一个考虑颗粒破碎的堆石料弹塑性本构模型
陈生水，傅中志，韩华强，彭 成
(南京水利科学研究院，江苏 南京 210029)
摘 要：基于广义塑性理论建立了一个考虑堆石料颗粒破碎的弹塑性本构模型。模型采用随平均应力增加而减小的峰值摩擦角和特征点摩擦角来反映堆石料因颗粒破碎而表现出的峰值应力比与剪胀应力比的非线性，在此基础上确定塑性流动和加载方向向量；运用指数型压缩函数建立依赖于体积应变和平均应力的压缩参数λ，并构造随平均应力与剪应力水平而变化的塑性模量表达式。模型共有8个参数，均可通过等向或单向压缩和三轴压缩试验确定。为验证本文模型的合理性，依据试验资料确定了3种不同堆石料的本构模型参数，并对典型三轴压缩试验进行了模拟。3种材料的模型预测结果与试验数据均吻合良好，表明本文模型可合理反映了颗粒破碎对堆石料强度与变形特性的影响。
关键词：堆石料；颗粒破碎；广义弹塑性本构模型
库岸古滑坡离心模型试验研究
陈晓平1，黄井武1, 2，吴宏伟3，马少坤4
（1. 暨南大学理工学院，广东 广州 510632；2. 广东省水利电力勘测设计研究院，广东 广州 510170；
3. 香港科技大学土木及环境工程系，香港 中国；4. 广西大学土木建筑工程学院，广西 南宁 530004）
摘 要：针对一库岸古滑坡进行了水位骤降条件下失稳机制的离心模型试验。离心模型的制作考虑了原型边坡的大尺寸和非均质特征，离心试验过程中进行了上下游水位的实时控制，试验后进行了边坡土体物理特性和强度特性的对比试验。离心试验结果表明：水库蓄水导致坡脚抗滑阻力降低，坡体前缘出现裂缝并随着水位上升出现坡脚坍滑；水位骤降坡体内产生向外的动水压力，加剧坡脚滑动并形成牵引式滑坡趋势；坡脚被加固后边坡变形情况得到明显改善，滑动被阻止，边坡整体稳定性提高。离心试验前后边坡土体的物理力学试验结果揭示：坡脚滑动会造成坡体土密度和含水率重新分布，并导致近滑动区土体强度特性改变、强度指标下降。另外，水下土体随浸没时间增长黏聚力会降低直至消失。
关键词：离心试验；库岸古滑坡；水库蓄水；水位骤降
“动–静”耦合加载围岩变形大型立体模拟研究
伍永平1, 2，吴学明1, 2
(1. 西安科技大学西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室，陕西 西安 710054；2. 西安科技大学能源学院，陕西 西安710054)
摘 要：为了探讨地下巷道围岩破坏过程与机制，利用自制的大型三维立体模拟装置与“声–光–力”多元指标实时测试系统，完成了恒定与可变围压下的“动–静”耦合加载试验。对宁夏鸳鸯湖矿区复杂地质模型开挖中扰动区内围岩内部裂隙发育、损伤及破坏形态进行光学LCD式内窥摄影和结构演化过程进行实时追踪，对围岩局部化损伤的声发射特征规律进行对比分析。试验结果表明，在不同载荷和开挖时步条件下，复杂围岩变形与破裂在不同加载阶段、不同层位有着一定的相似性和渐变性，而声发射活动经历“贫瘠期-活跃期-回档期-沉寂期”后，事件数减少，持续时间增长，围岩极有可能会出现局部衍生灾害，进一步揭示了复合围岩局部持久性变形特征。
关键词：矿业工程；“动-静”耦合加载；围岩变形；立体模拟；多元测试系统
灌浆岩石锚杆拉拔变形和刚度的理论解析
许宏发，王 武，江 淼，佟 佺
(解放军理工大学工程兵工程学院，江苏 南京 210007)
摘 要：岩石锚杆的变形计算是锚固工程设计中的一个关键因素。基于协调剪切变形段锚杆和岩体间剪切变形刚度的线性假定，不协调剪切变形段锚杆和岩体间剪应力沿杆长呈幂函数型分布的假定，通过荷载传递微分方程，对全灌浆锚杆和有自由端灌浆锚杆的拉拔变形和刚度进行了理论分析，推导出沿杆长剪应力分布函数、轴力分布函数和位移分布函数，进而可获得锚杆最大拉拔力和拉拔荷载–位移曲线。根据剪滞理论，由灌浆锚杆周围岩体单元应力平衡微分方程，推导出锚杆与岩体之间剪切弹性变形刚度的计算公式。与其它理论结果比较，表明本分析方法是合理的、可行的，对于灌浆锚杆变形、刚度及强度设计具有参考价值。
