高压实膨润土孔隙结构特征研究进展
李昆鹏1，2，陈永贵*1，2，叶为民1，2，崔玉军3
(1. 同济大学地下建筑与工程系，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. 法国国立路桥大学，法国 巴黎 74455)
摘 要：在详细阐述高压实膨润土孔隙结构组成及其界限孔径确定方法的基础上，全面总结了处置库近场条件下孔隙结构演化规律及其对水力特性影响的研究成果。结果表明：高压实膨润土具有由晶层间孔隙、层叠体间孔隙、集合体间孔隙组成的三孔结构，而描述本构关系时通常简化为由宏观孔隙和微观孔隙构成的双孔结构。双孔结构中宏、微观孔隙界限孔径的确定方法尚未取得共识。孔隙结构演化规律受深地质处置库近场环境影响，包括温度场、渗流场、应力场、化学场，目前对多场耦合作用的研究还不够深入。孔隙比及孔径分布特征无法准确反映膨润土的孔隙结构，尤其体现在孔隙形态及其空间分布规律，应用于讨论孔隙结构对水力特性的影响时存在局限性。基于此，选取适用于描述高压实膨润土本构关系的界限孔径确定方法、揭示热-水-力-化多场耦合作用下孔隙结构演化规律、构建科学合理的孔隙结构量化指标体系并建立相应的水力特性预测模型，是今后需要深入研究的方向。
关键词：深地质处置库；高压实膨润土；孔隙结构；水力特性；研究进展
考虑水力耦合的射孔围岩水力压裂破裂数值模拟方法
张 玉1, 2，王鹏胜1，李大勇1，张雨坤2，魏 凯3
(1. 中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院，山东 青岛 266580；2. 山东科技大学山东省土木工程防灾减灾重点试验室，山东 青岛 266590；3. 长江大学石油工程学院，湖北 武汉 430100)
摘 要：以多孔介质流体渗流和围岩应力耦合理论为基础，提出一种基于有限容积法（fvm）的水力耦合作用下射孔围岩水力压裂破裂数值模拟方法。首先，考虑初始地应力和流体渗流对射孔围岩的影响，运用坐标转换和叠加原理得到围岩应力分布。其次，考虑围岩渗透率和孔隙度的应力敏感性，通过渗流力学分析确定射孔围岩的流体压力。最后，探讨水力压裂射孔围岩破裂准则的基础上，构建考虑水力耦合的射孔围岩水力压裂力学模型，并基于有限容积法对渗流方程和应力方程予以离散，提出水力耦合作用下射孔围岩水力压裂破裂数值模拟方法。该方法实现了流体渗流与围岩应力的耦合，可精确求解水力耦合作用下射孔围岩水力压裂破裂压力和破裂时间，亦能对流体压力和围岩渗透率演化予以准确描述。相关成果丰富了水力压裂破裂机理的研究，亦可对实际工程设计提供重要的参考。
关键词：水力耦合；水力压裂；射孔围岩；有限容积法；破裂压力
逆断层地表变形及避让距离的离心模型试验研究
沈 超1，2，薄景山1，2，张雪东3，孙强强4，王 磊1，2
（1. 防灾科技学院地质工程学院，河北 三河 065201；2. 河北省地震灾害防御与风险评价重点实验室，河北 三河 065201；3. 中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室，北京 100038；4. 河北大学建筑工程学院，河北 保定 071002）
摘 要：断层同震错动引起的地表变形破坏是工程场地评价中的难点之一，如何合理避开同震地表破裂带是工程选址必须解决的问题，关键在于能否准确预测发震断层错动过程中的地表变形演化特征。基于土工离心模型试验过程中获取的高精度地表监测数据，定量分析给出了断层面倾角为60°且厚度约为40 m的上覆砂土在不同基岩位错下的地表变形和坡度变化规律，并将地表变形划分为稳定区、倾斜变形区和严重变形区。最后，结合中国的危房鉴定标准，进一步分析给出了逆断层在位错量、震级和土层厚度影响下的地表避让距离关系式，进而建立了实用的逆断层地表避让预测方法。有关成果使得解决强震地表变形这一复杂问题成为可能，对进一步认识和研究逆断层错动引起的地表变形及相关规范的修订具有一定的理论和实际意义。
