水平受荷桩“p-y + M-θ”分析方法

王立忠1，赖踊卿1, 2，洪  义*1, 3，张友虎4

(1. 浙江大学建筑工程学院，浙江 杭州 310027；2. 中国电建华东勘测设计研究院有限公司，浙江 杭州 300120；3. 浙江大学上海高等研究院，上海 200120；4. 东南大学土木工程学院，江苏 南京 211189)

摘  要：中国近海海上风电机组开发建设中，大直径单桩基础形式使用占比超70%。现行p-y曲线设计方法主要适用于小直径柔性桩，对大直径单桩侧向及桩底受荷描述能力不足，导致其严重低估刚柔性桩和刚性桩（分别常用于中国和欧洲的近海风电工程）的变形和承载能力，过于保守的设计给海上风电降本带来挑战。为此建立了能以统一的方式预测柔性、刚柔性和刚性单桩水平单调受荷响应的“p-y + M-”模型，并将该模型推广到循环荷载下单桩的响应分析。通过与相关试验结果比对发现，“p-y + M-”模型能较为准确地预测桩基水平加载响应。力图为水平受荷单桩工程设计提供简洁而可行的响应分析方法。

关键词：软黏土；“p-y + M-θ”模型；水平受荷桩循环加载；试验结果对比

复合成层地层盾构隧道施工引起土体变形计算研究

魏  纲1, 2，朱德涵3，王  哲3，齐永洁4，姜海波5, 6，项鹏飞6

(1. 浙大城市学院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；2. 浙大城市学院城市基础设施智能化浙江省工程研究中心，浙江 杭州 310015；3. 浙江工业大学岩土工程研究所，浙江 杭州 310014；4. 浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心，浙江 杭州310058；5. 新疆农业大学水利与土木工程学院，新疆 乌鲁木齐 830052；6. 石河子大学水利建筑工程学院，新疆 石河子 832003)

摘  要：为解决盾构上部多层水平覆土且开挖面内上下水平分层的复合地层条件下盾构施工引起的土体变形问题，在统一土体解析解法的基础上对其中土质条件影响参数进行修正，使其可以进行复合地层条件下的土体变形计算，并对土体移动焦点范围进行了重新的划分。将修正后的统一土体解析解法与类随机介质理论相结合，得到可以解决盾构开挖面上存在多种土层情况的计算方法，并且可适用于任意开挖面形状的盾构施工。研究结果表明：经过多组工程案例验算，验证了方法的可行性；开挖面上某一土层厚度等量增加会使土体变形发生非线性变化；由于土体损失比变形传递路径对土体变形的影响更大，相同洞径比下的土体变形可能存在差异。

关键词：复合地层；盾构施工；土体变形；统一土体解析解法；类随机介质理论

复杂受荷下盾构隧道原型结构试验平台的研发与实证

柳  献1, 刘  震1, 叶宇航2, 姚鸿梁3

(1. 同济大学地下建筑与工程系，上海 200092；2. 广州地铁设计研究院股份有限公司，广东 广州 510000；3. 上海同禾工程科技股份有限公司，上海 200092)

摘  要：盾构隧道结构在全寿命周期中往往将面临诸多复杂荷载状态，如注浆、偏载、偏转等非对称偏不利工况。为验证结构在这些复杂荷载状态下的适用性，探究结构力学性能，开展足尺原型结构试验研究往往是最为直接而有效的手段。既有原型试验主要关注隧道结构在简单对称荷载条件下的力学性能，鲜有关注复杂非对称荷载状态。为拓展原型试验的适用范围，提出了适用于不同断面盾构隧道结构的原型试验平台和用于模拟复杂荷载状态的试验荷载设计方法。该方法适用于任意加载点布置和液压站分组的试验系统，可对注浆、偏载、偏转等复杂荷载状态下结构响应进行精确模拟。通过类矩形盾构隧道、双圆隧道和圆形隧道的偏载原型结构试验研究，验证了试验平台和试验荷载设计方法的适用性。进一步针对试验关键参数的分析表明，控制目标权重系数的调整能有效满足不同的试验模拟要求；基于试验荷载设计方法优化的迭代算法能有效考虑计算模型或边界支承条件的非线性；环箍钢绞线和千斤顶的组合加载模式能将拟合误差水平降低至千斤顶加载模式的1/5，但需要删去部分加载点使试验荷载合理且适用；对于越复杂的结构和荷载，精确模拟结构状态需要的试验系统独立荷载组数越高，对试验平台的要求也越高。

