岩土工程学报2015年第5期中文摘要 [复制链接]

软黏土中某内支撑式深基坑稳定性安全系数分析
李忠超¹，陈仁朋¹，陈云敏¹，饶 猛²
(1. 浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室，浙江杭州 310027；2. 华东建设工程有限公司，浙江 杭州 310030)
摘  要：软黏土中深基坑稳定性安全系数是基坑设计的重要指标，目前基坑稳定性安全系数评估方法主要有传统经验公式法和有限元强度折减法。针对深厚软黏土中某倒塌内支撑式深基坑，采用传统经验公式法和有限元强度折减法对该基坑稳定性安全系数F_S进行了计算分析，比较了不同土体强度指标计算结果的差异，结合其它学者的研究，对各计算方法及其所采用土体强度指标的合理性进行了评价。研究结果表明：无论是应用经验公式法还是有限元强度折减法，采用不排水抗剪强度指标s_u计算得到的基坑F_S均比较接近1.0，而采用土体c， 强度指标得到基坑F_S均远大于1.0。应用有限元强度折减法时，数值计算不收敛准则相对交点法得到基坑F_S偏大。采用交点法与Terzaghi法得到基坑F_S最接近1.0，与基坑处于极限平衡状态事实相符。
关键词：软黏土；深基坑开挖；稳定性安全系数；有限元法；强度折减法
球应力和偏应力对粗粒土变形影响的真三轴试验研究
施维成^1，2，朱俊高³，代国忠¹，卢  曦⁴
(1. 常州工学院常州市建设工程结构与材料性能研究重点实验室，江苏 常州 213002；2. 重庆交通大学水利水运工程教育部重点实验室，重庆 400074；3. 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 210098；4. 江苏理工学院数理学院，江苏 常州 213001)
摘  要：为了研究p，q，θ_σ单独变化对粗粒土变形的影响，使用河海大学TSW-40型真三轴仪，对粗粒土进行了等q等b(b=(σ₂-σ₃)/(σ₁-σ₃))试验，等p等b试验和等p等q试验，试验结果表明：q，b保持不变，p单独减小时，初期几乎不产生偏应变，但会产生膨胀的体积应变，随着p的减小，体积膨胀增大，偏应变也逐渐增大，但偏应变数值上比体积应变小，到后期体积应变和偏应变都加速发展，直至破坏；p的减小直接引起体积膨胀，体积膨胀后颗粒结构松动，进而导致偏应变的产生；p，b保持不变，q单独增大时，初期几乎不产生体积膨胀，但会产生偏应变，随着q的增大，偏应变增大，体积膨胀也逐渐增大，但体积应变数值上比偏应变小，到后期体积应变和偏应变都加速发展，直至破坏；q的增大直接产生偏应变，偏应变使得颗粒之间产生错动，进而导致体积膨胀的产生；p，q保持不变，应力罗德角θ_σ单独变化会产生不可恢复的体积应变和偏应变，但数值上很小。引入参数s_p(s_p=(p/q-p₀/q₀)/(1/M_f-p₀/q₀))和s_q(s_p=(q/p-q₀/p₀)/(M_f-q₀/p₀))，p₀，q₀分别为初始球应力和偏应力，M_f为破坏应力比，发现q，b保持不变，p单独减小时，dε_v/dp与1/(1-s_p)^1/2-1成正比例关系，dε_s/dp与-s_p[1/(1-s_p)^1/2-1]成正比例关系，应力–剪胀方程为dε_v/dε_s=-1/s_p；p，b保持不变，q单独增大时，dε_s/dq与1/(1-s_q)^1/2-1成正比例关系，dε_v/dq与-s_q[1/(1-s_q)^1/2-1]成正比例关系，应力–剪胀方程为dε_v/dε_s=-s_q。最后根据本文试验结果对粗粒土柔度矩阵元素的特性进行了分析。