关键词：离心模型试验；逆断层；地表破裂；避让距离；上覆土层
深部岩体半正弦应力波扰动下的层裂试验研究
满 轲1，刘晓丽*2，宋志飞1
(1. 北方工业大学土木工程学院，北京 100144；2. 清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点试验室，北京 100084)
摘 要：针对深部岩体在应力波扰动作用下所呈现出的层裂破坏现象，基于一维弹性波理论，首先阐明了一个简单的半正弦应力波在单个岩石杆件中的传播机理，并剖析其层裂破坏原理；依据净拉应力与动拉伸强度等特征因子，刻画并表征了其破坏过程。进而，采用shpb设备开展了岩石杆件的层裂试验，发现层裂后岩石杆件其破坏断口较为齐整，并且与拉伸应力方向基本保持为垂直，属于典型的i型拉伸破坏。并且，层裂长度与理论分析值表征出一致的规律，亦即随着层裂次数增加，岩石杆件断裂的长度将逐渐增大。进一步地分析并揭示了岩石介质发生层裂的根本原因，是由于岩石处于强扰动所致的动力效应与岩石样品自身不均匀性、非线弹性及各向异性所体现出的结构效应而共同作用、相互耦合所引起的。文中所揭示的某些岩石工程破坏行为背后的固有本质，可对岩土工程的精细化开挖与支护设计、岩爆预警与监测等提供相应的理论支撑，其对于深部地下工程的强动力扰动行为与渐进失稳破坏现象，亦有一定的理论指导意义与工程应用前景。
关键词：深部岩体；层裂；半正弦应力波扰动；动力效应；结构效应
基于现代原位测试cptu的土体液化势统一评价方法
段 伟1, 2，蔡国军*2, 3，刘松玉2，赵泽宁2，董晓强1，陈瑞锋2
(1. 太原理工大学土木工程学院，山西 太原 030024；2. 东南大学岩土工程研究所，江苏 南京 211189；3. 安徽建筑大学土木工程学院，安徽 合肥 230601)
摘 要：静力触探（cpt）测试是国际上常用的砂质土液化判别技术，但无法反映孔隙水压力（孔压）对液化行为的影响。能够测试孔压的现代原位测试技术孔压静力触探（cptu）对砂质土、粉质土具有更高的辨识度和灵敏度，因此在砂质土、粉质土液化评价方面具有独特的优势。通过编译的cptu液化案例数据库，在简化应力框架下，通过粒子群优化核极限学习机算法、稳健搜索技术和非线性拟合优化分析建立了基于cptu测试参数的液化阻力比（crr7.5）模型，该模型包括修正的锥尖阻力（qt1n）和土类指数（ic,bj）；其中ic,bj采用jefferies和davies提出的形式，包含了孔压参数比（bq）。这样所提模型中土壤类型信息直接包含在液化判别公式中，无需根据土壤细粒含量进行贯入阻力的修正，更直接、更符合力学框架，适用于砂质土、粉质土等较广范围的土体；并通过内含bq的土类指数ic,bj将砂质土和粉质土液化判别统一起来。最后用中国唐山地震液化案例证明所提模型的准确性和优越性。
关键词：孔压静力触探；粉质土；液化；土类指数；孔压参数比
平面rayleigh波入射下饱和土中浅埋隧道复合式衬砌的动力响应
范凯祥1，申玉生*1，闻毓民1，黄海峰1，王帅帅1, 2，高 波1
(1. 西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室，四川 成都 610031；2. 中交第二公路工程局有限公司，陕西 西安 710065)
摘 要：基于biot波动理论，采用fourier-bessel级数展开法，建立了平面rayleigh波入射下，饱和土中浅埋隧道复合式衬砌的散射力学模型，求解了频域内复合式衬砌的动应力集中系数、孔压集中系数的解析解，通过参数化分析，研究了rayleigh波在不同入射频率作用下，内衬和外衬的刚度比、厚度比、隧道埋深等因素对复合式衬砌动力响应的影响规律。结果表明，入射频率对复合式衬砌的动应力集中系数和孔压集中系数的空间分布和幅值影响显著；增大内衬和外衬的刚度比、厚度比可以显著降低外衬的动应力集中系数和孔压集中系数，最大降幅可达90%以上，但会显著放大内衬的动应力集中系数，而且超过一定幅值后，对外衬的减震效果影响有限，建议内衬和外衬刚度比取值范围为2～4，厚度比取值范围为1～2；随埋深的增大，内衬的动应力集中系数逐渐降低，rayleigh波对浅埋隧道动力响应的影响更为显著。研究成果可为水下隧道的抗减震设计提供理论支撑。