关键词：复杂受荷状态；原型试验；试验平台；试验荷载设计；断面形式

考虑小应变刚度特性的软土边界面模型与应用

梁发云1，郑瀚波1，李  林2，王如路3，闫静雅3

（1. 同济大学地下建筑与工程系，上海 200092；2. 长安大学公路学院，陕西 西安 710064；3. 上海申通地铁集团有限公司，上海 200070）

摘  要：基坑开挖导致周边土体经历复杂的加卸载应力路径，传统的本构模型难以同时反映此过程中土体的超固结和小应变刚度特性。在现有的边界面模型中，引入土体小应变刚度特性，提出软土边界面模型小应变刚度修正方法。基于一种高效的半隐式应力更新算法，将改进后的边界面模型采用UMAT子程序二次开发嵌入有限元软件ABAQUS中，并应用于某地铁车站深基坑开挖工程的数值模拟。分析结果表明，采用改进模型准确地反映了上海地区典型土层的小应变状态本构关系和土体的应变刚度相关性；由于改进的边界面模型能够同时反映土体超固结和小应变刚度特性，计算的围护结构变形与现场监测数据吻合较好。

关键词：边界面模型；小应变刚度；半隐式应力更新算法；深基坑工程

一种原位测量非饱和土的气体扩散系数和渗透系数的方法与装置

刘红位1，王孟奇1，詹良通2, 3，冯  嵩*4, 3，吴  涛5, 3

(1. 福州大学紫金地质与矿业学院，福建 福州 350108；2. 浙江大学岩土工程研究所，浙江 杭州 310058；3. 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；4. 福州大学土木工程学院，福建 福州 350108；5. 江苏科技大学土木工程与建筑学院，江苏 镇江 212000)

摘  要：气体扩散系数Dg和渗透系数Kg是研究非饱和土中气体运移的两个重要参数。推导了稳态条件下，非饱和土中气体运移参数的计算理论。该理论基于示踪气体浓度C与气体流量q1之间及压力梯度P与气体流量q2之间的变化规律，分别确定非饱和土的Dg，Kg。依据推导的理论公式，设计并研制了一种原位测量非饱和土的Dg，Kg的装置。开展土柱试验，利用新装置测量非饱和土的Dg，Kg，并采用单元试验和数值模拟验证新方法和装置的有效性。研究表明新方法测量的非饱和土的Dg，Kg与单元试验及数值模拟结果吻合良好。基于数值模拟开展的敏感性分析结果揭示：Dg测量准确度随土体的质量含水率w减少而降低，而Kg的测量准确度受含水量的影响不显著；非饱和土的Dg，Kg的测量准确度均随着注气球半径增加而降低，但是注气球半径对Kg的测量准确度的影响更为显著，当注气球半径增加到0.05 m时，其准确度约为55%；土体各向异性降低测量准确度，当竖向与水平向的气体运移参数的比值Dgv/Dgh和Kgv/Kgh均为0.1时，Dg，Kg的测量准确度仍可达到40%以上。

关键词：非饱和土；气体扩散系数；气体渗透系数；原位测量装置；数值模拟

冻结作用下土石坝护坡土石混合体水分迁移试验研究

李  卓1, 2，姜  鑫3，张继勋3，赵  昱3，王虞清3，鲁  洋3

(1. 南京水利科学研究院大坝安全与管理研究所，江苏 南京 210029；2. 水利部大坝安全管理中心，江苏 南京 210029；3. 河海大学水利水电学院，江苏 南京 210024)

摘  要：土石坝护坡冻胀破坏主要由护坡砂砾料垫层、坝体填土自身冻胀和水分迁移共同作用引起。针对寒区土石坝护坡普遍存在的隆起、错位、坍塌等冻胀破坏问题，以寒区某土石坝护坡工程砂砾料垫层、坝体填土为研究对象，采用自研的土石混合体水分迁移冻结模型试验装置系统，开展了补水条件下单向冻结模型试验研究，研究了温度、含石量、水分迁移对土石坝护坡土石混合体冻胀特性的影响。研究结果表明：温度、含石量对土石混合体的冻胀特性影响显著；水分迁移受土石含量、温度和含水率影响，护坡砂砾料垫层和坝体填土含水率越大，冻结过程中水分迁移量越大，水分相变成冰的条件越充分；土、石分层对黏土温度变化影响较大，黏土和砾石分层可有效减小水分迁移量和冻胀量，对土石坝护坡防冻胀是有利的；土石混合体内部孔隙水相变成冰并在试样内部形成分凝冰是冻胀量增加的主要原因，土石混合体原位冻胀以及冻结过程中分凝冰的生长使冻胀量不断增加，且补水量越大，试样冻胀量就越大；不同温度、含石量下试样的冻胀量均随补水量的增加而基本呈线性增大，且含石量对冻胀量增加速率影响较小，温度对冻胀量增加速率影响较显著。研究成果可为寒区土石坝护坡设计和运行管理提供科学依据和技术支撑，补充了碾压式土石坝设计规范中的护坡设计。

