复杂环境下基于CPTU的深基坑土压力模型与工程应用 

刘松玉1, 2，赖丰文*3，蔡国军4，李洪江1，鲁泰山1，张超哲1

(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. 福州大学土木工程学院，福建 福州 350116；4. 安徽建筑大学土木工程学院，安徽 合肥 230601)

摘  要：土压力计算是深基坑围护结构设计的重要组成部分，但现有土压力模型难以合理地考虑开挖扰动诱发土体工程性质演化影响。孔压静力触探（piezocone penetration test, CPTU）能够有效避免取样扰动，并快速提供连续的原位土测试参数（锥尖阻力、侧壁摩阻力、孔隙水压力）。基于CPTU原位测试和位移相关土压力模型，结合库仑土压力框架，综合考虑开挖诱发土体工程性质演化、邻近地下结构（受限空间）、土拱效应、地基土强度参数和土-结构界面摩擦角等影响因素，构建了复杂环境下深基坑土压力统一计算模型（主动状态至被动状态）。分别通过与室内1g模型试验和离心机试验结果对比，验证了所构建模型的准确性与合理性。进一步将所构建模型应用至太湖冲湖积相软土地区某邻近地铁车站的深基坑工程。现场分别在基坑开挖前后对围护结构的两侧（基坑内外）开展了CPTU原位测试，并监测得到了围护结构侧向变形与土压力变化。原位测试解译结果表明，基坑开挖显著地改变了周边土体状态参数，但对于有效内摩擦角的影响甚微。与现场所测土压力对比指出，基于CPTU的土压力模型能够较好地反映复杂环境下基坑土压力变化，成功实现了工程应用。

关键词：孔压静力触探（CPTU）；原位土力学；开挖扰动；受限空间；位移相关土压力

基于极限分析下限法的筒型基础地基承载特性研究

刘  润，杨  灿，陈广思*

(天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津 300072)

摘  要：筒型基础凭借其成本低、工期短且对地基扰动相对较小的优势，已成为中国海上风电的重要基础形式之一。由于其基础结构形式复杂，经典的地基计算方法无法准确评估其地基竖向承载力。利用有限元极限分析下限法，建立了考虑筒-土间摩擦的筒型基础地基竖向承载力的下限解求解程序，在此基础上分析了土体强度不均匀性、筒型基础长径比及筒外壁-土间摩擦对筒型基础地基竖向承载力的影响，提出了综合考虑以上因素的筒型基础地基竖向承载力计算公式。

关键词：有限元极限分析下限法；筒型基础；地基竖向承载力

砂土地基中螺旋锚上拔承载特性试验与理论研究

胡  伟1，林天宇1，林  志2，冯世进3，IVAN Puig Damians4

(1. 岩土工程稳定控制与健康监测湖南省重点实验室，湖南 湘潭 411201；2. 福建省高速公路融通投资有限公司，福建 福州 350005；3. 同济大学地下建筑与工程系，上海 200092；4. Department of Civil and Environmental Engineering (DECA), School of CivilEngineering, Universitat Politècnica de Catalunya-BarcelonaTech (UPC), Jordi Girona 1-3, 08034 Barcelona)

摘  要：目前多锚片螺旋锚上拔承载的理论研究需人为引入临界埋深比和临界间距比的概念，这将一个连续演化问题割裂成多种特殊工况，但两个临界值的取值标准又存在不统一的问题，导致理论的工程应用存在风险。基于模型试验并结合数字照相测量技术开展砂土地基中螺旋锚上拔承载特性研究，主要得到以下结论：①单、双锚片螺旋锚上拔荷载位移曲线的变化均可分为增长区间和震荡下降区间两个阶段，埋深比越大，荷载峰值越高，但随之增强的土拱效应也导致曲线震荡幅度越显著。②抗拔承载力突破因子N随埋深比的变化曲线存在峰值特征，先快速增大后缓慢减小；下层锚承载力发挥系数η随间距比的增大呈先快后缓的增加趋势。③多锚片螺旋锚的各层锚片对应的破坏滑动面均可用随埋深比增大长短轴比逐渐减小的椭圆来刻画，首层锚滑动面与同埋深下单锚片滑动面形态一致，下层锚滑动面的椭圆长短轴之比受到间距比变化的影响可分为3个阶段。④多锚片螺旋锚的首层锚和下层锚各自有3种滑动面工况，对应3种力学模型，这取决于埋深比和间距比，螺旋锚总的上拔承载力学模型由它们组合而成。⑤推导建立了多锚片螺旋锚上拔承载力计算方法，该方法可以考虑任意锚片数量、埋深比和间距比，并通过对4个松砂和中密砂地基中试验案例的计算验证了该方法的有效性。