关键词：隧道工程；饱和土；rayleigh波；浅埋隧道；复合式衬砌；动力响应
考虑体变特征的遗址土脱湿过程持水特性
张 悦1, 2，叶为民*2
（1. 上海大学文化遗产保护基础科学研究院，上海 200444；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：作为土遗址最常见的病害，表层结皮龟裂及剥离严重威胁文物本体的存续，然而目前有关其形成过程和内在机理的系统研究仍显不足。以世界文化遗产——交河故城为对象，开展泥浆样的自由收缩试验和压汞试验，从宏、微观角度综合探究试样在干燥过程中的体积变化规律；结合已有的质量含水率与基质吸力关系，建立考虑体变的修正van genuchten（vg）模型的土水特征曲面模型；最后基于微观孔隙分布特征开展持水性预测与分析。结果表明：遗址土泥浆试样的收缩特征曲线具有多阶段特征，孔隙比随着含水率降低先快速减小，再渐趋稳定；孔径分布曲线形态经历了单峰与双峰结构互相转换的过程；脱湿土水特征曲面能够有效反映基质吸力和孔隙比对饱和度的综合影响。结果对定量揭示土遗址表面雨蚀泥浆的干缩及其后续开裂破坏等行为特征具有重要参考价值。
关键词：非饱和土；干燥收缩；土水特征；孔径分布；土遗址保护
层理页岩水力裂缝扩展规律的相场法研究
刘 嘉1，薛 熠*1，高 峰2，滕 腾3，梁 鑫1
(1. 西安理工大学西北旱区生态水利国家重点实验室，陕西 西安 710048；2. 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室，江苏 徐州 221116；3. 中国矿业大学(北京) 能源与矿业学院，北京 100083)
摘 要：准确预测层理页岩水力裂缝扩展路径对于页岩压裂方案优化与压裂效果评价至关重要。基于多孔弹性理论和能量最小化原理建立水力耦合的相场模型，采用交错策略的分离式耦合方法进行求解。通过压裂试验数据对比验证模型的可靠性，同时基于页岩三维水力压裂模拟分析，验证该方法对于模拟不同地应力条件下的水力裂纹扩展问题的适用性。基于该模型，利用插值函数表征页岩层理与基质的力学和渗流参数，研究不同层理角度与地应力差工况下，水力裂缝、天然裂隙以及层理面三者之间的交互作用。研究表明：页岩的层理面改变了水力裂缝预期的扩展路径，该作用效果取决于层理角度。随着地应力差的增大，水力裂缝的扩展路径以及与天然裂隙、层理面交互模式逐渐由地应力差所控制。相场法模拟多场耦合环境下的复杂裂纹扩展与交互等现象相对于其它数值方法具有显著优势。
关键词：相场法；层理页岩；水力压裂；天然裂隙；地应力
微生物加固砂土弹塑性本构模型
崔 昊1，肖 杨*1,2,3，孙增春1，汪成贵1，梁 放1，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：微生物诱导碳酸钙沉淀（micp）是一种利用环境友好的微生物加固岩土体的新方法。试验结果表明，micp加固砂的刚度，强度和剪胀性增强，可压缩性降低。针对micp加固砂土的力学特性和变形特征，在临界状态土力学理论框架下，采用非关联流动法则，建立了微生物加固砂土的状态相关弹塑性本构模型。在新的胶结退化准则中，将胶结退化速率与塑性应变的累积和固结围压建立关系。微生物加固砂土三轴排水剪切试验的模拟结果表明所建立的本构模型可以较好地描述微生物加固砂土的应力–应变关系和剪胀行为，验证了模型的合理性。