关键词：粗粒土；真三轴；应力应变；柔度矩阵
石英砂砾破碎过程中粒径分布的分形行为研究
张季如，胡  泳，张弼文，刘元志
(武汉理工大学土木工程与建筑学院，湖北 武汉430070)
摘  要：荷载作用下粒状土的颗粒破碎改变土的粒径分布，从而影响其力学特性。试验证据显示随着颗粒破碎的增加，任何初始分布的土粒都将趋向一种自相似的分形分布。为了揭示土的粒径分布的分形转变机制，利用侧限压缩试验研究高压应力下石英砂砾的粒径分布演化规律和颗粒破碎特性，基于分形模型和粒径分布实测数据研究破碎过程中粒径分布的分形行为。研究发现：颗粒破碎增长导致粒状土趋向分形分布的过程与颗粒破碎量密切相关，并可以通过增大的分形维数来描述。尽管石英砂砾的初始分布和粒径有所不同，分形维数大于2.2的粒径分布实测数据均展示了较为严格的自相似性，因而该数值可作为分形分布的分形维数下限值。研究还发现：相同破碎状态下Hardin相对破碎率小于Einav相对破碎率，但二者对应力和体应变的响应规律是一致的。颗粒破碎发展至粒径分布成为分形分布时，体应变与相对破碎率的比值将保持恒定，并且受初始分布的均匀性和颗粒大小的影响很小。这一特点可用于分形分布的识别，并意味着试验中如果粒径分布是分形的，则无须为了粒径分析而终止试验，只需测量到体应变就可估计相对破碎率。
关键词：颗粒破碎；粒径分布；分形；石英砂砾；相对破碎率
基于Hansbo渗流的理想砂井地基固结分析
刘忠玉¹，焦  阳^1，2
(1. 郑州大学土木工程学院，河南 郑州450001；2.郑州大学综合设计研究院有限公司，河南 郑州450002)
摘  要：室内试验和现场观测表明，许多饱和黏性土中的渗流在小水力梯度时不能用Darcy定律描述，这应该是导致基于Darcy渗流的传统砂井固结理论有时不能很好地解释某些砂井地基固结特性的原因。引入同时考虑低速渗流幂函数曲线段和较高速渗流直线段的Hansbo渗流方程描述非Darcy渗流，在自由竖向应变假定下修正了Barron的理想砂井地基固结方程，并给出了有限差分法数值求解格式。据此探讨了Hansbo渗流参数、地基厚度等对砂井地基固结进程的影响。计算结果表明：和Darcy渗流相比，Hansbo渗流延缓了砂井地基内的孔压消散速度，导致固结速度变慢，并且径向排水对孔压消散的作用会更显著。如将Hansbo渗流方程简化为幂函数形式，则往往会高估砂井地基的固结程度，特别是在固结的初期。最后对比了自由竖向应变假定和等竖向应变假定对计算结果的影响。
关键词：理想砂井；固结；Hansbo渗流；有限差分；固结度
饱水灰岩巴西试验准静态加载应变率效应研究
黄彦华，杨圣奇^*
(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)
摘  要：通过对饱水灰岩进行不同加载应变率巴西试验、实时声发射监测以及破裂面扫描电镜观察，试验研究了应变率对饱水灰岩强度及破裂机制的影响。结果表明：①饱水对灰岩强度有明显的弱化作用，其拉伸强度值与干燥时相比降低了约15.99%；②声发射特征会受到加载速率的影响，试样中出现最大声发射事件数会随着应变率的增大而增大；③较低应变率（3.0×10^-4s^-1和9.0×10^-4s^-1）时灰岩破裂细观机制为沿晶破裂模式，宏观上拉伸强度较低；当应变率增大至1.5×10^-3s^-1时细观上为沿晶与穿晶耦合断裂模式，宏观上拉伸强度较高，而应变率为1.0×10^-2s^-1时细观上为穿晶断裂模式，宏观上拉伸强度最高。基于试验结果，采用三维颗粒流（PFC^3D）分析了饱水灰岩加速速率效应细观机理。模拟显示，较低应变率下荷载–位移曲线表现为脆性，而随着应变率的提高曲线延性增大。灰岩拉伸强度随着应变率的提高近似线性增大。边界能与拉伸强度呈现为正比关系，灰岩破坏所消耗的能量与微裂纹数均随着应变率增大而增加。