关键词：螺旋锚；埋深比；间距比；抗拔承载力；承载力发挥系数；滑动面

砂-粉混合料的分数阶塑性本构模型

孙增春1, 2, 刘汉龙2, 3, 肖  杨*2, 3

（1. 西北农林科技大学水利与建筑工程学院，陕西 杨凌 712100；2. 重庆大学土木工程学院，重庆 400045；3. 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：砂-粉混合料是自然界和岩土工程中常见的非均质土，密实程度、应力水平和细粒含量等因素对其颗粒接触状态和力学性能具有显著影响。为了能够较为全面地描述砂-粉混合料在细粒含量阈值内的复杂力学特性（FC FCthre），基于分数阶微积分理论确定了能够统一描述相关联和非相关联的塑性流动法则，并采用等效骨架孔隙比的概念，将等效骨架状态参数嵌入剪胀方程和塑性模量中，进而建立了考虑细粒含量和状态相关的分数阶塑性本构模型。模型预测结果与试验数据对比分析表明，所建立的分数阶塑性模型能够有效反映砂-粉混合料在排水剪切条件下的应变软化（应变硬化）和剪胀（剪缩）等特性。同时，不排水条件下的关键特征，如流动和非流动行为也可以得到合理地描述。

关键词：砂-粉混合料；细粒含量；状态相关；分数阶；本构模型

减水剂对流态固化淤泥流动性的影响试验研究

王文翀1，黄英豪1，王  硕1，彭广益2，王  淮2

（1. 南京水利科学研究院岩土工程研究所，江苏 南京 210024；2. 苏州市港航事业发展中心，江苏 苏州 215002）

摘  要：相比传统回填材料，可控性能流态固化回填料（Performance-controlled fluidized solidified backfill material， PCFS材料）具有高流态、自密实等特点，能够有效避免因压实不充分导致的工程问题，特别适用于狭窄区域的回填。以淤泥为原材料，水泥为固化材料制备强度、流动性和凝结时间等性能可控的PCFS材料，通过流动度试验探讨了不同初始条件对PCFS的流动性的影响规律，为提升PCFS的流动性能，选择了木钙、萘系、聚羧酸3类减水剂，对3类减水剂提升PCFS流动性的效果进行对比分析。试验结果表明：PCFS的流动度和初始含水率之间存在线性正相关关系；水泥的掺入会导致PCFS流动度明显降低，且主要发生在水泥掺量≤2%时。3类减水剂对PCFS流动度的提升幅度从大到小依次为聚羧酸＞萘系＞木钙，其中聚羧酸和木钙的掺入会引入气泡，萘系和木钙的“饱和掺量”分别为2%，4%。水泥掺量不同又会使得3类减水剂提升流动度的效果产生明显差异，水泥掺量的增大使得木钙的提升效果降低，对于聚羧酸的影响则较小，而对于萘系则表现出了“反常效应”。最后讨论了“饱和掺量”和“反常效应”的成因，并提出了初始含水率2wL、5%水泥掺量条件下PCFS的流动度表达公式。

关键词：淤泥；PCFS；减水剂；流动度；表达公式

勘察数据变化条件下空间变异土坡稳定可靠度协同更新方法

田华明1, 2，李典庆*1, 2

(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. 武汉大学水利水电学院工程风险与防灾研究所，湖北 武汉 430072)

摘  要：贝叶斯理论为合理表征土性参数的空间变异性以及量化勘察数据（如不排水剪切强度值）对边坡稳定可靠度的影响提供了有效工具。然而，勘察数据随边坡空间位置变化，而且土性参数空间变异性表征模型（如随机场模型）包含高维不确定性参数。勘察数据的动态变化与高维随机参数反演导致基于贝叶斯理论的边坡稳定可靠度更新具有显著的计算量。为此，提出了考虑变化勘察数据的空间变异土坡稳定可靠度协同更新方法。该方法首先基于贝叶斯更新框架BUS模拟条件随机场，执行边坡稳定性分析；然后基于拒绝抽样原理和协同式分析方法根据不同勘察数据表征岩土体参数的空间变异性，并更新边坡的稳定可靠度。当勘察数据在边坡不同空间位置变化时，避免了重新模拟条件随机场以及执行边坡稳定性分析，同时继承了BUS解决高维随机参数反演的特性，实现了基于贝叶斯理论的空间变异边坡稳定可靠度快速更新。以单层非平稳随机场土坡为例验证了所提方法的合理性和有效性。结果表明，所提方法为勘察数据变化条件下土性参数空间变异性动态表征以及边坡稳定可靠度实时更新提供重要工具。