关键词：土石坝；土石混合体；水分迁移；冻胀破坏；冻结作用

黄土盾构隧道开挖围岩扰动特性模型试验研究

韩兴博1, 2，陈子明1，叶  飞*1, 2，梁晓明3，冯浩岚1，夏天晗1

（1. 长安大学公路学院，陕西 西安710064；2. 长安大学公路大型结构安全教育部工程研究中心，陕西 西安710064；3. 西南交通大学土木工程学院，四川 成都610031）

摘  要：为了探究不同含水率和埋深等工况下的黄土盾构隧道开挖对围岩的扰动作用特征，采用相似模型试验，首先通过三轴试验测定了不同含水率下原状黄土物理参数及强度指标，通过大量试配得到了不同含水率下与原状黄土强度指标参数相似的试验用土。其后，考虑盾构隧道盾尾间隙特征，开展不同含水率及埋深等组合工况下盾构开挖模拟试验，通过微型土压力传感器、百分表等监测元件以及数字图像技术等手段，分析了不同工况下地层变形、地表沉降和围岩应力的变化规律。研究发现：含水率较低时，围岩的自稳能力强；含水率越高，埋深越大，开挖对地层的扰动作用也越大；地表最大沉降值与含水率呈正相关，与埋深呈负相关；围岩剩余应力随含水率和埋深的增大而增大，但当含水率增大至一定值（26.6%）时，围岩剩余应力骤减；基于不同含水率下的围岩应力及变形发展规律，可将黄土含水率分为自稳、形变以及松动含水率，基于含水率和埋深引起的围岩松动情况，可将不同工况下的黄土盾构隧道围岩压力作用模式按照形变压力和松动压力计算，以更加适应黄土地层的特性。

关键词：黄土盾构隧道；相似模型试验；含水率；埋深；围岩变形；应力

基于强度折减采样与高斯过程回归的空间变异土坡自适应可靠度分析

刘亚栋1, 3，刘  贤1，黎学优*1, 2，杨智勇1

（1. 中山大学土木工程学院，广东 广州 510275；2. 南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海），广东 珠海 519082；3. 广州市建筑科学研究院集团有限公司，广东 广州 510440）

摘  要：土体参数空间变异性对土坡稳定性的影响已受到岩土工程界的广泛关注，繁冗的计算量是空间变异土坡可靠度分析面临的瓶颈问题。基于强度折减采样（SRS）和高斯过程回归（GPR）模型，提出一种适用于高维空间的空间变异土坡自适应可靠度分析方法（SRS-GPR）。首先采用Karhunen-Loève展开法将空间变异土体强度参数离散为高维随机变量，随后根据SRS生成土坡临界样本点，接着通过GPR构建土体参数随机场与边坡安全系数之间的高维非线性函数关系，并基于主动学习策略自动搜寻最优训练样本点，迭代更新GPR模型。在此基础上，结合GPR模型和蒙特卡洛模拟进行边坡可靠度分析。最后，通过两个典型算例验证所提方法的准确性、高效性、鲁棒性和适用性。结果表明：所提方法可有效识别靠近极限状态面附近的最优样本点，使得迭代更新的GPR模型在该区域的预测精度逐渐提高。此外，所提方法不受随机变量维度的影响，可直接在高维参数空间应用，且对边坡稳定性模型的调用次数较少，在计算效率方面具有显著优势。

关键词：强度折减采样；高斯过程回归；自适应可靠度分析；高维空间；空间变异性

冰水赋存演化下冻结土石混合体-结构界面强度劣化机制及模型

唐丽云1，王鹏宇1，郑娟娟1，于永堂2，金  龙3, 1，崔玉鹏1，罗  滔4

（1. 西安科技大学建筑与土木工程工程学院，陕西 西安 710054；2. 中联西北工程设计研究院有限公司，陕西 西安 710077；3. 中交第一公路勘察设计研究院有限公司，陕西 西安 710004；4. 西京学院陕西省混凝土结构安全与耐久性重点实验室，陕西 西安 710123）