关键词：饱水灰岩；巴西试验；拉伸强度；细观机制；三维颗粒流
考虑时间效应的K₀各向异性UH模型
孔令明，姚仰平^*
(北京航空航天大学交通科学与工程学院，北京 100191)
摘  要：将所建立的考虑时间效应的超固结土统一硬化模型（时间UH模型）推广为能够考虑K₀各向异性的弹黏塑性模型。基于广义非线性强度准则的变换应力三维化方法，将新模型扩展到三维应力状态。使用新模型预测K₀固结土的一维和三轴等应变率加载试验，预测结果表明新模型能够合理反映应变率对K₀固结土前期固结压力和应力应变曲线的影响。根据模型的基本方程，推导三轴压缩条件下不排水抗剪强度的理论公式，并将该公式的计算结果与试验结果进行对比，发现该公式能够反映不排水抗剪强度随超固结度和应变率的增大而提高的性质。
关键词：超固结；各向异性；流变性；本构模型；不排水抗剪强度
循环荷载下软黏土强度弱化研究及其动力计算应用
王元战¹，杨攀博^1，2，孙熙平³，刘翰琪¹，胡珅榕¹
(1. 天津大学水利工程仿真与安全重点试验室，高新船舶与深海开发装备协同创新中心，天津 300072；2.中交第一航务工程勘察设计院有限公司，天津 300222；3. 交通运输部天津水运工程科学研究院，天津 300456)
摘  要：滨海软黏土在波浪循环荷载作用下会发生强度弱化，从而降低软黏土地基承载力，影响结构稳定性。以烟台港原状淤泥质粉质黏土为研究对象，通过室内动三轴试验，以围压、初始静偏应力、循环动应力和循环次数为试验变量，分析不同应力组合作用下的淤泥质粉质黏土的孔压发展规律和不排水抗剪强度弱化规律。根据孔压发展规律拟合出软黏土双曲孔压计算模型，同时利用等效超固结比理论，将得到的孔压模型和强度规律结合起来，提出了综合考虑围压、静偏应力、动应力和循环次数适用于整个动态循环过程的不排水抗剪强度弱化公式，并通过试验对公式进行了验证。最后将公式应用于烟台港防波堤数值模型的动力计算中。从试验到数模，比较完整地提出了一套便于应用于工程实践的考虑地基土体循环弱化效应的动力计算方法。
关键词：软黏土；循环荷载；孔隙水压力；强度弱化；数值模型；动力计算
基于不规则颗粒离散元的土石混合体大三轴数值模拟
金  磊¹，曾亚武^1*，李  欢¹，李晶晶²
武汉大学土木建筑工程学院，湖北 武汉 430072；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)
摘  要：在基于CT扫描的不规则颗粒三维离散元精细建模技术的基础上，提出了一种不规则块石三维离散元模型随机生成技术，并建立了符合宏观统计规律的土石混合体三维离散元模型。进行了含石量为0，10%，30%，50%，70%，90%的土石混合体大三轴试验数值模拟研究，对各种含石量下土石混合体的力学特性和变形破坏机理进行了深入地分析探讨。结果表明：随着含石量的增加，试样峰值强度、残余强度、弹性模量和破坏应变逐渐增大，剪缩性减小，剪胀性增强；加载初期，微裂纹主要在块石颗粒与土颗粒之间形成，发展速度很快，而后则主要在土颗粒间形成和扩展，含石量越大，块石周围微裂纹比例越高，局部剪切带越不规则，分布也越分散；高含石量（70%，90%）的土石混合体在加载初期即有比较明显的相互摩擦，随后块石相互接触、咬合与相对摩擦、滑移交替出现。