关键词：土坡；空间变异性；勘察数据；贝叶斯更新；协同式分析；稳定可靠度

基于IDA方法的综合管廊纵向地震易损性分析研究

李锦强，钟紫蓝*，申家旭，张  卜，张亚波，杜修力

（北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室，北京 100124）

摘  要：为了提出一种基于非线性增量动力分析（incremental dynamic analysis, IDA）的长线型综合管廊纵向地震性能评价的易损性分析方法，以单舱综合管廊为研究对象建立了简化梁-弹簧模型，合理地考虑了管廊接口的力学性能和管廊-土相互作用，将筛选的17组地震动统一调幅至不同强度水平后作为输入开展一维自由场分析以获取管廊底板位置处的地震动时程，最后开展了考虑地震动行波效应的综合管廊地震响应分析。基于IDA分析结果对地震动强度指标进行优选，最终建立了以管廊底板位置处峰值速度和地表峰值速度为地震动强度指标，以管廊接口张开量为损伤指标的易损性曲线，得到了不同地震烈度水平下综合管廊的失效概率。给出的典型II类场地中管廊地震易损性曲线和失效概率可以作为评价该类地下结构抗震性能的有效工具，为长线型综合管廊在不同地震动强度下的损伤预测提供可靠依据。

关键词：综合管廊；梁-弹簧模型；增量动力分析；易损性分析；失效概率

基于改进对流粒子域插值物质点法的隧道大变形分析

王曼灵1, 2，李树忱*1, 2, 3，周慧颖1, 2，王修伟1, 2，彭科峰1, 2，袁  超2, 4

（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. 中国矿业大学力学与土木工程学院，江苏 徐州 221116；4. 山东大学土建与水利学院，山东 济南 250061）

摘  要：物质点法（MPM）在模拟大变形问题时具有很好的效果，然而传统的MPM在粒子穿越网格边界时存在单元穿越误差，导致精度降低。为克服传统MPM的单元穿越误差，基于对流粒子域插值物质点法（CPDI）理论框架，采用自适应正交改进插值移动最小二乘法（AOIIMLS），提出了改进CPDI方法。AOIIMLS通过构造加权正交基函数，并且忽略了新对角矩阵中的零元素或极小元素的贡献，以避免求解逆矩阵，增强了鲁棒性。改进CPDI采用速度梯度计算粒子域的速度场，粒子速度和粒子域角点速度用于重构背景网格速度函数。通过一维柱在自重作用下的压缩、砂柱坍塌和隧道坍塌离心机试验验证了改进CPDI方法的准确性和适用性，结果表明改进CPDI降低了单元穿越误差，得到了更高的精度。最后，采用改进CPDI方法模拟了青岛地铁4号线静沙区间地面塌陷全过程，验证了改进CPDI方法在岩土工程大变形领域的适用性及优势。

关键词：物质点法；对流粒子域插值；自适应正交改进移动最小二乘法；隧道大变形

基于贝叶斯理论和条件协同模拟的海上风电场土体参数空间变异性表征

徐加宝1, 2，张泽超3，张璐璐*1, 4, 5，曹子君6，王  宇2，张一凡1，张  德1，陈杨明1

（1. 上海交通大学土木工程系海洋工程国家重点实验室，上海 200240；2. 香港城市大学建筑学及土木工程学系，香港 999077；3. 中国长江三峡集团有限公司科学技术研究院，北京 100038；4. 高新船舶与深海开发装备协同创新中心，上海 200240；5. 上海市公共建筑和基础设施数字化运维重点实验室，上海 200240；6. 西南交通大学智慧城市与交通学院高速铁路线路工程教育部重点实验室，四川 成都 611756）

摘  要：海上风电场土体参数的空间变异性表征对海上风电工程具有重要意义，多源土体参数融合可降低表征结果的不确定性。然而，现有方法无法利用非同位多源土体参数数据，且不考虑统计不确定性对空间变异性表征的影响。为此，提出了基于贝叶斯理论的条件协同模拟方法，该方法根据非同位多源土体参数数据，利用贝叶斯理论估计交叉变异函数，再利用条件协同模拟方法生成大量土体参数空间分布的模拟样本，表征参数空间变异性，表征过程中合理地考虑模型参数的统计不确定性。以某海上风电场为工程背景，利用提出的方法融合无侧限抗压强度(qu)和标准贯入试验(SPT)击数N值，表征qu的空间变异性。结果表明：提出的方法可以根据有限非同位的qu和N值数据，表征qu的空间变异性，合理地反映了有限数据条件下统计不确定性的影响。此外，利用强信息先验分布或者融合标准贯入数据，可以降低变异函数模型参数统计不确定性和条件协同模拟结果的不确定性。

