刚性桩加固软弱地基上路堤稳定性问题（Ⅱ）
——群桩条件下的分析
郑 刚1，2，刘 力1，2，韩 杰3
(1. 天津大学土木工程系，天津 300072；2. 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；
3. 美国堪萨斯大学土木环境与建筑工程系，堪萨斯州 美国)
摘 要：针对刚性桩支承路堤，笔者已进行的对单桩位于路堤下不同位置时路堤稳定性的研究表明，复合抗剪强度极限平衡法不能反映不同位置单桩的强度及刚度对路堤稳定性的影响以及桩的弯曲破坏机理，将显著高估路堤稳定性。通过对群桩条件下刚性桩加固路堤分别采用三维和二维数值分析方法，研究了路堤填筑及趋于失稳破坏过程中，桩、土的内力与变形规律、桩的破坏形式等。结果表明：群桩条件下，不同位置的刚性桩的破坏模式不同，对路堤稳定性的贡献机理也相应不同，弯曲破坏比剪切破坏更易于发生，剪切破坏并非是桩最危险的破坏方式；提出了考虑路堤趋于失稳破坏过程中桩弯曲破坏的cut-off退出方法，在进行数值分析时可反映路堤趋于失稳过程中桩的破坏形式，从而合理地评估路堤稳定性。对素混凝土桩加固路堤的稳定分析，提出了桩可使用抗剪强度概念，并提出了按桩体可使用抗剪强度采用极限平衡法进行路堤稳定分析的方法。
关键词：刚性桩加固路堤；路堤稳定；极限平衡法；复合抗剪强度；可使用抗剪强度。
基坑开挖引起的地面沉降估算
杨 敏1,2，卢俊义3
(1. 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室，上海 200092；2. 同济大学地下建筑与工程系，上海 200092；
3. 湖南省长沙经济技术开发区管理委员会，湖南 长沙 410100)
摘 要：基于4种不同的围护结构基本变形模式，对上海地区典型土层分布状况进行了多种工况下的基坑开挖数值模拟计算。计算结果发现，在4种不同的围护结构基本变形模式下，墙后最大沉降量和基坑围护结构最大侧向位移之间呈线性关系，墙后的地面沉降曲线呈明显的正态函数分布，并可拟合得到其正态函数曲线表达式。在此基础上，提出了基于围护结构变形模式的地面沉降估算方法。工程实例验证表明，该方法具有一定的实用性和可靠性，不失为一种方便实用的估算基坑开挖引起墙后地面沉降的方法。
关键词：基坑开挖；基坑变形；地面沉降；变形计算
高填土路堤荷载下混凝土芯砂石桩复合地基变形
与承载力试验研究
唐彤芝1 ，赵维炳1，陈俊生2，程万钊1
（1. 南京水利科学研究院，江苏 南京 210029；2. 国网电力科学研究院，江苏 南京 210003）
摘 要：混凝土芯砂石桩复合地基由竖向增强体混凝土芯砂石桩、水平加筋砂石垫层和地基土共同组成，是一项将砂石桩良好的排水固结特性、预制混凝土桩高强度竖向承载和加筋垫层应力扩散调整功能进行有机结合而成的新技术，适合于处理高含水率深厚淤泥质软土地基。结合实际工程应用围绕混凝土芯砂石桩复合地基的变形和承载力两大特性开展了大量的现场观测和原位测试，研究分析了高填土路堤荷载作用下混凝土芯砂石桩复合地基的表面沉降、分层沉降、深层水平位移、桩土应力分布、桩身荷载传递规律、强度和承载力特性等，进一步揭示了混凝土芯砂石桩复合地基的加固机理，对工程设计与施工具有重要指导意义。
关键词：混凝土芯砂石桩；沉降；桩土应力比；荷载传递；承载力