摘  要：温升下冻结土石混合体-结构界面层孔隙内冰水赋存改变极易诱发强度劣化，而目前界面强度劣化机制及劣化规律定量表征的相关研究存在空白。制备0%，15%，30%，45%等4种含石率组合体试样，通过核磁共振、直剪试验研究了正融过程冰水赋存演化下界面强度劣化特性，结合莫尔-库仑准则首次提出以薄膜水及毛细水含量变化率为参变量的强度劣化模型。得到结论：含石改变界面孔隙结构分布使毛细水占比升高；温升下界面抗剪强度劣化程度随含石率增加而降低；正融后不同含石率界面黏聚力衰减程度均大于内摩擦角衰减程度；黏聚力、内摩擦角与未冻水含量关系曲线分别呈阶段非线性特点及两阶段线性特点，其实质在于薄膜水及毛细水发育使得界面黏聚力和内摩擦角产生不同程度及形式的劣化。模型分析表明：随含石率升高，薄膜水及毛细水劣化系数具有“此消彼长”的特性，颗粒间及颗粒与结构接触面滑动摩擦强度和咬合摩擦强度劣化比例系数分别呈现下降、上升趋势。

关键词：正融；土石混合体-结构界面；冰水赋存；强度劣化模型

有压引水隧洞多层柔性叠合衬砌对断层蠕滑错动的适应性研究

徐文韬1，徐红超2，石长征1，伍鹤皋*1，张  超2，李端正1

（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. 云南省滇中引水工程有限公司，云南 昆明 650051）

摘  要：长距离输水隧洞工程建设很难避免穿越活动断层的问题，有压隧洞采用何种衬砌结构型式穿越活动断层迄今为止研究还不够深入。针对目前隧洞过活断层常用抗断措施存在的问题，结合有压引水隧洞自身的特点，提出了一种适合有压引水隧洞穿越活动断层的多层柔性叠合衬砌结构型式。依托某工程的实践情况，采用有限元数值分析方法论证了多层柔性叠合衬砌结构的可行性和合理性；同时分析了垫层厚度、垫层弹模对隧洞结构内力响应和抗断性能的影响。计算结果表明：垫层厚度越大，伸缩节总变形量越大，对于隧洞衬砌适应断层错动越有利；但当垫层厚度过大时，将对衬砌的受力产生不利影响，因此建议根据工程设防的断层错动量选择合适厚度的垫层，不必采用过厚的垫层。垫层弹模的变化对钢管应力的影响较为显著，综合考虑钢衬应力、混凝土损伤以及对断层错动的适应性能，建议选取3～5 MPa的垫层弹模最为合适。研究结果可为有压输水隧洞应对断层蠕滑变形时的结构设计提供参考。

关键词：有压隧洞；衬砌结构；断层错动；柔性接头；垫层；数值模拟

考虑实际接触三维粗糙度退化的软岩节理剪胀规律预测模型

班力壬1，杜伟升*2，候宇航1，戚承志1，陶志刚3

（1. 北京建筑大学土木与交通工程学院，北京 100044；2. 煤炭科学研究总院有限公司深地科学院，北京 100013；3. 中国矿业大学（北京）力学与建筑工程学院，北京100083）

摘   要：为预测岩石节理的剪胀变形行为，分析了恒法向荷载作用下实际接触微凸体三维粗糙度在剪切过程中的退化规律，提出了一个适用于软岩节理的剪胀曲线预测模型。在剪切荷载作用下节理法向位移的变化是节理在三角形微凸体侧面爬坡上升行为与爬越一些微凸体顶点后闭合行为的叠加，爬坡行为与闭合行为引起的位移都正比于节理最大可能剪胀角。最大可能剪胀角退化的实质是实际接触节理微凸体平均等效倾角的退化。通过分析初始剪切与残余应力阶段的节理形貌特征，提出了计算初始最大可能剪胀角与残余应力阶段剪胀角的模型。基于软岩节理不发生突然脆性破坏的假设，进一步通过研究剪切过程中节理微凸体退化规律，量化了最大可能剪胀角的变化规律。定量了节理爬坡行为、闭合行为与最大可能剪胀角之间的关系，进而提出了节理剪胀规律预测模型，通过试验验证了模型的有效性。模型可较准确预测软岩节理的剪胀规律，并可合理描述节理初始阶段剪切压密行为。

关键词：节理剪胀；形貌退化；微凸体；三维粗糙度；节理形貌

坝基缓坡预裂开挖中不同布孔方式下的爆破扰动比较分析

高启栋1, 2, 3，张  宸1，范  勇*2，周海孝1，卢文波3，冷振东4

（1. 长安大学公路学院，陕西 西安 710064；2. 三峡大学湖北省水电工程施工与管理重点实验室，湖北 宜昌 443002；3. 武汉大学 水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北 武汉 430072；4. 中国葛洲坝集团易普力股份有限公司，重庆 401121）