关键词：海上风电场；空间变异性；条件协同模拟；贝叶斯理论；多源数据融合

岩土离心模型试验软接触式微型土压计研制及性能评价

王永志1, 2，杨  阳1, 2，徐光明3，汤兆光*1, 2，张雪东4，孙  锐1, 2，周燕国5

（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. 南京水利科学研究院岩土工程研究所，江苏 南京 210024；4. 中国水利水电科学研究院，北京 100038；

5. 浙江大学岩土工程研究所，浙江 杭州 310058）

摘  要：微型土压计是岩土离心模型试验的重要测量技术之一。为解决刚性土压计测量中拱效应、尺寸效应、厚径比等经典误差问题及提升频响速率和精度，尝试开发了一种全新软接触式微型土压计ESP-II，介绍了其技术创新和设计方法。以两种国际代表性土压计为参考，设计开展一系列离心模型试验，对其感应精度、速率和适用性进行评价。主要结论：①逐级加载离心加速度5g～50g试验下，各深度ESP-II和两种参考传感器测试结果与理论值的平均误差分别为5.16%，6.70%，4.85%，三者沿深度拟合K0优度系数R2均≥0.9893。②脉冲荷载试验中ESP-II最大响应时间约7.8 ms，略优于两种参考传感器，具有良好的频响速率。③不同幅值正弦、地震等动荷载试验下，3种传感器测得土压力均呈一致增量趋势，K0约由0.43～0.45增至0.51～0.56，与既有规律认识吻合。④离心机下降卸荷过程中，ESP-II测得时程表现良好连续性和光滑性，反映软接触式设计有利于保障土体与传感器良好接触和稳定响应。研究成果，初步证明了软接触式土压计适应于静、动力离心试验需求，具有重要价值与应用前景。

关键词：岩土离心模型试验；微型土压计；设计方法；软接触式；性能评价

用BBM模型模拟非饱和重塑黄土的变形强度特性

郑  方1, 2，邵生俊3, 4

(1. 西安建筑科技大学土木工程学院，陕西 西安 710055；2. 西安建筑科技大学陕西省岩土与地下空间工程重点实验室，陕西 西安 710055；3. 西安理工大学土木建筑工程学院，陕西 西安 710048；4. 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)

摘  要：对非饱和土BBM模型进行分析、研究、验证，并做进一步的修正，从而使模型更符合非饱和黄土的基质吸力的变化规律。对文献中等b等σ3且b=0应力路径下的BBM模型的迭代计算方法进行修正，进而给出等 等 且 时的BBM模型的迭代计算方法。基于非饱和黄土的控制吸力真三轴试验下的相关试验结果，求得BBM模型的相关模型参数，并利用相应的计算方法对等b等p且b=0路径下的非饱和黄土试验结果进行预测。考虑对于非饱和黄土，相关模型参数随基质吸力的非线性变化关系，采用一个双曲线函数关系式对BBM模型进行修正，并对修正后的模型进行验证，结果显示修正后模型整体预测结果理想，尤其是对于低吸力低净平均应力下的预测结果较原始模型更为理想。

关键词：非饱和黄土；基质吸力；本构模型；应力状态；模型参数

门式抗浮框架作用下上方开挖既有盾构隧道响应解析解

刘  源1, 2, 3，陈仁朋1, 2, 3，程红战*1, 2, 3，吴怀娜1, 2, 3，张  凯1, 2, 3

(1. 湖南大学土木工程学院，湖南 长沙 410082；2. 湖南大学地下空间开发先进技术研究中心，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：上方开挖卸载导致既有盾构隧道结构产生上浮，易引发结构渗漏水、开裂等病害。竖井开挖联合门式框架技术是限制上方开挖引起既有隧道上浮的一种有效控制措施，但是目前仍缺少相应的理论方法用于指导门式抗浮框架的设计。为此，提出了既有隧道结构响应的解析解，可以实现竖井和基坑开挖阶段既有隧道结构纵向和横截面变形计算，并给出了相关的计算流程。通过与工程实例和三维数值模拟结果进行对比，验证了解析解的可靠性。通过典型算例计算和参数敏感性分析讨论了门式抗浮框架的作用机理以及既有隧道埋深和竖井开挖尺寸等因素的影响规律。结果表明：门式抗浮框架在基坑开挖阶段可以有效控制上方开挖引起的既有隧道变形，控制效果与既有隧道上方剩余覆土厚度密切相关，剩余覆土越小控制效果越明显；门式抗浮框架的作用效果主要取决于抗浮板与土体之间的作用力，抗拔桩与土体的作用力对既有隧道变形影响较小。