关键词：不规则颗粒；土石混合体；三维离散元；含石量
陡倾层状岩质斜坡极限平衡稳定分析
李  滨¹，王国章²，冯  振¹ ，王文沛³
(1. 中国地质科学院地质力学研究所国土资源部新构造运动与地质灾害重点实验室，北京 100081；
2. 上海交通大学，上海200240；3. 中国地质环境监测院，北京 100081)
摘  要：针对自然界中的层状岩质滑坡绝大部分呈现出明显的三维形态特征，在倾倒破坏极限平衡二维推导分析方法的基础上，考虑层状岩质斜坡的三维受力状态，进行三维力系的简化与等效，提出了考虑三维受力的倾倒分析方法，在考虑真倾角方向的倾倒极限平衡分析中，将层状岩质滑坡近似为悬臂梁处理。并以重庆鸡冠岭滑坡为例进行验证分析。计算结果表明：①自然状态下，鸡冠岭斜坡处于稳定状态；②地下采空状态下，鸡冠岭煤层上覆岩层逐层发生倾倒破坏，并挤压下伏阻滑关键块体，导致关键块体剪出破坏后形成滑坡。该分析结果与实际情况基本一致。
关键词：陡倾层状；灰岩斜坡；倾倒变形；三维受力；极限平衡
花岗岩峰后力学特性试验与模型研究
孙  闯，张树光，贾宝新，吴作启  
(辽宁工程技术大学土木与交通学院，辽宁 阜新123000)
摘  要：深部围岩在开挖卸载过程中表现出的峰后复杂力学特性一直是工程界十分关注的问题，深入研究岩石峰后力学行为对深部资源开采工程具有重要意义。以深部立井马头门工程为依托，通过室内试验方法研究花岗岩峰后力学特性，采用非线性拟合方法获得花岗岩峰后软化模量与围压的指数关系式，假定岩石的剪胀角为恒定值，基于塑性理论构建考虑围压及剪胀角影响的岩石峰后应变软化模型；以FLAC^3D为平台开发数学模型并进行验证，通过构建马头门巷道数值模型，分析深部围岩在应变软化条件下的破坏特征规律。通过研究可知，花岗岩峰后破坏具有脆–延性转化趋势，在高围压条件下，岩石峰后表现出塑性软化破坏特征，岩石峰后软化模量随着围压的增大而减小；通过FLAC^3D进行数值验证可知，构建的应变软化模型与试验数据基本吻合，所建立的应变软化模型具有较高的可靠性；通过数值模拟方法分析深部马头门巷道围岩破坏特征可知，巷道拱顶及拱脚等局部区域出现了塑性剪切应变，与现场巷道围岩破损位置及深度基本相同。
关键词：岩石；峰后；应变软化；围压；数值模拟
考虑微凸体变形相互作用的节理闭合变形模型
唐志成，刘泉声
(武汉大学土木建筑工程学院，湖北武汉 430072)
摘  要：法向应力作用下节理的闭合变形是工程实践中常见但又未被很好解决的节理力学性质之一。依据弹性接触理论，提出考虑微凸体变形相互作用影响的闭合变形理论模型，该相互作用由一个均布荷载体现。模型采用不同接触下节理的组合形貌参数，适用于含起伏度分量的节理的闭合变形问题。较之于不考虑微凸体变形相互作用影响的Xia模型，新模型的计算值更为接近试验值。
关键词：岩石力学；节理；闭合变形；相互作用；起伏度
裂纹发生初始阶段的坚硬顶板内力变化和
“反弹”特性分析
潘  岳¹，顾士坦^2,3，杨光林²
(1. 青岛理工大学土木工程学院，山东 青岛 266520；2. 山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地，山东 青岛 266590；3. 山东科技大学矿业与安全工程学院，山东青岛 266590）