摘  要：在坝基缓坡预裂开挖中，为解决传统主爆孔或缓冲孔顺坡布设时（称之为顺坡布孔）钻孔效率低的问题，工程建设者尝试采用了反坡钻孔的方式（称之为反坡布孔），有必要对两种布孔方式下坝基保留岩体扰动情况进行比较分析，以指导工程实践。依托白鹤滩水电站坝基缓坡开挖，分别开展了顺坡布孔与反坡布孔两种开挖方式下的现场爆破试验，同时借助LS-DYNA三维动力有限元模拟，比较分析了两种布孔方式下保留岩体的爆破损伤演化特性与振动分布规律，并揭示了不同布孔方式下的内在力学作用机制，最后综合考虑开挖成型效果与施工速率，对坝基缓坡开挖方案的选择进行了探讨。结果表明：两种布孔方式下由预裂孔引起的保留岩体扰动情况基本一致，区别在于主爆孔或缓冲孔引起的累积损伤效应与爆破振动，内在原因在于炮孔与保留岩体轮廓面夹角的变化。相对顺坡布孔，反坡布孔因增大了主爆孔或缓冲孔与轮廓面的夹角，减少了传输至保留岩体的爆炸能量，有利于减轻对保留岩体的扰动，可减小损伤深度约11.6%～13.9%，降低爆破振动约6.4%～53.7%。

关键词：坝基缓坡；预裂爆破；顺坡布孔；反坡布孔；爆破扰动

盐渍土在蒸发过程中的水盐相变行为研究

周凤玺1, 2，冉  跃1，万旭升3，王立业1

（1. 兰州理工大学土木工程学院，甘肃 兰州 730050；2.西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心，甘肃 兰州 730050；3. 西南石油大学土木工程与建筑学院，四川 成都 610500）

摘  要：伴随蒸发过程，盐渍土孔隙内的溶液会产生汽化及结晶现象，且两种不同的相变间存在相互依赖性。为了揭示蒸发过程中的水盐相变特性，对盐渍土在蒸发过程中的汽化和盐结晶行为进行了理论和试验研究。首先，从热力学理论出发，通过考虑相间化学势平衡和Young-Laplace方程给出了起始结晶半径的理论表达，并分析了起始结晶半径与温度和相对湿度的关系。结合Van Genuchten土水特征曲线模型，建立了孔隙溶液浓度在不同状态下盐的溶解-结晶模型，并分析了温度和初始含盐量对盐结晶行为的影响规律。最后，通过开展控制温度和初始含盐量的蒸发试验结果对理论模型进行了验证。结果表明：环境湿度降低的过程中，土体温度以及初始含盐量对孔隙溶液中的水分和盐分相变有着显著的影响，土体温度越高，孔隙溶液中水分蒸发越快，液相最终饱和度越低；随着初始含盐量的增加，液相最终饱和度下降，盐晶体体积比增加。初始含盐量还会改变盐的盐析湿度，并且盐晶体的产生会抑制水分的蒸发。

关键词：盐渍土；盐晶体；蒸发试验；溶液浓度；相对湿度

氧化还原电位对污染土固化体中砷浸出行为的影响

张文杰1，王仕方*1，余海生2，李西斌3

(1. 台州学院建筑工程学院，浙江 台州 318000；2. 上海建工集团股份有限公司，上海 200080；3. 浙江农林大学风景园林与建筑学院，浙江 杭州 311300)

摘  要：砷（As）的价态和迁移性与氧化还原电位（EH）密切相关，固化/稳定化后的As污染土处于复杂的氧化还原环境中，EH的变化可能导致固化体中As浸出风险增加，目前对EH变化情况下固化体中As浸出行为的研究尚不多见。通过半动态浸出试验研究了稳定化/固化修复后的高浓度As(Ⅲ)污染土在不同氧化还原条件下的As浸出行为，通过X射线衍射图谱（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）研究了浸出试验前后土中矿物成分和As价态的变化，揭示了相关机理。结果表明，浸出液中As的浸出总量与浸提液EH密切相关，浸提液EH越低，As浸出浓度越高；当浸提液EH为0 mV时，As的扩散系数达到3.11×10−13 m2/s，可浸出指数达到了8.72，表明修复后的高浓度As(Ⅲ)污染土不适合在强还原性环境中堆放和再利用；XRD分析表明，随着浸提液EH降低，土中的铁氧化物/氢氧化物发生还原溶解，进一步导致As的解吸附；XPS分析表明，随着浸提液EH降低，土中的As(V)被还原为高迁移性的As(Ⅲ)，从而增加了As的潜在移动风险。该研究为高浓度As(Ⅲ)污染土的长期安全处置提供了科学依据。