基于p-y曲线分析隧道开挖对邻近单桩的影响
章荣军，郑俊杰，蒲诃夫，赵冬安
（华中科技大学岩土与地下工程研究所，湖北 武汉 430074）
摘 要：在分析隧道开挖对邻近单桩的影响时，基于Winkler地基梁模型的简化方法很难合理确定不同桩土刚度及地层位移条件下土体的等效参数。基于桩土界面非线性p–y曲线，提出了一种分析隧道开挖下邻近单桩响应的修正简化算法，结合有限差分原理，给出了非线性方程组的迭代法及增量法求解过程，同时将本文方法与既有研究成果进行了对比验证，并就相关问题进行了探讨。研究结果表明：在进行隧道开挖条件下邻近被动桩分析时，考虑桩土界面非线性特性是必要的，尤其是竖向；随着桩长增加，桩身在竖直方向上呈现出三种不同的受力性状；在不变的情况下，桩身弯矩随着增加呈线性增长。
关键词：隧道开挖；邻近单桩；p–y曲线；弹性地基梁；迭代法；增量法
基于预条件共轭梯度法的直流电阻率三维有限元
正演研究
刘 斌，李术才，李树忱*，聂利超
(山东大学岩土与结构工程研究中心，山东 济南 250061)
摘 要：对直流电阻率法勘探而言，对其反演结果的精度和速度的要求越来越高，这就需要提出一套优化有限元数值正演速度和精度的计算方案。设计了系数矩阵的一维非零元素压缩存储模式，设置了索引数组以便按照行号和列号对元素进行索引，与变带宽存储模式相比，其内存占用量明显减小。为提高正演计算速度，利用预条件共轭梯度法（PCG）求解有限元中的大型稀疏线性方程组。在PCG法中，将雅可比迭代中的对角阵作为预处理矩阵，与其它预处理矩阵相比，其具有求逆方便、无需存储空间的特点，使得大型线性方程组的求解速度大大提高。另外，在直流电阻率三维正演中，采用了异常电位法，提高了电源点附近的解的精度。以二层地层的电阻率勘探为例，初步验证了计算方案的实用性。利用上述方案，重点对隧道含水断层的电阻率法超前探测进行了有限元数值正演，并进行了相应的物理模型试验。对比显示，数值正演结果与试验数据基本一致，且数值正演的速度和精度均显著提高。
关键词：直流电阻率勘探；3D FEM；PCG；预条件矩阵；一维非零元素压缩存储；含水构造超前探测；模型试验
温度梯度冻结黏土破坏形态及抗压强度分析
赵晓东1，2，周国庆1，2，陈国舟1，2
（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 221008；2. 中国矿业大学力学与建筑工程学院，江苏 徐州 221008）
摘 要：采用先冻结后固结（GFC）的冻土试验方法进行3种温度梯度冻结黏土的三轴压缩试验，研究不同温度梯度冻土破坏形态以及温度梯度、围压对冻土强度的弱化效应。结果表明：①温度梯度对冻土破坏形态有明显影响，而围压的影响与温度梯度相比则可以忽略。不同温度梯度冻土破坏形态呈下端“胀开”型，均匀温度冻土破坏形态呈“腰鼓”型；不同温度梯度冻土破坏后的径向膨胀量和垂向压缩量沿不同试样高度的非均匀分布是温度梯度诱导的“非均质”效应的重要体现，且这种“非均质”程度随温度梯度增加而加强；②温度梯度对冻土破坏体积变形具有和温度相同的影响效应，即随温度梯度增加（或温度的增加），不同围压冻土破坏后的体积变形由体缩逐渐过渡到体胀。③相同围压冻土强度随温度梯度增加而衰减，不同温度梯度冻土强度随围压增加而变化的规律与均匀温度场相同，均可理解为受微裂隙发育和孔隙冰压融影响而先增加后降低，但围压的弱化程度与温度梯度密切相关。④不同温度梯度冻土的三轴压缩强度可通过建立在主应力空间中分段线性屈服准则修正后予以描述。