摘  要：为研究超前裂纹对坚硬顶板内力变化的影响和顶板“反弹”、“压缩”特性，将煤壁前方煤层和直接顶视为弹性地基，假定在裂纹发生初始阶段顶板上方荷载不变，以最大拉应变强度条件为裂纹发生条件，对初次来压前的坚硬顶板进行分析，求得满足裂纹面边界条件、自然边界条件和连续条件的裂纹发生初始阶段顶板内力和挠度形式解中全部系数。据所得表达式，采用Matlab软件给出算例。算例表明：①裂纹面在煤壁前方，其位置在见报导的顶板超前断裂位置范围内。采空区的顶板下沉量随超前裂纹生长而明显地增大。在裂纹面附近区域顶板挠度发生反弹， 在反弹区前方存在压缩区，与现场监测到的顶板“反弹”、“压缩”特性一致。②末排支护为顶板弯矩反弯点，随超前裂纹生长，末排支护前方顶板上侧受拉弯矩全面减小，而其后方顶板下侧受拉弯矩全面增大。煤壁前方顶板剪力随裂纹生长逐渐减小，煤壁后方顶板剪力不变。所得结果对于采场顶板状况的判断有一定的参考价值。
关键词：坚硬顶板；弹性地基；裂纹；内力；挠度；反弹
基于Markov链的岩土材料颗粒破碎演化规律研究
童晨曦^1，2，张  升^1，2*，李  希^1，2，盛岱超^{1, 2}
(1. 中南大学土木工程学院，湖南 长沙410075；2. 高速铁路建造技术国家工程实验室，湖南 长沙410075)
摘  要：从单一粒径组颗粒破碎演化规律角度入手，研究了多粒径组颗粒破碎演化规律。首先，提出了能够描述单一粒径组颗粒破碎状态的两参数Weibull分布函数；此外，提出了多粒径组颗粒有效破碎概率概念；在上述基础上建立了一个能够较好的描述多粒径组颗粒破碎演化规律的Markov链模型，选取了不同岩土材料、试验条件和颗粒大小下的试验数据对该模型进行了验证，表明提出的模型能够描述各种试验条件下多粒径组颗粒破碎的演化规律。
关键词：单一粒径组；多粒径组；Weibull分布；Markov链模型；演化规律
考虑桩底土层波动效应的饱和黏弹性半空间中摩擦桩竖向振动
崔春义^1，2，张石平¹，杨 刚¹，李晓飞¹
(1. 大连海事大学土木工程系，辽宁 大连116026；2. 北京工业大学建筑工程学院，北京 100022)
摘  要：为深化对饱和黏弹性半空间地基中摩擦桩竖向振动特性的认识，基于Boer多孔介质动力控制方程组，考虑桩底土层波动效应，采用Hankel积分变换和微分算子分解理论求解相关方程得到桩底、桩侧反力，进而建立饱和土中桩基竖向振动偏微分方程，结合桩土接触面混合边值条件推导得出了饱和黏弹性半空间地基中摩擦桩桩顶竖向动力阻抗解析表达式。并在此基础上进一步通过数值算例对比分析探讨了液固耦合系数、桩长径比、桩土模量比、地基土黏滞阻尼系数这些重要因素对所得桩顶动力阻抗的影响规律，得到了一些对工程实践有意义的结论。
关键词：摩擦桩；竖向振动；饱和黏弹性半空间；Boer多孔介质动力控制方程；Hankel积分变换；微分算子分解理论
排水条件对不同固结度软黏土动力特性影响试验研究
丁  智¹，张 涛²，魏新江¹，张孟雅¹
（1. 浙江大学城市学院土木工程系，浙江 杭州310015；2. 招商局蛇口工业区有限公司，广东 深圳518067）
摘  要：地铁隧道下卧土层由于施工扰动通常存在不同固结度，列车荷载下土体应变规律也有所差异，进而产生不均匀沉降。通过室内动三轴试验系统对杭州饱和软黏土进行动力测试，研究了排水条件、固结度、振动次数对软黏土动孔压和应变的影响，在试验和现有研究成果的基础上建立了考虑初始固结度、振动次数、排水条件的应变软化模型。结果表明：固结度愈高的土体，孔压发展愈缓慢，并且随振动次数增加，在较低的孔压水平就可达到稳定，排水条件下的孔压发展规律可由不排水试验获取。土体应变随循环次数的增加而增加，随固结度的增加而降低；提出的应变模型考虑了荷载循环过程中土体的排水，可以较好地模拟不同固结度下饱和软黏土的应变发展规律。