关键词：micp加固砂土；状态参数；胶结作用；退化；本构模型
有限宽度填土挡墙主动土压力的普适解法
赖丰文1,2，刘松玉*1,2，杨大禹1,2，程月红3，范钦建3
(1. 东南大学岩土工程研究所，江苏 南京 211189；2. 江苏省城市地下工程与环境安全重点实验室，江苏 南京 211189；3. 中亿丰建设集团股份有限公司，江苏 苏州 215000)
摘 要：利用有限元极限分析方法（fela），揭示了平动模式下有限宽度填土主动破坏机理。结果发现，有限土体条件下，填土主要呈现多滑裂面破坏机理，并呈“反射式”发展；同时总结了不同工况下滑裂面数量。据此，将有限填土划分为上部未滑裂区与下部滑裂区，考虑墙后土拱效应及层间单元水平剪切力作用，引入弯曲微分单元概念，并用于求解非滑裂区主动土压力；进一步考虑任意数量滑裂面，采用滑楔体极限平衡法和有限差分理论，得到了下部滑裂区主动土压力解；同时给出了主动土压力合力及其作用点高度计算表达式，系统地建立了有限宽度填土挡墙主动土压力的普适解法。通过与已有研究对比验证了所提方法的合理性与准确性。此外，分析了填土宽高比、填土内摩擦角及墙-土界面摩擦角对主动土压力分布及其合力和作用点高度的影响。结果表明，滑裂面数量显著影响主动土压力分布规律，采用所提方法利于有限宽度填土挡墙经济性设计。
关键词：有限宽度填土；主动土压力；土拱效应；水平剪切力；有限元极限分析
基于动态贝叶斯网络的地铁隧道施工风险评估
卢鑫月，许成顺*，侯本伟，杜修力，李立云
(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：近年来中国地铁隧道建设发展迅速，然而地铁施工事故频繁发生。针对施工过程中风险随时间的演变，提出基于动态贝叶斯网络（dbn）和模糊综合评价法（fcem）的地铁隧道施工动态风险评估方法，结合沉降监测数据进行地铁隧道下穿既有建筑物的风险实时动态评估。该方法通过施工环境、施工技术、施工机械、施工管理4方面共12个风险因素与施工风险间的因果关系，建立地铁隧道施工风险dbn模型，预测施工过程风险发生概率的动态变化；根据施工实测的累计沉降值和沉降变形速率反馈dbn模型，更新动态风险概率评估结果；基于fcem评估地铁隧道施工风险损失，并计算施工动态风险值。以北京地铁14号线地铁盾构施工下穿工程为案例验证方法的合理性，结果表明该方法结合监测数据的动态风险评估结果能较好地反映实际施工过程中的突发风险事件。
关键词：动态贝叶斯网络；模糊综合评价；监测数据更新；噪声或门
考虑接触角及粒径级配影响的土水特征曲线滞回模型
伏映鹏1，廖红建*1，吕龙龙1，柴小庆2
(1. 西安交通大学人居环境与建筑工程学院，陕西 西安 710049；2. 长安大学地质工程与测绘学院，陕西 西安 710054)
摘 要：土水特征曲线描述了非饱和土中含水率（或饱和度）与基质吸力（或土水势）之间的关系。土水特征曲线存在滞回效应，即在相同的吸力下，土体在蒸发或重力排水的脱湿过程中赋存的水量比土体在入渗、毛细上升的增湿过程中所赋存的水量多。针对影响土水特征曲线滞回特性的两个关键因素——接触角及由颗粒粒径级配（孔隙分布）引起的墨水瓶效应，首先，基于势能最小原理采用数值模拟方法研究了斜面液滴行为，提出了增湿、脱湿过程微细观界面关键参数接触角与含水率的演化关系；其次，通过修正颗粒间液桥体积表达式，使young-laplace方程可用于计算w-lns平面上边界影响区、过渡区及部分残余区的基质吸力；最后，通过引入rosin-rammler颗粒粒径分布函数，建立了考虑接触角及粒径级配影响的土水特征曲线滞回模型，该模型参数物理意义明确，能够较好地描述接触角及颗粒粒径对土水特征曲线滞回特性的影响。以西安曲江某基坑压实黄土土水特征曲线为例进行模型验证，结果表明该模型能够很好地反映基质吸力与含水率的非线性关系，该模型可进一步用于非饱和土抗剪强度、本构模型等的研究。