关键词：既有隧道；门式抗浮框架；解析解；竖井开挖；Timoshenko梁

内外水力交互下浅埋带压盾构隧道水土压力计算模型

谢家冲1, 3, 5，黄  昕*1, 2, 3，金国龙1, 3, 4，张子新1, 3

(1. 同济大学土木工程学院地下建筑与工程系，上海 200092；2. 新疆大学建筑工程学院，新疆 乌鲁木齐 830047；3. 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室，上海 200092；4. 中船第九设计研究院工程有限公司，上海 200063；5. 加泰罗尼亚理工大学土木与环境工程学院，巴塞罗那 08034)

摘  要：针对浅埋有压盾构隧道内外水力交互渗流下引起的松动水土压力变化，基于修正镜像法获得了考虑内水压的地层渗流场分布与水力梯度。随后基于考虑松动区内部应力分布的修正Terzaghi公式给出了考虑隧道内水压下的松动区任意位置的水土压力解，并与数值模拟结果进行了对比验证。主要结论如下：采用圆弧拱和抛物线拱的主应力轨迹线能够有效描述隧顶松动区应力分布情况；当地层渗透系数与衬砌渗透系数比值小于1000时，内压水头大小对水土压力的影响显著；内压水头的增加将减小松动区有效应力，引起上覆土体卸载，同时引起隧顶松动区总应力增大，表明该范围内孔隙水压的增长对水土压力的变化占据主导作用；5参数正交分析结果的线性回归分析结果表明隧道埋深和半径对土压力有显著的正向影响，土体摩擦角和黏聚力均表现为负向影响。在相对低渗透地层条件下，内压水头对隧顶有效应力和总应力分别表现为显著的负向和正向影响。

关键词：带压盾构隧道；衬砌渗漏；内水外渗；松动土压力；土拱；镜像法

考虑透水效应的泥石流柔性防护网耦合分析方法

余志祥1, 2, 3，骆泓锦1，张丽君1, 3，骆丽茹1, 3，金云涛1, 3，赵  雷1, 3

(1. 西南交通大学土木工程学院，四川 成都 610031；2. 西南交通大学陆地交通地质灾害防治技术国家工程研究中心，四川 成都 611756；3. 西南交通大学防护结构研究中心，四川 成都 610031)

摘  要：针对柔性防护网在黏性泥石流通过时的透水效应问题，在柔性环连网等效薄膜有限单元(FEM)的基础上，结合S-ALE和Ergun公式的欧拉-拉格朗日耦合算法，提出了Structured-ALE-FEM耦合算法（简称S-A-F方法），实现了考虑透水效应的泥石流柔性防护网耦合分析。结合USGS的泥石流柔性防护模型试验，开展了泥石流柔性防护全过程动力学分析，并与试验结果进行了对比分析。研究表明：提出的耦合方法可再现泥石流冲击、爬高及渗透堆积的全过程；与试验相比，泥石流堆积高度和堆积宽度的最大误差分别为11.9%和10.3%，泥石流浆体通过量最大差量为3.2%；柔性防护网关键部件动力响应与试验相比，右侧拉锚绳、左侧拉锚绳及网片最大变形量时程曲线误差分别为3.2%，16.4%，14.4%。与不考虑阻水效应的两种理论算法相比，S-A-F方法在泥石流冲击力峰值和泥石流浆体通过量准确度较同类其他方法提升了4.69%和17.50%。提出的S-A-F耦合方法可用于黏性泥石流柔性防护工程的设计计算。

关键词：泥石流；柔性防护网；S-ALE；薄膜等效；透水

考虑毛细与吸附作用的黏土干缩开裂过程离散元模拟

邓云鹏1，彭  镝2，董  梅*1，徐日庆1，傅榆涵1

(1. 浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心，浙江 杭州 310058；2. 中国建筑科学研究院有限公司地基基础研究所，北京 100013)

摘  要：黏土干缩开裂过程中土颗粒间的作用非常复杂，导致难以从颗粒层面对干缩裂缝的形成机理开展定量研究。基于非饱和土中的吸应力曲线，明确区分黏土中的毛细与吸附作用，在此基础上建立考虑黏土颗粒间吸引力随含水率变化的离散元接触模型，开展黏土干缩开裂的数值模拟，并与室内试验结果进行对比。结果表明，数值模拟得到的裂缝形态、裂缝发育历程、土样应变均与室内试验较为吻合，验证了离散元接触模型的可靠性。对模拟结果的进一步分析发现：①在黏土干缩开裂过程中，毛细与吸附作用共同发挥效果。随着含水率的降低，吸附作用的影响逐渐超过毛细作用。在吸附作用占优阶段，模拟土样的土颗粒沿裂缝分布方向的平均位移为最终位移值的73%。②土颗粒间总接触数量随含水率的降低先减少后增加。③在毛细/吸附作用占优阶段，土颗粒间的物理接触力会迅速增加并引起应力集中，土颗粒间接触因此集中断开进而形成裂缝。