关键词：灌浆岩石锚杆；拉拔变形；拉拔刚度；拉拔荷载–位移曲线；剪滞理论
有效应力决定饱和岩土材料抗剪强度的摩擦学解释
雷国辉1，陈晶晶1, 2
(1. 河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室/岩土工程科学研究所，江苏南京 210098；
2. 铁道第三勘察设计院集团有限公司地质路基设计处，天津 300251)
摘 要：有效应力决定了岩土材料的变形和强度，有效应力概念虽然已在岩土工程中广泛应用，但是，对于决定饱和岩土材料抗剪强度的有效应力，其理论解释至今却并不充分且受到质疑。为此，通过文献分析，确定了宏观抗剪强度与粒间摩擦强度之间的正相关关系，并运用摩擦学中的黏着摩擦理论，推导了排水和不排水条件下，粒间接触面黏着结点的生长公式和抗剪强度公式。通过对比分析这两种条件下的应力状态对抗剪强度的作用影响，得到了与Terzaghi一致的有效应力表达式，并在此基础上，探讨了有效应力和有效应力原理的基本概念和定义。
关键词：有效应力；有效应力原理；抗剪强度；摩擦学；黏着摩擦理论
粗粒土中预制桩的静压施工残余应力
俞 峰1，谭国焕2，杨 峻2，李启光2
(1. 浙江理工大学建筑工程学院，浙江 杭州 310018；2. 香港大学土木工程系，香港 中国)
摘 要：预制桩沉桩施工阶段形成的桩身残余应力对桩的工作性状有重要影响。原位观测了两根H型钢桩静力压入粗粒土地基过程中的桩身应力，测得了很大的桩身与桩端施工残余应力。施工残余摩阻力之中性点深度随贯入桩长增加而下移，但两者之比值趋于定值。桩端残余应力除了与弹性系数有关，还受到压桩力与贯入速率的影响。随着压桩荷载循环次数的增长，残余负摩阻力不断累积，但某一固定土层深度的单位残余负摩阻力却呈现下降趋势，这与沉桩侧摩阻力的疲劳退化机理是一致的。施工残余应力的存在改变了桩周土与桩端土的初始应力状态，使得桩–土体系在工作条件下会沿着与预期不一致的应力路径受荷至破坏。这对传统的静载荷试验和Osterberg试桩的成果分析方法提出了挑战。若考虑施工残余应力，对桩的抗拔承载性状有利，并使得开口管桩土塞效应问题变得更复杂。桩身残余应力的分布可基于残余摩阻力的折线型分布假定，利用桩端残余应力来预测。
关键词：预制桩；施工效应；原位试验；残余应力；中性点；承载力
高桩基础水平静载和撞击模型试验研究
朱 斌1, 2，孔令刚1, 2，郭杰锋1, 2，陈仁朋1, 2，周燕国1, 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 310058；2. 浙江大学岩土工程研究所，浙江 杭州 310058）
摘 要：开展了水平静力和撞击荷载作用下高桩基础的1g大比例模型试验研究，测试获得了桩顶水平静动力作用力、桩身水平静力变形、桩身水平振动响应、桩身静动力弯矩及桩侧静动力土压力等。发现由实测桩身静力弯矩推算的桩周土反力规律与实测静态桩周土压力规律较为一致；水平撞击荷载作用下，动态桩周土反力与撞击力时程曲线密切相关。结合弹性地基梁线弹性动力模型及静动力p–y曲线模型的分析揭示了桩土静动力相互作用机理及其对桩基内力和变形的影响规律。综合比较了上述分析模型的理论计算结果及试验实测结果，推荐采用复合刚度动力p–y曲线模型分析水平撞击荷载作用下的高桩基础，其分析结果与实测桩身振动响应和内力均吻合良好。最后采用该模型对现场防撞桩进行了防撞分析。