关键词：土水特征曲线；滞回模型；接触角；粒径级配；young-laplace方程；rosin-rammler分布
大直径埋地钢管管顶土压力及其设计模型研究
于金弘，石长征，伍鹤皋*，徐文韬
(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)
摘 要：以往埋地钢管的管顶土压力研究结果多基于小直径管道，对大直径管道并不完全适用。建立了埋地钢管有限元计算模型，分析了不同管径、径厚比和埋深下的管顶土压力，并与传统设计模型进行比较，探讨了相关参数对土压力的影响。提出了一种新型的土压力设计模型——盆式模型，采用“直线 抛物线”形式描述土压力分布，根据管径和埋深情况采用“marston 胸腔”荷载计算土压力数值，并深入研究了盆式模型对大直径埋地钢管的适用性。结果表明：对于大直径埋地钢管，管顶土压力分布的基本形式为“倒盆形”，径厚比及埋深均会显著影响土压力，但径厚比大于200后，土压力变化很小；管径小时，土压力大体呈抛物线分布。增加回填土变形模量和泊松比、沟槽接触面粗糙程度，减小沟槽宽度，均可降低土压力，但影响有限。高埋深时，棱柱荷载过大；低埋深时，marston荷载偏小，这两种模型的计算精度及适应性较差；盆式模型与有限元分析的计算结果吻合度较好，计算精度高，适应性强，可为大直径埋地钢管的结构设计及规范制定提供借鉴和参考。
关键词：埋地钢管；大直径；管顶土压力；设计模型；有限元法
考虑温度效应和纤维加筋作用的垃圾土热-弹塑性本构模型
李修磊1,2，施建勇2，姜兆起2，李玉萍2
(1. 重庆交通大学山区公路水运交通地质减灾重庆市高校重点实验室，重庆 400074；2. 河海大学岩土工程研究所，江苏 南京 210024)
摘 要：考虑填埋场内垃圾土成分的复杂性和有机质降解产热导致的温度升高，根据不同温度不同纤维材料含量垃圾土的三轴试验结果，表明温度和纤维材料是影响垃圾土力学特性的关键因素，由此将垃圾土看作是类土材料和纤维材料的复合体。荷载作用下垃圾土的力学特性取决于类土材料和纤维材料的共同作用，认为温度变化只影响垃圾土的体积变形，提出了考虑温度效应的塑性体应变的硬化规律和纤维材料加筋作用的演化方程。通过构建一个新的反映温度效应和纤维加筋作用的塑性势函数，并依据相关联流动性法则导出了适用于垃圾土的热-弹塑性本构模型。通过对比文献中已有垃圾土的三轴试验结果，表明模型计算值与试验结果具有较高的吻合程度，能够很好地地模拟垃圾土应力–应变曲线上翘和体应变持续增加的变化特征，以及较高围压下强度较大、较高纤维含量强度较大、较高温度下强度较小的垃圾土力学特性；在体积变形预测方面，模型计算值与试验结果虽有所偏差，但还是较好地捕捉到了较高围压下体应变较小、较高纤维含量体应变有所增大、较高温度下体应变略大的变形特征。由此可见，所建垃圾土的本构模型能够较为准确地反映围压、纤维含量以及温度对垃圾土应力–应变关系特性的影响规律，有效验证了模型的合理性。
关键词：城市生活垃圾土；温度效应；纤维加筋作用；本构模型；应力–应变关系
堆载-真空联合预压下的未打穿竖井地基固结理论
田 乙1,2，吴文兵*1,2,3，张 霖4，蒋国盛1，宗梦繁1,2，梅国雄1,3
（1. 中国地质大学工程学院，湖北 武汉 430074；2. 中国地质大学浙江研究院, 浙江 杭州 311305；3. 广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室，广西 南宁 530004；4. 中冶成都勘察研究总院有限公司，四川 成都 610023）