关键词：黏土；非饱和土；干缩开裂；离散单元法；毛细作用；吸附作用

工程尺度缓冲材料热-水-力多场耦合数值模拟研究

赵敬波1，曹胜飞*1，李杰彪1, 2, 3，陈  亮1，COLLIN Frederic4，刘月妙1，张  奇1

(1. 核工业北京地质研究院国家原子能机构高放废物地质处置创新中心，北京 100029；2. 哈尔滨工业大学 环境学院, 黑龙江 哈尔滨 150090；3. 南方科技大学环境科学与工程学院, 广东 深圳 518055；4. Departement GeomaC, University of Liege, SartTilman B52/3, Chevreuils Road, 1,B-4000 Liege)

摘  要：缓冲材料作为填充在废物罐与地质体之间重要的人工屏障，对高放废物处置库的长期安全至关重要。以工程尺度缓冲材料热-水-力多场耦合大型模型试验系统（China-Mock-up）为研究对象，采用有限元数值模拟软件LAGAMINE，考虑试验过程中复杂的边界条件与材料属性，实现了近5 a试验数据的定量模拟。模拟结果可准确预测试验系统内部不同特征点温度随室温周期性波动及线性增长这一动态变化规律；能够较好反映不同特征点相对湿度随时间的行为演化趋势，在加热器附近区域呈现出先干燥后饱和的现象，远离加热器区域则逐渐增大；模拟的总应力与实测试验数据间表现较好地一致性，能够反映试验台架内部不同特征点的总应力随时间逐渐增大这一演化过程。揭示了多场耦合条件下缓冲材料（膨润土）温度、湿度及应力的相互作用关系，为深入认识处置库环境下缓冲材料行为演化特征提供了重要的参考依据。

关键词：缓冲材料；China-Mock-up试验；热-水-力多场耦合模拟；高庙子膨润土

南海西沙典型珊瑚砂岛礁场地地震响应模拟与监测研究

毕研栋1，郭  桢*1, 2，卢劲锴1，王  清3，陈慧娥3，黄  雨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. 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室，上海 200092；3. 吉林大学建设工程学院，吉林 长春 130061)

摘  要：南海珊瑚砂岛礁场地的非线性地震响应分析对中国南海岛礁建设的地震安全保障具有重要现实意义。以南海西沙某典型珊瑚砂岛礁为研究对象，建立了考虑该岛礁场地地形地貌特征及非饱和带水文地质特征的岛礁场地地震响应分析二维有限元数值模型。基于南海岛礁现场监测地震数据验证了模型的有效性，数值分析了不同输入地震信号的岛礁场地非线性地震响应规律。结果表明：①受岛礁岩盆效应影响，岛礁边缘处的PGA放大效应较为显著；沿高程方向，受地层岩性变化及地下水饱和度的影响，PGA放大因子曲线表现出明显的界面转折特征，并且松散珊瑚砂层的PGA放大效应较基岩更为显著；②岛礁场地加速度反应谱的卓越周期与输入地震动基本吻合，但岛礁场地的地表地震动显著持时与输入地震动相比均有不同幅度的延长；③全饱和与否对PGA放大因子和Arias强度有一定影响，但对PSA反应谱影响较小。研究成果可为南海西沙类似珊瑚砂岛礁场地的地震安全研究及场地抗震提供参考。

关键词：珊瑚砂岛礁；岛礁实测地震数据；场地地震响应分析；非饱和珊瑚砂

电渗透法降低黏土-金属界面黏附力的机理与试验研究

万泽恩1，尹威方1，李树忱*1，景少森1，王海波2，许钦明2

(1. 中国矿业大学力学与土木工程学院，江苏 徐州 221116；2. 中铁二局集团有限公司，四川 成都 610031)