关键词：饱和软黏土；固结度；排水条件；孔压；应变
煤矿斜井井筒过流砂层施工技术研究及应用
孟庆彬^1，2，韩立军¹，石荣剑¹，柳志军¹，路 拓¹，李向阳¹，石高鹏¹
(1. 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；2. 山东省土木工程防灾减灾重点实验室（山东科技大学），山东青岛 266590)
摘  要：流砂层是矿井建设常遇见的不良地层，在含水或动力扰动下具有自流动性，施工不当会引起流砂向临空面流动充填开挖空间将井筒淹没或造成地表大面积塌陷。采用工程地质钻探与地面直流电法勘探技术，确定了流砂层的厚度与含水特征；根据斜井井筒穿越流砂层的垂深，将斜井井筒过流砂层技术方案进行分类研究，提出了斜井井筒过不同厚度流砂层的合理掘进技术；基于理论分析与数值计算，确定了斜井井筒支护结构承受的荷载，提出了斜井井筒过流砂层合理的井壁结构；为评价支护效果，对斜井井筒围岩变形、型钢支架受力、二衬接触应力、衬砌钢筋受力及渗水压力等进行了实时监测，监测结果表明：斜井井筒过流砂层的施工技术方案分类合理，保证了斜井井筒的掘进进度与施工安全；井壁结构安全可靠，保证了斜井井筒围岩与支护结构的稳定。
关键词：斜井井筒；流砂层；施工技术；井壁结构；监控量测

任意滑裂面边坡稳定计算的简便法
刘善综
（江西省吉安县水利局，江西 吉安 343100）
摘  要：摈弃传统法对条间力力的三要素进行单要素假定，对条间力进行全要素变换，用过土条滑弧底部中点曲率中心的径向与切向正交力等效地代替条间力，建立等效条间力系；从3个基本平衡方程入手，从一个新的角度建立了一套极限平衡公式，提出了条间力函数简捷表达式，得出了竖向条分法边坡稳定安全系数象瑞典法一样简单的简捷表达式。该法适用于任意滑裂面，稳定安全系数及条间力计算公式简便，其操作、计算与瑞典法一样简单，精度与各高精度法一致，不需试算，不存在不收敛而失效状况，便于excel中运算。算例与Lossap2009中各传统方法进行了对比。
关键词：竖向分条；等效条间力系；条间力函数；任意滑裂面；边坡稳定
低频机械振动煤体瓦斯含量变化规律研究
李树刚，赵  勇^*，许满贵
(西安科技大学能源学院，陕西 西安 710054)
摘  要：为研究低频机械振动频率对煤体瓦斯含量的影响，建立孔隙瓦斯压力、吸附膨胀力、机械挤压应力作用下振动动态煤体瓦斯含量方程。利用瓦斯吸附/解吸激振与测试系统进行振动未吸附饱和型煤试件试验检验方程，结果显示：振动频率相同，振动时间增加，煤体孔隙增多，煤体内部游离瓦斯增多，瓦斯含量变大；振动时间相同，振动频率越大，煤体孔隙率越大，煤体瓦斯含量越大，且20 Hz与10 Hz含量差值由小变大，30 Hz与20 Hz含量差值由大变小。表明振动增大了煤体孔隙率，使煤体瓦斯含量增加，且振动频率从10，20，30 Hz逐渐增加，孔隙率逐渐变大，煤体瓦斯含量相应变大，方程计算值能较好反应不同振动频率、振动时间作用下煤体瓦斯含量变化规律。
关键词：低频机械振动；振动频率；振动时间；孔隙率；瓦斯含量
高温后上海软黏土的物理性能试验研究
陈正发^1，2，朱合华¹，闫治国^1*，王玉朋²
(1. 同济大学土木工程防灾国家重点试验室，岩土及地下工程教育部重点试验室，上海200092；