摘 要：针对现有未打穿竖井地基固结计算方法存在的不足，提出一种固结度简化计算方法，将未打穿竖井地基分成包含竖井和不包含竖井的两层土体分别进行计算。该方法基于连续排水边界条件的思想，考虑了上下层土体间的孔压连续性。在堆载–真空联合预压下分别推导得到顶面排水且底面排水（ptpb）和顶面排水且底面不排水（ptib）条件下的超静孔隙水压力和平均固结度解析解。通过与现有近似法和半解析解的对比分析，验证了本文解答的合理性。基于所得解，探究了堆载–真空联合预压下的未打穿竖井地基的固结性状。结果表明，竖井贯入度越大，土体整体固结速率越快；在考虑真空预压的ptpb条件下，下卧层土体内的真空负压沿深度向下衰减。
关键词：软土地基；未打穿竖井；固结；真空预压；固结度
砂土液化概率计算新方法
袁近远1，李天宁1，王兰民2，汪云龙1，陈龙伟1，李兆焱1，袁晓铭*1，王永志1，陈卓识1，李瑞山1
（1. 中国地震局工程力学研究所，中国地震局地震工程与工程振动重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150800；2. 中国地震局兰州地震研究所，甘肃 兰州 730000）
摘 要：基于发展风险理念下液化防治技术的需求，推导出了一种基于单变量（ub）的概率计算新方法，提出了以实测标贯击数为主控参数的砂土液化概率评价的半经验半理论方法与新计算公式，并以近期地震大量实测数据对新方法进行了对比检验。研究表明：通过较为成熟的土层液化判定的确定性方法与求解概率的经典数学方法相结合，可解决目前实测资料不具备完备性导致的完全依靠样本回归或学习形成的评价方法的偏差问题，亦可克服采用csr理论导致的既有液化概率计算方法在砂层埋深超过10 m后不合理的缺点；以2011年新西兰地震中0.23g～0.89g的pga范围、2～30 m埋深的341组液化实测数据检验，新方法和公式的可靠性和先进性得到了验证。提出的公式已被具有样板规范性质的《建筑工程抗震性态设计通则》修订版采纳，可为相关规范修订及工程应用提供指导与k8凯发官网的技术支持，同时提出的基于单变量的概率计算新方法对其他多自变量下二分类概率计算问题具有指导与参考意义。
关键词：液化概率；半经验半理论方法；二分类概率计算；基于单变量的方法
强震作用下软土场地桩基负摩阻力振动台试验研究
田兆阳1,2,3，李 平*1,3，朱 胜1，张 塬1，李玉影1，刘应慈1，周 楷1，颜灵勇1
(1. 防灾科技学院，河北 廊坊 065201；2. 山东省地震局,山东 济南 250014；3. 河北省地震灾害防御与风险评价重点实验室，河北 廊坊 065201)
摘 要：为研究强震作用下软土场地中桩基负摩阻力的产生机理及分布特性，设计开展了软土静力学试验、动三轴震陷试验和软土场地–单桩体系振动台试验，验证了震陷软土场地对桩基的负摩阻力作用，得到了软土的震陷特性、不同输入地震动下桩土体系地震动响应和桩负摩阻力分布发展规律，讨论了强震作用下负摩阻力的产生及发展过程。结果表明：①软土震陷的产生存在一定的屈服动应力，可利用动三轴试验来初步判断震陷引发负摩阻力的启动震级；②水平向地震动下负摩阻力主要产生在桩身的上部，竖向地震动下全桩均会产生负摩阻力；③震陷引发的桩基负摩阻力具有突发性，且微小的桩土相对位移量即可产生显著的负摩阻力，这种瞬时加载可能会对结构造成破坏；④利用桩侧土体和接触面的抗剪强度可初步估算软土场地中桩基可能受到的负摩阻力值。试验成果可为软土场地桩基负摩阻力的判别与计算提供参考，对软土场地抗震设防具有一定的理论和工程实用价值。
关键词：强震；软土；桩基；负摩阻力；振动台试验
复合式衬砌结构联合承载的原位试验与数值分析
何灏典1，唐欣薇*1，严振瑞2，郑怀丘1，李代茂3
（1. 华南理工大学土木与交通学院，广东 广州 510640；2. 广东省水利电力勘测设计研究院有限公司，广东 广州 510635；3. 广东粤海珠三角供水有限公司，广东 广州 511458）