关键词：As(Ⅲ)污染土；氧化还原电位；半动态浸出；稳定化/固化；浸出行为

基于颗粒特征与预设变形的人工砂土变形图像生成方法及应用

王永志1, 2，段雪锋1, 2，陈  苏3，汤兆光1, 2，刘荟达4，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；3. 北京工业大学城市建设学部，北京 100124；4. 中国建设基础设施有限公司，北京 100044)

摘  要：图像变形分析方法是当前土力学与岩土工程领域的一种重要变形测试技术，散斑图像作为其发展、应用和可靠性评价的常用工具，是否反映真实土体图像特征和变形分析可靠性尚有待解答。以福建标准砂为样本，基于土体图像特征分析及与散斑图像对比，提出了一种描述砂土图像和变形特征的人工图像生成方法，利用建立的4种变形坐标解析公式和生成序列变形图像，对国际代表性RG-DIC和PIVlab法可靠性进行评价。结果表明：散斑图像与真实砂土图像在纹理、圆度、色值等方面存在显著差异，提出的人工图像生成方法能有效控制土颗粒组分、圆度、色值等分布参数，反映了真实土体图像特征；生成的序列变形图像增加了时间变量和任意变形函数功能，为动态和复杂变形分析可靠性评价建立条件。散斑图像明显低估了RG-DIC和PIVlab法对土体变形的分析误差，原因为黑色背景、白色亮斑构成的纹理特征更具辨识性；RG-DIC法的分析准确性与稳定性明显优于PIVlab法，而不同变形条件下两种方法分析误差呈一致趋势，当剪应变≤10-3时误差快速上升。研究方法与成果，为土体图像变形分析方法发展、应用和可靠性评价提供了重要支撑和参考。

关键词：图像变形分析方法；砂土变形；人工图像；参考基准；可靠性评价

动静组合加载下颗粒迁移与沉积特性试验研究

高  峰1, 2, 张军辉1, 张  升*3, 郑健龙1, 盛岱超4

（1. 长沙理工大学交通运输工程学院公路养护技术国家工程研究中心，湖南 长沙 410114；2. 青海省交通控股集团有限公司科技信息部，青海 西宁 810000；3. 中南大学土木工程学院高速铁路建造技术国家工程研究中心，湖南 长沙 410075；4. 悉尼科技大学土木与环境工程学院，悉尼 NSW 2007）

摘  要：悬浮颗粒在路基中迁移和沉积运动规律研究对揭示翻浆冒泥病害孕育、发展与致灾机制具有重要的理论意义和应用价值。通过开展动-静组合荷载下分层砾石-砂粉土柱翻浆试验，探究了动荷载加载强度、静荷载间歇时长、以及动静组合加载重复次数等对颗粒迁移和沉积行为的影响规律，并结合试样动水力响应特征分析了诱发颗粒迁移的驱动机制。试验结果表明：颗粒在动水力作用下发生悬浮迁移而在静荷载段受重力作用发生沉降，从而造成砾石层内泥浆浊度呈现波动型增长特征。随动静组合加载重复次数增加，每一个重复周期内的颗粒悬浮增量趋于降低，且悬浮颗粒逐渐堵塞砾石孔隙并在一定程度上抑制翻浆发展。提高动载频率和动应力会进一步降低砂粉土表层的内部稳定性，但相比于增大平均动应力，提高加载频率对增大颗粒迁移量和竖向迁移距离更加显著。

关键词：翻浆冒泥；室内试验；颗粒迁移；超孔隙水压

爆破振动荷载作用下填埋场稳定性计算分析

陈  典1，陈永贵*1, 2，叶为民1, 2，叶代成3，赖庆钟4

(1. 同济大学土木工程学院地下建筑与工程系，上海 200092；2. 岩土及地下工程教育部重点实验室（同济大学），上海 200092；3. 厦门路桥百城建设投资有限公司，福建 厦门 361001；4. 中交一公局厦门工程有限公司，福建 厦门 361001)

摘  要：针对爆破振动荷载作用下填埋场稳定系数分析，建立数学坐标系确定两种形状填埋场每个点的坐标位置，分别采用质心法和积分法计算爆破振动惯性力；考虑渗滤液对填埋体、衬垫界面物理力学参数的影响，建立填埋场沿垃圾坝背和坝底破坏时的三楔体分析模型，列楔体极限平衡方程；借助MATLAB求解爆破振动荷载下任意时刻填埋场沿底部复合衬垫界面滑移的安全系数，通过算例验证楔体极限平衡方程的正确性。结果表明：质心法计算的安全系数时程曲线开始发生变化的时间落后于积分法，且与积分法相比，波动幅度更大，最小安全系数更小，实际安全系数应在两种方法之间。当爆源位于垃圾坝底内边缘下方区域或填埋体底部中点左右区域的下方时，安全系数最小，发生失稳的概率最大。爆破振动频率对填埋场安全系数的影响，积分法得出随着振动频率变大，安全系数总体变化趋势增大，且增加幅度逐渐减小。渗滤液水位显著影响填埋场的稳定性。研究结果对评估填埋场在隧道下穿时的稳定性、优化隧道爆破开挖设计、确保施工安全具有重要意义。