摘  要：在岩土工程中机械法施工普遍，但黏土堵塞是困扰施工的一大难题。盾构、钻孔桩机等设备在黏性地层施工时易发生结泥饼、堵塞、排渣不畅等现象，导致器械扭矩增大，加剧刀具损耗，降低施工效率。黏土堵塞一般发生在黏土与金属界面之间，如何降低黏土对金属表面的黏附力是解决上述问题的关键。介绍了一种利用电渗透技术使黏土与金属界面之间形成一层水膜以达到降低黏土黏附性的方法。在不同电压和含水率条件下，对4种黏土进行倾斜板试验和电渗透试验。试验结果表明：黏土的电动力学行为不仅受含水率和黏土矿物的影响，还需要满足一定的阈值电压。试验的4种土样的滑动临界电压阈值集中在4 V左右，受含水率影响临界电压阈值有轻微差异。超过电压阈值后土样脱离时间急剧减少，电压由9 V增加到11 V，脱离时间无明显差异。当电压超过7 V后，增加电压对土样的降黏作用不明显，但电渗透过程中的能耗却呈倍数增长。电渗透法未来应用于实际工程，应综合考虑能耗、地层条件等因素，选择基于最优电压的电渗法降黏方案，提高施工效率。

关键词：界面黏附；电渗透；降黏机理；电压阈值；有效能耗

砂土边坡桩间水平土拱机理与演变规律离散元分析

王  涛1，姬  建*1, 2

(1. 河海大学土木与交通学院，江苏 南京 210024；2. 岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室，江苏 南京 210024)

摘  要：抗滑桩等非连续支挡结构在边坡工程中依靠土拱效应安全经济地发挥支护功能。鉴于不同类型砂土的力学性质差异较大，为揭示密砂与松砂土质边坡抗滑桩桩间水平土拱机理与演变规律，采用离散元方法（DEM）模拟支挡砂土水平土拱的成拱过程。在传统力链分析的基础上，提出通过筛选高应力颗粒来研究土拱的形成过程，进一步从细观角度对不同工况土拱效应进行分析，以揭示“应力拱”和“位移拱”的演化过程。研究表明：密砂和松砂中的水平土拱的动态演变过程均表现为3个演化阶段，分别对应于密砂和松砂的剪切性状，即应变软化和应变硬化现象，揭示了砂土边坡桩间土拱效应的演变规律。此外，讨论了宏-微观DEM模拟参数对土拱形成过程与土拱效应性能的影响，结果表明拱跨对于荷载传递效率的影响最大。

关键词：砂土边坡；抗滑桩；水平土拱效应；作用机理；动态演变；离散元方法

考虑强度速率衰减效应的地震滑坡SPH-FEM模拟

魏  星1，程世涛2，谢相焱*3，陈  睿1

（1. 西南交通大学土木工程学院，四川 成都 610031；2. 四川交通职业技术学院，四川 成都 611130；3. 中铁二院昆明勘察设计研究院有限责任公司，云南 昆明 650200)

摘  要：基于SPH和FEM耦合的数值计算方法，引入滑动面摩擦强度的速率衰减模型，提出了一种能够模拟地震诱发滑坡破坏过程的数值模拟方法。基于所提数值方法模拟了唐家山地震滑坡，模拟结果与现场勘查结果及室内试验现象较为一致。基于模拟的滑动面上摩擦系数的演化过程，将唐家山滑坡的发生分为4个阶段：启动阶段、摩擦衰减阶段、低摩擦滑移阶段和逐步稳定阶段。模拟结果表明速度增加和摩擦强度衰减的相互促进，是触发滑体的高速运动的根本原因。提出采用滑体上作用的动摩擦力fd和动下滑力Td的比值R作为判别指标用于判断大型滑坡的启动，当首次出现R小于1时认为滑动面发生整体贯通并出现失稳启动。基于滑动面不同位置摩擦系数的演化，揭示了滑坡启动中滑动面摩擦强度衰减和滑动面的渐进贯通过程，解释了地震作用与滑动面摩擦参数速率衰减效应共同作用触发大型滑坡发生破坏的内在机理。

关键词：大型滑坡；滑动面；摩擦强度；速度衰减效应；SPH-FEM耦合方法

非饱和土基坑抗隆起稳定性研究

张常光1, 2，隋建浩1，范家燊1，徐  灏1

（1. 长安大学建筑工程学院，陕西 西安 710061；2. 成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室，四川 成都 610059）

摘  要：鉴于基坑周围土体常处于非饱和状态以及挡墙位移多发生绕墙底RB模式转动，首先采用非饱和土双应力状态变量理论推导墙底条形基础单侧滑动的承载力与RB位移模式下墙−土整体下滑时的竖向抗滑力，继而基于极限平衡法提出均布/线性吸力下非饱和土基坑抗隆起安全系数的求解过程，最后对比文献理论解答进行基坑工程实例应用与验证和挡墙位移模式探讨。研究表明：本文基坑抗隆起安全系数能反映土体非饱和特性与挡墙RB位移模式，可自然退化为饱和土结果，并得到文献地基承载力模式解答和极限上限法解答的合理性验证；挡墙RB位移模式下的竖向抗滑力小于静止状态下的，对应的基坑抗隆起安全系数亦然；非饱和土基坑若按忽略非饱和强度特性的饱和土基坑简化计算，得到的基坑抗隆起安全系数偏于保守。