关键词：高桩；水平；静力；撞击；模型试验；p–y曲线
峨眉山玄武岩岸坡深部差异风化岩体特征及成因
韩 刚，赵其华，彭社琴
（地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室（成都理工大学）/成都理工大学环境与土木工程学院，四川成都 610059）
摘 要：西南地区某水电工程的峨眉山玄武岩，其岩体风化具有特殊性，存在岸坡内部（或深部）岩体风化局部加强的特殊现象（称为差异风化）。该差异风化岩体在表观特征、分布特征、化学特征及形成环境上具有与岸坡表部一般风化岩体不同的显著特征。以该处差异风化岩体发育分布规律为基础，结合其化学特征、河谷演化过程及浅生改造理论分析其成因机制。研究表明：差异风化不具随水平深度增大风化逐渐减弱特征，分布受长大张性结构面控制，表现为局部的裂隙式风化加剧，张性结构面两侧5～15 cm范围内岩体红度增加；差异风化岩体发生了化学风化，但并未发生明显的脱硅富铝与盐类淋失迁移，仅表现为二价铁减少、三价铁富集；控制性结构面具浅生改造特征，差异风化岩体赋存于浅生结构所形成的相对封闭空间；浅生改造正是导致差异风化岩体形成的根本原因。
关键词：峨眉山玄武岩；差异风化；化学特征；浅生改造；成因机制
隧道开挖对层状地基中邻近管道影响的 DCBEM-FEM耦合方法
张治国1, 2, 3，黄茂松1, 3，王卫东4
（1. 同济大学地下建筑与工程系，上海 200092；2. 上海大学土木工程系，上海 200072；3. 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室，上海 200092；4. 华东建筑设计研究院有限公司，上海 200002）
摘 要：目前，在城市地铁隧道施工中常常遇到邻近市政管线的影响。而较多的研究集中在隧道施工引起的周围地层变形上，考虑邻近管线作用的隧道开挖理论分析方法并不多见。为此，针对隧道洞周引入椭圆化非等量径向土体位移控制模式，将邻近管线视为Euler-Bernoulli梁，同时将层状地基土体视为弹性层状地基模型，提出了层状地基中隧道开挖引起邻近管道纵向变形的DCBEM-FEM（位移控制边界元与有限元）耦合分析方法。最后结合现场实测数据和位移控制有限元数值模拟进行分析，验证了本文方法的有效性。研究表明：DCBEM-FEM耦合方法可以较好的体现隧道开挖所引起的地层损失问题，同时本文方法在考虑邻近管线作用时具有较好的计算精度。研究成果可为合理制定城市地铁隧道施工对邻近管线的保护措施提供一定的理论依据。
关键词：层状地基；地铁隧道；邻近管线；位移控制方法；DCBEM-FEM耦合方法
工程区地应力场的综合分析法研究
王成虎，张彦山，郭啟良，赵仕广
(中国地震局地壳应力研究所，北京 100085)
摘 要：针对如何准确确定工程区地应力场提出了综合分析法，即利用断层力学分析法、原地应力实测和数值模拟综合分析工程区地应力场，以期得到更为全面准确的结论。断层力学分析法可以和原地应力实测相互支持映证，并为数值模拟提供依据，而数值模拟可以帮助深刻理解地质条件对实测数据的影响，同时能很好地展现地应力场的三维分布。文中以位于山东胶东半岛的一个研究实例来展示该方法的有效性。工程区地质构造活动主要受近EW晚更新世活动断裂控制，利用断层力学分析法可得该区域三向主应力关系应为SH>SV>Sh，最大水平主应力的方向应为N60ºE—N120ºE。实测结果显示该区域应力状态有利于走滑断层活动，且最大水平主应力方向N66.6—87.6ºW。依据室内实验数据和工程地质调查结论，构建三维数值模型，模拟分析工程区的应力场，分析得到工程区的应力场三维分布特征，数值模拟结果与原地实测的结果较一致。综合分析数值模拟和工程地质调查结果，原地应力测值受地质构造影响较为明显，数值模拟结论能较好地代表完整岩体区的应力分布状态。