关键词：冻结黏土；温度梯度；破坏形态；抗压强度；弱化效应；非均质效应
高桩码头桩基在倾斜泥面中的水平承载性能研究
刘兹胜，卓 杨，时蓓玲，周国然
(中交上海三航科学研究院有限公司，上海 200032)
摘 要：现有的高桩码头设计方法在进行桩基水平承载力计算时通常是基于普通天然地基的水平泥面假设，而对泥面倾斜情况下，桩基的水平承载力计算至今没有一套成熟的计算方法可循。为揭示高桩码头排架在斜坡面上的工作机理，通过室内模型试验系统研究了单桩在斜坡面上的水平承载特性。通过对室内模型试验结果分析，提出了基于泥面水平时桩基水平受力性能来确定不同泥面坡度下桩的水平承载性能的修正计算公式，包括桩身最大弯矩、桩身最大弯矩点位置、桩顶位移、泥面位移以及考虑泥面坡度和桩深度的土弹簧刚度修正公式，为处于倾斜泥面的高桩码头桩基设计计算提供了理论依据。
关键词：高桩码头；桩基；倾斜泥面；水平承载性能
隧道出洞口松散围岩塌方时空预测研究
王迎超1，尚岳全1，徐兴华1，肖云华2，严细水1
（1. 浙江大学建筑工程学院，浙江 杭州 310058；2. 长江三峡勘测研究院有限公司，湖北 武汉 430074）
摘 要：塌方是山岭隧道出洞口经常发生的一类工程地质灾害，对其发生部位和时间预测一直是隧道工程技术难题之一。从应力传递概念出发，推导出隧道出洞口松散围岩失稳判据，得出塌方发生时进入松散围岩段的临界距离，可以对开挖过程中塌方发生可能性及其空间位置进行预测；并结合灰色理论和协同学理论，基于实测拱顶下沉数据，建立塌方时间预报的灰色-协同理论模型。然后，通过马鞍山隧道塌方事故对所推导的塌方位置判据和塌方时间预测模型进行有效验证，结果表明：计算出塌方的空间位置和发生时间与实际情况相吻合，说明推导的塌方空间位置判据和建立的隧道塌方时间的灰色–协同预测模型是合理可行的，且具有较高的预测精度和可靠性，可为其它隧道出洞口塌方预测提供参考和借鉴。
关键词：隧道工程；塌方；失稳判据；灰色理论；协同学；预测预报
水压致裂过程的三维数值模拟研究
李 根，唐春安，李连崇，梁正召
（大连理工大学岩石破裂与失稳研究所，辽宁 大连 116024）
摘 要：基于RFPA数值分析方法和并行计算技术，建立了反映岩石细观损伤演化过程的三维渗流–应力–损伤耦合模型。对具有120万单元的方形岩石材料模型，进行了4组不同应力状态下水压致裂过程的三维大规模科学计算分析。计算结果分析表明：起裂压力与失稳压力并不重合，起始裂纹均为张性，裂纹扩展形式、表面平整度、走向、扩展失稳过程以及裂纹的空间分布形态受应力状态影响。当竖直方向为最大主应力方向时裂纹呈空间竖片分布，当水平应力差较大时裂纹表面形态平整，失稳到来较快；当竖直方向为最小主应力方向时裂纹的空间分布呈水平片状；不等的主应力情况下裂纹总是分布在最小主应力面内；当三向主应力相等时，裂纹起裂位置和扩展方向具有竞争趋势，空间分布不具规律，裂缝分支较多。数值模拟结果与物理实验结果有着较好的吻合，该研究对水压致裂工程设计有一定参考价值。
关键词：流固耦合；并行有限元计算；三维水压致裂；数值模拟
动、静荷载作用下细粒土的冻胀特性实验研究
田亚护，刘建坤，彭丽云
(北京交通大学土木建筑工程学院，北京 100044)