2. 山东理工大学建筑工程学院，山东淄博255049)
摘  要：土的温度效应是岩土工程领域的热点问题，但对于100℃以上高温环境下土的物理性能的研究并不多。详细介绍了自行研制的高温加热试验装置，并利用该设备测定了上海软黏土样在105℃，120℃，150℃和200℃等高温加热2.5 h和4.0 h后的体积变化、干密度和饱和度的变化，测定了105℃，150℃和200℃下恒温4.0 h土的导热情况。试验结果表明土样的体积和饱和度均随温度增加而减小，土样的干密度随温度的增加而增加，且随加热时间增加变化趋缓；湿土和干土的导热系数均随温度升高而增大，且干土的导热系数小于湿土的导热系数。说明软黏性土在100℃以上高温环境作用下会出现塑性变形和加热硬化现象，高温对土的导热系数影响显著。
关键词：高温环境；软黏土；物理性能
非线性波浪作用下埋置管道周围土体渗流压力计算
付长静^1，2，李国英¹，赵天龙¹
（1. 南京水利科学研究院岩土工程研究所，江苏 南京210024；2. 河海大学土木与交通学院，江苏 南京210098）
摘  要：由于浅水区波浪的非线性影响显著，浅埋管道受非线性波浪荷载的影响大，由于波浪的传播造成海床面波压力随周期变化，而波压力会进一步传递到海床中，管道周围的渗流压力会随波浪的传播发生变化，为了保证管道长期运行的稳定性，需要研究海底管道周围渗流压力的变化。基于Biot固结理论和一阶近似孤立波理论研究了非线性波浪作用下浅水区埋置管道周围的渗流压力分布，推导海床内管道周围的渗流压力解析解，并与已有的非线性波的试验结果及推进波的数值计算结果进行比较。计算结果表明，在孤立波的作用下，海底管道附近的渗流压力呈正弦分布，与试验结果一致。同时，根据不同波浪理论得出的渗流压力差别较大，工程计算中应根据海况条件合理地选择相应的波浪理论。
关键词：非线性波浪理论；埋置管道；渗流压力
周期性渗透压作用下红砂岩渗透特性试验研究
张振华^1,2，孙钱程²，李德忠²，杜梦萍²，姚华彦^1，2
(1. 合肥工业大学土木与水利工程学院，安徽 合肥 230009；2. 三峡大学三峡地区地质灾害与生态环境湖北省协同创新中心，湖北 宜昌 443002)
摘  要：水库运行期水位的周期性变化使软岩岸坡防洪限制水位以下的岩体长期处在周期性变化渗透压作用的环境中，这种周期性变化的渗透作用对软岩的渗透特性将产生很大的影响。以三峡库区红砂岩为研究对象，利用自主研发的“具有模拟库水位周期性变化环境下水压变化条件的渗透仪”对红砂岩进行周期性渗透试验，探讨防洪限制水位以下的红砂岩在周期性渗透压作用下的渗透特性变化规律。试验结果表明，随着周期性渗透压的变化，红砂岩的渗水量在第一个渗透周期增长最快，而后逐渐减小；随着周期性渗透压的变化，红砂岩的渗透速度和渗透系数也呈周期性变化；不同岩样的累计渗水量、渗透速度和渗透系数的变化存在一定的差异，但经过4个渗透周期之后，红砂岩的累积渗水量、渗透速度和渗透系数随压力的变化范围稳定，且变化趋势一致。研究结果说明，三峡水库岸坡防洪限制水位以下的红砂岩在水库运行期经历4次周期性水位变化之后，渗透特性逐渐趋于稳定。
关键词：红砂岩；防洪限制水位；周期性渗透压；渗透特性
数字图像技术在节理岩体裂纹扩展试验中的应用研究
赵  程^1，2，鲍  冲¹，松田 浩³，赵春风^1，2，田加深¹
(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试验室，上海  200092；