关键词：卫生填埋场；稳定性分析；爆破振动；极限平衡法

非对称破坏模式下临坡地基的Meyerhof承载力新解

晏  青1, 2，赵均海1，张常光*1

（1. 长安大学建筑工程学院，陕西 西安 710061；2. 山东理工大学建筑工程学院，山东 淄博 255000）

摘  要：利用统一强度理论的平面应变强度方程，综合考虑中间主应力、基础至坡肩的水平距离、边坡高度和基底粗糙情况等因素，提出临坡地基坡面非对称破坏模式和坡底非对称破坏模式，继而建立条形基础下临坡地基新的Meyerhof承载力解答，给出具体应用步骤并开展理论退化分析与对比验证。研究表明：考虑坡后土体强度贡献所提出的非对称破坏模式更符合临坡地基的实际破坏形态；所得临坡地基Meyerhof承载力解答与文献模型试验和数值模拟均吻合良好；中间主应力可明显提高临坡地基的承载力；临坡地基承载力随边坡高度增加先减小后恒定。研究结果合理反映了土体强度的中间主应力效应、破坏模式的非对称性以及基础旁侧土体强度等工程实际情况，对临坡地基优化设计具有一定的理论指导意义。

关键词：临坡地基；地基承载力；非对称破坏模式；Meyerhof理论；统一强度理论

浅议土的复杂性

李广信

（清华大学水圈科学与水利工程全国重点实验室，北京 100084）

摘  要：土的复杂性使人很难对其严密地定名与分类，几乎不可能精准地预测其行为。土的复杂性来源于其是天然的产物和碎散的颗粒集合体。土的天然属性使其具有三相组成，土中水成为土力学中理论上的难点，也常常是一切地质灾害与工程事故的根源。土力学教学中所谓的土是被简单化了的，与大自然中的原状土有着很大的差别。土的碎散性使其受力变形性状与物理性质相耦合，在受力变形的过程中其组成、状态、结构都处于不断地变化中，这就是其力学性质非常复杂的主要原因。通过DDA（Discontinuous deformation analysis）分析揭示了土颗粒运动与土的各种变形特性间的联系；土的湿化试验表明了塑性应变是度量土的应力-应变特性的主要因素。人类与土之间有着长期的密切的关系，土作为人类的载体、材料、工具与武器，是人类须臾不可离开的东西。在长期的生活与生产过程中，人们积累了关于土的丰富的经验，也吸取了很多教训。至今经验性的方法仍然是在岩土工程的综合判断与工程决策中的基本方法。

关键词：复杂性；自然的产物；碎散组成；经验论；岩土三角形

水位波动下砂层中颗粒运移及沉积特性试验研究

崔先泽1, 2, 3，文  韬2, 3,4，李志祥2, 3，杨广栋2, 3，李  晋2, 3，吴大洲2, 3，范  勇*2, 3

(1. 中国地质大学（北京）地下水循环与环境演化教育部重点实验室，北京 100083；2. 水电工程施工与管理湖北省重点实验室（三峡大学），湖北 宜昌 443002；3. 三峡大学水利与环境学院，湖北 宜昌 443002；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：受大型水利工程调控及季节性降水影响，江河湖沿岸地下水位呈现出周期性变化规律，水位波动是地下水回灌等工程中影响砂层中颗粒运移及沉积特性的重要因素。通过砂层迁移-沉积试验系统开展了颗粒迁移-沉积特性试验，并采用浊度-浓度关系、穿透曲线、颗粒粒径、沉积量、流出液颗粒粒径分布、孔隙水压力及细观观测等方式实现了从宏观到细观、从定性到定量分析颗粒的迁移-沉积规律。结果表明：在相同的波动幅度下，随着水位的不断升高，悬浮颗粒横向上扩散的趋势愈加显著且渗透力作用逐渐增强，颗粒更容易沉积在多孔介质表面或孔隙通道角落中；在不同波动幅度下，注入小粒径颗粒时，随着波动幅度增加流出液浓度及峰值增大，大粒径颗粒与小粒径颗粒呈现相反规律；在相同尺寸的多孔介质中，悬浮颗粒粒径越大相对浓度峰值越低，大颗粒在孔隙中更容易由于筛滤作用发生沉积，从而造成多孔介质孔隙率和渗透性降低。