摘 要：随着列车速度的不断提高，季节冻土区路基工程的冻胀问题也越来越突出。为研究细颗粒土在动荷载作用下的冻胀特性，进行了无荷载、静荷载和动荷载条件下室内开敞系统的冻胀实验，对比分析了无荷载、静荷载和动荷载条件下细粒土的冻胀变形、水分迁移速率及土中含水量的分布。实验结果表明：静荷载、列车动荷载对土的冻胀都具有一定的抑制作用，随着外荷载值的增大，该细颗粒土的冻胀率逐渐减小；且当静荷载值等于动荷载幅值的二分之一时，动、静荷载对细颗粒土冻胀的影响基本相同；土冻结过程中水分迁移速率随着冷却温度的降低而逐渐增大，而随列车动荷载值的增大而相应降低；土的冻胀特性基本不受列车动荷载频率变化的影响。
关键词：动荷载；冻胀；水分迁移
顺层边坡岩体结构的不稳定性态研究
杨治林
(西安科技大学理学院，陕西 西安 710054)
摘 要：针对顺层边坡岩体结构的初始缺陷特性和非完善屈曲特征，应用初始后屈曲理论和突变理论探讨了缺陷结构的后屈曲性态，分别以载荷和位移的形式确定了边坡结构分岔点附近的邻域，建立了边坡结构溃屈破坏和剪切滑动的判据，并以雅砻江下游的霸王山边坡为例给出了工程实例。研究结果表明：位能增量泛函中表征结构初始缺陷的零阶余项与尖点突变模型中的剖分因子之间具有确定的关系；顺层边坡岩体结构在其分岔点处的载荷临界值是由其突变模型的分岔集确定的；只有考虑了岩体边坡的实际缺陷，才可得出其溃屈破坏和剪切滑动的极限值。
关键词：顺层边坡；初始缺陷；分岔集；分岔点邻域；稳定性判据
三维边坡稳定问题的基本方程与分析方法
李树奇1，2，3，黄传志1，2，3，曹永华1，2，3，刘爱民1，2，3
（1. 中交天津港湾工程研究院，天津 300222；2. 港口岩土工程技术交通行业重点实验室，天津 300222；
3. 天津市港口岩土工程技术重点实验室，天津 300222）
摘 要：基于空间一点应力分析，进行了空间曲面上一点的应力分析，得出了曲面上一点的法向应力、剪应力与应力分量、曲面一阶偏导数的关系。建立了曲面至边坡表面土柱上力的微分平衡方程、力的平衡方程、力矩平衡方程。和库仑屈服条件一起，构成了边坡稳定问题普遍适用的基本方程。采用与二维问题的简化Bishop法类似假定，得出了一种三维边坡稳定性分析的计算方法。算例表明，本文方法计算结果是合理的，具有广泛的应用意义。
关键词：三维边坡稳定；空间曲面；应力分析；力矩平衡方程；计算方法
水泥固化重金属铅污染土的强度特性研究
陈 蕾1，2，刘松玉1，杜延军1，金 飞1
(1. 东南大学交通学院岩土工程研究所，江苏 南京 210096；2. 苏州大学城市轨道交通学院，江苏 苏州 215000)
关键词：水泥固化稳定技术；污染土；重金属；铅；无侧限抗压强度；变形模量
土工格栅加筋石灰土挡墙工程特性试验研究
杨广庆1，2，杜学玲1，周乔勇1，张保俭1
（1. 石家庄铁道大学土木学院，河北 石家庄 050043，2. 河北省交通安全与控制重点实验室，河北 石家庄 050043）
摘 要：以河北省保（定）沧（州）高速公路模块式土工格栅加筋石灰土挡墙为工程依托，以现场原型试验为手段，系统研究了该结构工作状态下的基底竖向土压力、墙面板背部侧向土压力和土工格栅拉筋应变分布规律。试验结果表明：基底竖向土压力沿筋长近似呈梯形分布，其大小一般小于理论值，最大值发生在墙背附近，且随竣工后时间的延续有下降的趋势；实测墙背侧向土压力沿墙高呈非线性增长分布，数值小于主动土压力；实测拉筋应变沿筋长呈单峰值分布，且数值均小于0.6%。试验结果可以为类似工程的设计、研究提供参考。