3. 长崎大学构造工学研究科，日本 长崎 852-8521)
摘  要：含倾斜裂纹的岩石在单轴压缩下，会发生翼裂纹扩展并逐步损伤破坏。对含预制裂纹的类岩石脆性试件进行单轴压缩试验，采用两台高分辨率相机连续捕捉图像，经过数字图像相关技术(DIC)处理，得到了试件的全局应变场演化过程图，试验结果表明：当荷载达到一定阶段，裂纹端部观察到了明显的微破裂区，其形状为绕裂纹尖端逆时针转动82°的椭圆；荷载增大到最大荷载的85.6%时，微破裂聚集成核，端部开始形成宏观翼裂纹，裂纹的扩展过程就是高应变区不断蔓延的过程，也是微破裂不断发育、成核的过程；次生微破裂区以及反翼微破裂区发育缓慢，且形成过程中也受到了拉伸应力作用，翼裂纹是试件的主要破坏模式。最后基于线弹性断裂力学，比较了裂纹尖端周围应力和应变的变化规律，给出了采用应变方法分析裂纹起裂扩展的理论依据，并且验证了DIC系统试验结果的可靠性。
关键词：岩石；裂纹；数字图像相关技术；单轴压缩；扩展；应变场
采场覆岩变形与破坏的分布式光纤监测与分析
张  丹¹，张平松²，施  斌¹，王宏宪¹，李长圣¹
（1. 南京大学地球科学与工程学院，江苏南京 210023；2. 安理理工大学地球与环境学院，安徽 淮南 232001）
摘  要：提出了采用BOTDR分布式光纤传感技术，对煤层采动过程中覆岩变形与破坏的发育规律进行了监测和分析。以淮南矿区某工作面为例，介绍了监测孔的布置方式和传感光缆的安装方法，提出了采用钻孔安装技术将传感光缆植入到煤层顶板覆岩中，根据工作面回采进度，定期采集传感光缆的应变分布，分析了光缆的应变分布特征及其变化规律，得到了应变分布与地层的对应关系，发现应变分布是不均匀的，传感光缆的应变变化与覆岩模量呈反比，揭示了覆岩变形与破坏的发育规律。根据光缆的应变分布特征、传感光缆光损耗较大的点或者断点所处的层位，结合13-1煤覆岩的岩性组合，得到了垮落带和导水裂缝带的发育高度分别为12.5 m和40.0 m。
关键词：覆岩变形与破坏；BOTDR；分布式光纤传感；应变；垮落带；导水裂缝带
爆破挤淤堤坝工后沉降特性离心模拟试验研究
徐学勇¹，胡  波^2，3，李 波^2，3，李  炜¹，龚壁卫^2，3，狄圣杰¹
(1. 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江 杭州 310014；2. 长江水利委员会长江科学院，湖北 武汉 430010；
3. 水利部岩土力学与工程重点实验室，湖北 武汉430010)
摘  要：爆破挤淤技术在海洋围垦工程建设中发挥着重要作用，但其理论研究落后于工程实践。通过离心机点火装置的研制实现离心场中的起爆控制，进而建立概化模型，模拟堆石堤坝存在时爆破挤淤的作用效果，研究爆炸荷载作用下地基土体的孔压消散特性及形成堆石堤坝的工后沉降特性。通过多次尝试性试验，最终取得两组合理有效的爆破试验测试成果。研究表明：地基土含水率越高、强度越低，爆破后堤坝瞬时沉降越大，爆破挤淤置换效果也更显著；在地基土较软弱的条件下，爆破挤淤堤坝工后沉降明显较大；在堤坝上覆压力存在的条件下，爆破瞬间地基土中产生显著的超孔隙水压力，超孔压的产生使得地基土瞬时有效抗剪强度弱化，甚至会丧失结构强度和承载能力，从而为爆破挤淤“泥–石”置换过程创造了有利条件。
关键词：爆破挤淤；离心模拟试验；沉降分析；超孔隙水压力

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