关键词：地下水源热泵；多孔介质；硅微粉；水位波动；迁移-沉积

圆形河谷地形效应振动台模型试验研究

张中杰1，禹海涛*2，宋  毅3，刘  书1，王治坤3

(1. 上海市城市建设设计研究总院(集团)有限公司，上海 200125；2. 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室，上海 200092；3. 同济大学土木工程学院，上海 200092)

摘  要：河谷作为一种局部不规则地形，会改变局部场地范围内的地震动特性，通常称之为地形效应，这一现象已经被大量地震动观测和震害记录所证实。目前关于河谷地形效应的研究多集中于解析解和数值方法，但缺乏试验数据的支撑。建立了考虑河谷地形效应的自由场振动台模型试验方法，开展了多工况自由场河谷地形效应的振动台模型试验研究。试验设计了3组宽深比分别为8︰1，4︰1，3︰1的圆弧形河谷地形，并以平整场地条件下的自由场试验作为参照，对比分析了河谷场地的地形效应，并探明了不同地形条件对自由场河谷地形效应的影响规律。试验结果表明：河谷地形效应会引起局部非平整场地范围内地表加速度响应的普遍放大，且以谷顶位置处的地震动放大效应最为显著，谷内加速度响应则表现为从谷底到谷顶逐渐增大的分布趋势；随着入射波频率的增加，河谷地形引起的地表加速度放大效应更加显著；而随着河谷地形深宽比的增加，地震动放大效应将逐渐增强。研究成果可为河谷地形条件下基础设施结构的抗震安全性分析提供科学依据。

关键词：振动台试验；圆弧形河谷；地形效应；加速度响应

开口条件下高速离心机机室流场模拟及试验研究

杨  鑫1，陈红永*1, 2，黎启胜1，龚志斌1，宋  琼1，李心耀1，尹益辉1, 2

（1. 中国工程物理研究院总体工程研究所，四川 绵阳 621999；2. 工程材料与结构冲击振动四川省重点实验室 四川 绵阳 621999）

摘  要：为研究离心机机室开口条件下机室内流场特性及开口对风阻功率的影响，首先基于CFD（计算流体力学）方法建立了某离心机机室流场分析模型，针对机室开口状态进行了模拟，对比了风口竖直及倾斜对换热的影响；其次在某高速离心机上开展了流场测试试验，获得了机室内压力及风速的空间分布，及随离心机转速的变化规律，并对比了圆盘转子与转臂转子的风阻功率差异。研究表明滑移网格技术可用于计算离心机机室内旋转流场，倾斜通风口更有利于机室通风换热，并降低离心机运行的风阻功率；对旋转部件上凹坑等进行整流可有效降低风阻功率；圆盘转子的压差阻力远小于转臂转子。 通过合理设计通风口可提高机室换热效率，研究可为高速离心机机室及温控设计提供参考。

关键词：开口机室；流场；风阻功率；模拟；试验

基于CT技术的黄原胶加固土干湿循环条件下力学性能和微观结构劣化机制研究

刘  瑾1，车文越*1，郝社锋2，马晓凡1，喻永祥2, 王  颖1，陈志昊1，李婉婉1，钱  卫1

（1. 河海大学地球科学与工程学院，江苏 南京 211100；2. 自然资源部国土（耕地）生态监测与修复工程技术创新中心，江苏省地质调查研究院，江苏 南京 210018）

摘  要：干湿循环对岩土体的工程特性具有重要影响。采用CT扫描技术和力学测试，对加入不同含量黄原胶（0%，0.5%，1.5%）加固的黏土在经历不同次数（0，1，4，8，12次）干湿循环作用下的力学性能和微观结构劣化机制进行了研究，得到结论：①黄原胶能够有效提高土体的抗压强度和耐干湿循环效果。随着黄原胶含量的增加，干湿循环作用后的强度损失逐渐减小，当循环次数从0次增加到4次时，对于加入黄原胶含量分别为0%，0.5%，1.5%的试样，抗压强度分别损失了42.75%，17.2%，14.04%。②加固土的抗压强度与干湿循环次数之间保持指数下降的关系，当循环次数达到4次后，随着循环次数的进一步增加，抗压强度和弹性模量均在较小的变化范围内波动。③随着干湿循环次数的增加，黄原胶加固土的孔隙率表现出先增加后减小的趋势，连通孔隙不断扩展，而孤立孔隙表现出先增加后减小的趋势。④随着试样的干燥，黄原胶在土颗粒间形成网状基质，提高土体的强度和耐干湿循环能力。

关键词：生物聚合物；黄原胶；抗压强度；CT扫描；微观结构；劣化机制