关键词：土工格栅；加筋石灰土挡墙；工作特性；现场测试
超固结土本构模型分叉三维理论分析及数值模拟
甄文战，孙德安，段 博
(上海大学土木工程系，上海 200072)
摘 要：应变局部化分叉的产生强烈依赖于本构模型的弹塑性矩阵。以基于伏斯列夫面超固结黏土三维本构模型为研究对象，推导了三维应力下产生分叉的应力条件，求出了该模型在常平均应力时不同应力路径下分叉三维解析结果。解析结果表明：该模型在应力洛德角为-26.5°～7.5°时，有分叉现象产生，分叉产生于土体应力应变的硬化阶段，且分叉后剪切带倾角变化趋于稳定；而应力洛德角在-30°～-26.5°及7.5°～30°时无分叉现象出现。最后，利用有限元软件ABAQUS的材料子程序接口，采用回映应力更新算法，编写了材料特性子程序，实现了该模型在有限元数值分析中的应用，对均匀各向同性多单元立方体进行常平均应力时真三轴试验数值模拟，并比较数值计算结果与解析结果，验证了解析解与数值模拟结果的一致性。
关键词：超固结黏土；本构模型；分叉；三维；解析解；数值模拟
高盐分环境下TDR测试高含水率方法研究
曹玉鹏，邓永锋，洪振舜
（东南大学交通学院岩土工程研究所，江苏南京 210096）
摘 要：有效采用TDR技术测试土体含水率的关键在于建立介电常数与体积含水率之间的定量关系，目前常用的介电常数与体积含水率之间的Topp经验关系式是建立在低盐分环境下较低含水率条件下的。通过一系列室内试验，探讨了高含盐量环境下高含水率海相淤泥的介电常数与体积含水率的关系。研究结果表明，Topp经验关系式不适用于含盐量为1.5%～4.5%和质量含水率为120%～320%的海相疏浚淤泥。为了快速连续测试海相疏浚淤泥含水率，提出了一种基于w/θ和w/k坐标系定量分析介电常数与含水率关系的新方法，建立了w/θ与w/k的线性关系式，明确了高盐分环境下高含水率疏浚淤泥的介电常数与含水率之间有很好的相关性。同时采用他人已有的试验数据进一步验证了这种方法的有效性。
关键词：TDR；高含水率；高含盐量；介电常数
基于耦合应力建立土本构模型的方法
姚仰平，祝恩阳
(北京航空航天大学交通科学与工程学院，北京，100191)
摘 要：土的平均应力与广义剪应力在引起塑性应变时会相互交叉影响，为此从反映该交叉影响的剪胀试验规律出发，构造了一个能综合考虑平均应力与广义剪应力交叉作用的耦合应力。在对已有的黏土应力应变试验规律分析的基础上，引用微积分学中曲线积分路径无关的充分必要条件，推导确立了黏土塑性体积应变与耦合应力的一维化本构关系。将该推导方法应用于砂土，又建立了砂土的类似一维化弹塑性本构关系。通过耦合应力的建立以及耦合应力与塑性体积应变一维化本构关系的推导，从全新的视角介绍了一种理解和建立土本构模型的方法。
关键词：弹塑性；土本构模型；耦合应力；塑性体积应变；路径无关
考虑荷载埋深与K0变化的地基临界荷载
陈乐意1,2，李镜培1，梁发云1
(1. 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室，上海 200092；2. 南昌航空大学土木建筑学院，江西 南昌 330063)
