度的尺寸影响不大；垂直于炮孔轴向的两个主地应力差别较大时，不利于爆破破岩，侧压力系数约为0.75时，岩体破碎效果较好。

关键词：深地工程；爆破；地应力；爆生裂纹；爆破块度

基于EDEM的砂卵石地层盾构刀具磨损特征研究

张晋勋1，李  博*1，江玉生2，江  华2，殷明伦1，孙正阳1

（1. 北京城建集团有限责任公司，北京100088；2.中国矿业大学（北京）力学与建筑工程学院，北京 100083）

摘  要：为揭示砂卵石地层土压平衡盾构典型刀具的磨损特征，指导该地层中盾构刀具的设计、布置等关键问题。采用室内三轴试验及数值离散元软件（EDEM）仿真分析，标定了颗粒-刀具磨损接触参数。依托北京新机场“磁各庄-1号风井”砂卵石盾构工程，构建了砂卵石地层EDEM数值盾构模型，可视化了砂卵石地层土压平衡盾构中典型刀具（楔犁刀、刮刀）的磨损特征，通过实际工程对模型进行了验证。研究表明：①以犁松原状砂卵石土为目的的楔犁刀具是掘进主切削刀具，表现为刀头合金表面以及刃角处连续的摩擦磨损形式，磨损量较大；②以剥落输排为目的刮刀主要表现为刀身迎土面以及刀头合金表面随机的点蚀磨损，磨损量较小；③刀盘径向刀具的磨损量随轨迹半径及刀体高度的增加而增大，同轨迹上高刀的磨损系数高于低刀，高刀对低刀的磨损有保护作用；刀盘径向刀具和环向刀具的“梯次化”布置可延长盾构单次连续掘进距离。

关键词：砂卵石地层；盾构刀具；磨损特征；EDEM数值仿真；设计与布置

基于颗粒分布分形模型毛细水上升高度计算分析

李淑娥1，陈志明1，徐永福*2, 3，徐宇冉 2，康峰沂 1，杜仲宝1

（1. 南通市公路事业发展中心，江苏 南通 226007；2. 上海交通大学土木工程系，上海 200240；3. 皖江工学院，安徽 马鞍山 243031）

摘  要：由表面张力引起的弯液面两侧压力差推动毛细水上升，造成低路堤路基产生毛细水病害，毛细水上升高度是防治路基毛细水病害的关键所在。克服了毛细水上升高度测量试验的缺陷，基于土粒分布的分形模型，提出毛细水上升高度的计算方法。采用筛分试验计算粉土颗粒分布分维，建立粉土颗粒级配的分形模型，系统地分析分维、进气值、孔隙率、毛细水最大上升高度和饱和渗透系数对毛细水上升高度和速度的影响。计算结果表明：毛细水上升高度与时间呈幂函数正相关关系，毛细水上升高度随颗粒分布分维、进气值、毛细水最大上升高度和饱和渗透系数增大而增大，随孔隙率增大而减小；毛细水上升速度只与颗粒分布的分维有关，随颗粒分布分维增大而增大，不受进气值、孔隙率、毛细水最大上升高度和饱和渗透系数的影响。

关键词：粉土；毛细水；级配；分形；分维

岩石-钢纤维混凝土复合层动态抗压强度计算模型

陈  猛，田矣涵，崔秀文，张  通*

（东北大学资源与土木工程学院，辽宁 沈阳 110819）

摘  要：为了研究冲击荷载下岩石-钢纤维混凝土（R-SFRC）复合层的抗压强度模型，利用分离式霍普金森压杆对花岗岩、混凝土和R-SFRC复合层进行动态冲击压缩试验，并通过回归试验结果得到R-SFRC复合层的对数型、幂函数型和强度-应变率依赖机制型3种强度模型，同时考虑R-SFRC复合层界面相互作用，基于Mohr-Coulomb强度准则建立复合层动态抗压强度计算模型。结果表明，R-SFRC复合层动态抗压强度随应变率及钢纤维掺量增大而增大；3种回归模型拟合复合层动态抗压强度试验结果的相关系数范围为0.918～0.999，其中依赖机制型模型与试验结果的相关性最大；基于Mohr-Coulomb强度准则的3种模型得到的复合层抗压强度计算值相对试验值的误差范围为-9.23%～3.16%，对数型模型的误差最大值较小。R-SFRC复合层动态抗压强度计算模型可为混凝土支护隧道围岩设计提供理论基础。

关键词：岩石；钢纤维混凝土；动态抗压强度；应变率；Mohr-Coulomb强度准则；强度预测模型

基于随机动力分析的高土石坝极限抗震能力研究

庞  锐1, 2，卢韵竹1，季  睿1，徐  斌*1, 2

（1. 大连理工大学建设工程学院，辽宁 大连116024；2. 海岸和近海工程国家重点试验室（大连理工大学），辽宁 大连116024）

摘  要：地震动的随机性对大坝的动力响应影响较大，极限抗震能力作为大坝抗震安全性能的重要环节，在评估过程中也应该充分考虑荷载随机性的影响。基于大量高土石坝随机动力有限元计算，探究坝顶震陷率和坝坡累计滑移量两个重要坝体变形指标之间的关系，并建议了土石坝安全控制标准。利用概率密度演化法对高土石坝进行极限抗震能力分析。结果表明：震陷率随着累计滑移量的增大而增大，二者之间符合逻辑斯蒂增长模型；取10%的超越概率，以250 m规则高面板堆石坝和高心墙堆石坝为例，极限抗震能力分别为0.7g～0.75g和0.8g～0.85g；从概率角度提出了评估大坝极限抗震能力的新方法。

关键词：随机动力分析；高土石坝；极限抗震能力；谱表达-随机函数法；概率密度演化法