关键词：基坑抗隆起；非饱和土；竖向抗滑力；基质吸力

支盘桩加固既有填砂路基深层软土的模型试验研究

李国维1, 2，赵星宇1，张黎明3，周  洋*4，熊  力1，赫新荣1

(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. 河海大学道路与铁道工程研究所，江苏 南京 210024；3. 广东省路桥建设发展有限公司，广东 广州 510660；4. 河南工业大学土木工程学院，河南 郑州 450001)

摘  要：高速公路改扩建中既有填砂路基深层软土加固时存在路面结构层和施工场地空间限制的问题。首先，提出使用单盘挤扩支盘桩方案进行地基处理，通过挤扩法成盘于桩顶，以期实现不破除路面结构层的情况下达到设置桩顶承台或托板的效果。其次，利用群桩地基物理模型试验模拟一个桩土单元体研究加固方案的承载过程，通过分析桩体、盘体和土体的力学及变形指标研究支盘桩加固既有填砂路堤的承载表现和土体变形特征，最后，考虑土体参数和桩体尺寸推导了既有填砂路基深层软土支盘桩加固方法的二维简化模型。研究结果表明，软土在恒载下桩体轴力和土压力随时间变化调整，原因在于软土的压缩性和砂土的散粒体属性；桩顶轴力总和与恒载大小近似线性正相关，同时支盘直径越大桩顶轴力总和越大、桩承荷载占比越高，试验发现支盘桩加固法的桩承荷载占比约70%。另外，利用所建二维简化模型进行参数分析发现填砂路基中的最小盘间净距与上覆荷载、填砂内摩擦角、深层软土强度指标和支盘桩几何参数相关。

关键词：高速公路；改扩建；既有填砂路基；支盘桩；模型试验

真空作用下高含水率疏浚泥颗粒迁移规律试验研究

曾玲玲1，王其忠1，林晓鑫2

（1. 浙江工业大学土木工程学院，浙江 杭州310023；2. 福建省水利水电勘测设计研究院有限公司，福建 福州 350001）

摘  要：研制了高含水率疏浚泥真空固结模型装置，针对两种具有不同液限的疏浚泥，开展不同初始状态下的真空固结试验，探究真空作用下疏浚泥初始状态对细颗粒迁移性状的影响规律。研究结果表明，引入初始含水率与液限比值作为无量纲化的初始状态指标，能够作为确定细颗粒迁移与否的一个临界阈值。当初始含水率与液限比值不大于临界阈值，真空作用下高含水率疏浚泥没有发生颗粒迁移；当初始含水率与液限比值大于临界阈值，真空作用下高含水率疏浚泥发生颗粒迁移，黏粒向排水面附近聚集。一旦发生颗粒迁移，黏粒向排水面附近富集的程度随着初始含水率与液限比值的增大而愈发显著。

关键词：疏浚泥；真空预压；颗粒迁移；液限；初始含水率

颗粒表面粗糙度对材料小应变动力特性的影响

张  涛1, 3，吴  健2，魏  骁*1, 3，杨仲轩1

(1. 浙江大学建筑工程学院，浙江 杭州 310058；2. 浙江交工地下工程有限公司，浙江 杭州 310051；3. 浙江大学平衡建筑研究中心，浙江 杭州 310058)

摘  要：土体的小应变剪切模量和阻尼比是表征土体动力学特性的重要参数，不仅受到土体密实度和应力状态的影响，还受到土体颗粒级配、形状等颗粒特征的影响。颗粒表面粗糙度是重要的土体颗粒特征之一，然而关于颗粒表面粗糙度对土体小应变动力特性影响的研究较为匮乏。利用能量注入式虚拟质量共振柱设备，系统地测试了颗粒表面粗糙度不同的玻璃珠所成试样的小应变剪切模量和阻尼比；采用三维干涉显微镜测量了玻璃珠的表面粗糙度，并量化表征粗糙度对试样小应变剪切模量和阻尼比的影响。试验结果表明，在相同孔隙比和有效应力条件下，试样的小应变剪切模量随颗粒表面粗糙度增大而减小，而小应变阻尼比受颗粒表面粗糙度影响的规律不明显。研究结果表明，当材料的颗粒形状、级配等因素相近时，颗粒表面粗糙度对材料小应变剪切模量的影响不应被忽略。

关键词：表面粗糙度；颗粒材料；小应变；剪切模量；阻尼比