摘 要：传统的地基临界荷载计算方法将荷载埋深土体等同于超载，没有考虑荷载埋深对地基附加应力分布的影响，也没有反映静止土压力系数变化对地基自重应力的影响。基于分布荷载作用于地基内部的附加应力计算公式，同时考虑静止土压力系数随地基土内摩擦角变化条件下，计算分析了地基的临界荷载。计算结果表明，假设静止土压力系数恒等于1高估了地基的临界荷载，静止土压力系数的变化对地基临界荷载的影响不可忽略。考虑荷载埋深的影响则使地基附加应力显著降低，当荷载埋深为1倍荷载分布宽度时，竖向附加应力相对于无埋深条件最大降低了29.3%，临界荷载也提高了38.4%～44.6%。考虑荷载埋深对地基附加应力的影响后，埋深对地基临界荷载的影响不再是线性的，当埋深较大时，埋深的影响随埋深的增加逐渐减小。
关键词：临界荷载；埋深；静止土压力系数；Mindlin解
坝肩变坡引起心墙裂缝和水力劈裂的离心模型试验研究
牛起飞1，侯瑜京1，梁建辉1，彭 翀2
(1. 中国水利水电科学研究院，北京 100048；2. 清华大学水利水电工程系，北京 100084)
摘 要：受地形条件的制约，坝肩变坡在土石坝工程中经常出现。坝肩变坡不但会引起心墙裂缝，还会影响坝体的抗水力劈裂能力。结合某高心墙堆石坝工程，进行了相关离心模型试验研究，并对结果进行了计算分析。结果表明：坝肩变坡会使心墙产生不均匀沉降，发生横向裂缝；压实度影响着心墙的不均匀沉降程度，制约着横向裂缝的形态；存在坝肩变坡的心墙在固结中会形成局部低应力区，快速蓄水时有发生水力劈裂的可能。
关键词：离心试验；坝肩变坡；不均匀沉降；横向裂缝；水力劈裂
一种分析小桩距抗滑桩加固边坡稳定的新方法
冯建刚1，许 英2，周效国2
（1. 河海大学水利水电学院，江苏 南京 210098；2. 江苏科技大学船舶与海洋工程学院，江苏 镇江 212003）
摘 要：讨论了基于塑性变形理论的桩侧极限侧压力计算公式的适用条件，发现当桩距较小时塑性变形理论不适用，由此分析出实际抗滑力与土坡位移有关，即与边坡稳定安全系数有关。建立了小桩距抗滑桩的侧压力计算公式，结合极限平衡条分法推导了小桩距抗滑桩加固边坡时安全系数的计算公式。结合某泵站工程边坡不同的设桩方案进行了计算，研究结果表明，利用抗滑桩加固边坡时，当桩距较小时采用本文的方法进行分析是合理的。
关键词：抗滑桩；边坡；稳定
K0固结软土的循环剪切特性及其流变模拟
王立忠1，但汉波2，1，李玲玲1, *
（1. 浙江大学建筑工程学院，浙江 杭州 310027；2. 浙江省电力设计院，浙江 杭州 310012）
摘 要：对原状温州黏土进行了三轴不排水循环剪切试验，系统分析了黏土在循环剪切过程中应变和孔压的累积特性以及加载频率的影响。考虑到天然黏土不等向固结历史的影响，试验土样在循环剪切前均先K0固结至原位应力状态。研究表明，对于K0固结软黏土，以剪应变累积曲线出现拐点作为循环破坏标准较为合适，此拐点对应的单幅破坏峰值剪应变es,tp大小基本恒定为3%，与加载频率、循环偏应力幅值等因素无关；循环荷载幅值一定时，荷载持续时间t对黏土的循环剪切性状起控制作用，可综合反映加载频率和振次的影响。根据黏性不排水循环累积效应与静力蠕变过程的相似性，按静力蠕变等效的思路，采用建立的各向异性弹黏塑性本构模型对其进行模拟分析，并通过试验验证了此流变等效方法的有效性。