摘 要：针对复合式双层衬砌开展了原位加载试验与三维有限元数值仿真，分析了该结构在内压加载中的联合承载和结构失效过程，并对多种围岩强度下结构的受力变形规律进行了探讨。结果表明：橡胶囊体与钢反力架相结合的加载方式可较好地模拟大直径断面内水压力的作用，光纤感测技术可实现隧洞结构的全断面连续监测；在内压作用下，复合式衬砌联合承载作用明显，内外衬均呈现“横椭圆”且向外膨胀受拉的变形趋势；内衬混凝土开裂成为结构承载力下降的控制因素，当内外压差超过0.40 mpa时，内衬达到正常使用极限状态，联合承载性能降低；随着围岩强度的提高，结构变形及内力响应减小，围岩分担内压的效果增强，宜适当优化衬砌厚度。
关键词：输水隧洞；复合式衬砌；联合承载；原位试验；精细化模型
黄土中灌溉水入渗过程的现场试验研究
赵志强1，戴福初*1，闵 弘2，涂新斌3
(1. 北京工业大学城市建设学部，北京 100124；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. 国家电网有限公司交流建设部，北京 100031)
摘 要：黄土台塬地带频发的滑坡灾害与农业灌溉活动密切相关。为研究水分在原位黄土中的入渗规律，在陕西泾阳南塬开展了场地直径为20 m的灌溉入渗试验，分析了浸水过程中入渗水量，土体体积含水率、基质吸力和孔隙气压的变化规律，揭示了灌溉水在原位黄土中的入渗过程。监测结果表明：①持续灌溉条件下，湿润锋下移深度大于11.0 m，初始入渗率较高，随后降低并趋于稳定，稳定入渗率略小于表层土体的渗透系数。②马兰黄土中存在平行于塬边的竖向裂隙，裂隙最大宽度约为15.0 mm，灌溉水易沿贯通裂隙产生优势入渗。③第一层古土壤（s1）为透水性地层，当湿润锋抵达s1下部时下移受阻而移动速率降低，产生最高水头为44 cm的瞬态滞水。④灌溉水入渗过程中孔隙气体被压缩而气压升高，在湿润锋到达前产生气阻效应；不同深度处土体的最大孔隙气压为1.1～4.3 kpa。
关键词：黄土；原位监测；入渗过程；湿润锋；优势入渗；气阻效应
复杂应力条件下饱和珊瑚砂各向异性试验研究
马维嘉1，秦 悠1，王常德1，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）
摘 要：各向异性是珊瑚砂的固有属性。对饱和南沙珊瑚砂开展了一系列不排水单向剪切试验，探究了固结应力方向角α0和单向加载方向角αm对饱和珊瑚砂不排水反应的影响。α0和αm对饱和珊瑚砂的不排水反应均有显著影响，且α0与αm的耦合作用对其不排水反应的影响更为复杂。对所有试验的应力条件，饱和珊瑚砂的超静孔压ue均呈现出先增大后减小的趋势。α0不同时饱和珊瑚砂的相变强度spt、有效内摩擦角与αm的关系存在显著差异。发现饱和珊瑚砂的相变强度spt与无量纲参数β存在事实上的线相关性，其中，β是以α0，αm为变量的余弦函数。随着广义剪应力qg的增大，饱和珊瑚砂呈现出明显的应变硬化现象。
关键词：饱和珊瑚砂；各向异性；固结应力方向角；单向加载方向角；相变强度
固结作用下非均质隔离墙中污染物二维运移规律研究
丁祥鸿，冯世进*
（同济大学地下建筑与工程系，上海 200092）
摘 要：土-膨润土隔离墙广泛应用于污染场地管控和修复工程。在隔离墙自重和侧向土压力的作用下，墙体沿深度方向呈现非均质性。基于双向固结理论，建立了非均质隔离墙-含水层系统中污染物二维运移模型。模型采用高斯函数表征污染源局部非均匀分布，并考虑了屏障系统中污染物对流—弥散—吸附—降解耦合运移过程。结合边界条件和层间连续性条件，选用大型有限元计算软件comsol multiphysics的对流-扩散方程瞬态分析模块进行求解，分析了污染源浓度分布形式和墙体力学参数对污染物运移规律的影响。研究结果表明：①采用均质隔离墙模型进行计算会明显高估隔离墙的服役时间，且会低估通过隔离墙出口污染物的质量通量；②隔离墙的服役性能随着墙体材料抗剪强度增大而降低，但几乎不受材料抗压强度的影响；③最终基于本文的非均质模型提出了浅部增强型隔离墙强化区域设计思路。
关键词：污染场地；非均质隔离墙；固结作用；对流-扩散；二维运移