关键词：K0固结软土；循环剪切；加载频率；静力蠕变等效；弹黏塑性本构模型
新吹填淤泥地基浅层处理试验研究
应 舒1，高长胜2，黄家青2
（1. 浙江省温州经济技术开发区基础设施投资有限公司，浙江 温州 325025；2. 南京水利科学研究院，江苏 南京 210029）
摘 要：新吹填淤泥具有超软、超含水率等不利的工程特性，使得其对后期的地基处理提出了很高的要求，结合某新吹填淤泥工程，对取消排水垫层后的浅层地基处理进行了现场试验研究。研究结果表明，在取消排水垫层后，采用浅层处理方法对新吹填淤泥进行处理，可使处理深度范围内的吹填淤泥强度得到明显增长，使新吹填淤泥表层在较短时间内形成了一个很好的硬壳层。
关键词：吹填淤泥；软基处理；浅层加固；真空预压
上海地铁九号线宜山路站降水引起的沉降分析
栾长青1，阚宏明1，唐益群2
(1. 中铁二十四局集团有限公司，上海 200071；2. 同济大学地下建筑与工程系，上海 200092)
摘 要：随着城市地下空间和轨道交通的开发利用，深基坑工程所伴随的降水沉降问题越来越受到人们的关注。通过对上海地铁九号线宜山路站的室内模型试验、现场监测数据的分析以及数值模拟方法对宜山路站降水引起的沉降问题作了研究。结果表明：①通过对上海轨道交通九号线宜山路地铁站的室内模型试验，在整理和分析试验数据的基础上，得出了不同的地下连续墙深度下降水井水位与地表沉降之间的规律。②借助于精确的测量分层沉降多点位移计测出的沉降曲线，分析出分层沉降曲线有着“分叉性”和“不协同性”规律性，即有些土层发生了向下的膨胀，导致位于较深的土层比较浅的土层产生较大的变形，首次发现了“逆回弹”现象。③运用数值计算软件MODFLOW对“逆回弹”现象的产生机理作了研究。
关键词：室内模型试验；地面沉降；逆回弹；降水；数值分析
岩石试验抗压、抗拉区间强度及代表值可信度研究
董陇军，李夕兵
(中南大学资源与安全工程学院，湖南长沙 410083)
摘 要：研究岩石区间非定值强度问题以期适应实验室试验有限性、随机性的特点，以此反映岩石强度参数取值的区间性特征及可能性分布。首先，提出了岩石的抗压区间强度、抗拉区间强度的概念；其次，基于区间分析、未确知数学理论，结合实验室实际，给出了区间强度的求解方法，并提出了区间内不同强度代表值的可信度确定方法，有利于工程计算时强度参数的选取。最后，通过小样本和大样本的分析比较，对本文方法的合理性进行了验证。小样本研究表明，取可信度为95%时，岩石抗压、抗拉强度代表值小于常规均值计算得到的值，且常规均值计算求取的岩石抗压、抗拉强度代表值可信度在65%左右，可见通过常规均值计算的结果是偏危险的；将某矿山砂岩的320个试样（大样本）随机分成64组，每组5个试样（小样本），研究发现，320个岩样强度呈正态分布，把平均值238.17 MPa作为该区域砂岩的名义值，64个传统均值有32个的取值的大于名义值，证明小样本下（5个样本），用传统均值代表岩石强度其保证率为50％；64个区间强度有55个包含名义值，准确率为86％，且另外6个区间强度上限值均小于名义值，可见用区间强度代表岩石强度的保证率为95％。区间强度较传统均值更充分地表达了岩石强度的信息，完善了岩石强度参数确定方法，为实际工程设计施工、强度校核及可靠性研究中岩石强度参数的取值提供一条新途径。
关键词：区间计算；力学参数试验；区间抗压强度；区间抗拉强度；可信度