关键词：综合分析法；原地应力测量；断层力学模型；数值模拟；地应力场；胶东半岛
土的内变量蠕变模型研究
王者超1，2，乔丽苹3，李术才1，林春金1
(1. 山东大学岩土与结构工程中心，山东 济南 250061；2.卡尔加里大学土木工程系，阿尔伯塔卡尔加里 T2N1N41；
3.山东大学工程力学系，山东 济南 250061)
摘 要：土的蠕变是指在常值应力作用下土的变形随时间而持续增长的现象。沿用传统连续介质力学理论，在土蠕变性质的研究中，人们普遍采用与时间相关的蠕变速率描述土的蠕变行为。然而在工程实际中，土体往往要经历复杂的加卸载过程，并经历不同应力应变状态下的蠕变过程。在此复杂条件下，各个蠕变过程的土的内部结构不同，继续采用传统连续介质力学理论描述土的蠕变行为就遇到了困难。与传统连续介质力学理论不同，内变量理论是一种采用材料内部结构变量（即内变量）描述材料性质的一种理论。据此，提出了土的内变量蠕变模型，该模型采用土的不可恢复应变作为土变形过程中的内变量。模型不但可以反映土所受外部荷载对蠕变行为的影响，而且可以反映材料的内部结构变化对蠕变行为的影响。为验证模型的合理性，开展了复杂条件下砂土和黏土的蠕变性质试验，详细讨论了应力和不可恢复应变对土蠕变性质的影响。此外，还讨论了内变量蠕变模型与传统幂函数蠕变模型参数之间的关系，并提出了一种可以加快蠕变试验的方法。通过研究发现：土的内变量蠕变本构模型可以反映复杂条件下土的蠕变性质。
关键词：蠕变；内变量；不可恢复应变；时间相关性；应力相关性；加快蠕变试验方法
黏性土水理性质温度效应研究
邵玉娴1，2，施 斌1*，刘 春1，顾 凯1，唐朝生1
（1. 南京大学地球科学与工程学院地球环境计算工程研究所，江苏 南京 210093；2. 国家气候中心，北京 100081）
摘 要：温度影响着黏性土的液塑限、膨胀性和渗透性等水理性质，对于不同的黏性土，这种影响往往差异很大。为了系统地研究这一影响的规律性和机理，以南京地区3种不同矿物组分的黏性土为研究对象，开展了土样在5℃～50℃范围内吸附结合水量、液塑限、膨胀性和渗透性的试验研究。结果表明：温度升高时，黏性土液限减小，膨胀性增加，渗透性增加，这种温度效应根本原因在于吸附结合水量变化。亲水矿物由于其吸附结合水量大，对温度效应起主要作用。亲水矿物含量较多的黏性土，液限随温度变化大，而膨胀率则变化小。亲水矿物含量对渗透性的温度效应影响显著，对比吸附结合水试验：温度升高时，其渗透水由吸附结合水为主转为渗透结合水和自由水为主，渗透系数可上升近十倍。揭示了黏性土3种基本水理性质温度效应的规律性及机理，为相关的地质灾害的评估和预防提供理论基础。
关键词：黏性土；水理性质；温度；机理
铁路隧道管片衬砌承受高水压分界值研究
周济民1，何 川1*，张 增1，2
（1. 西南交通大学地下工程系，四川 成都 610031；2. 中国中铁二院工程集团有限责任公司，四川 成都 610031）
摘 要：铁路隧道一般位于山岭或水下的复杂地质环境中，面临着地下水的威胁，国内工程界对于管片衬砌所能承受的高水压一直没有明确的分界值。针对管片衬砌结构型式的特点，从接缝防水及结构受压承载能力两方面对高水压分界值展开研究。提出了管片衬砌结构高水压限界的定义及判定方法，求解了不同围岩级别、不同管片设计参数（混凝土强度等级、厚度）条件下的管片衬砌高水压承载能力。最后通过大比例尺模型试验对衬砌受水压作用的力学特征进行分析。研究结果表明：管片接缝在允许的张开量和错位量的前提下，同时考虑设计材料的应力松弛与老化，密封垫设计承受的最大水压能力约在0.8～1.0 MPa之间；管片环不同位置处的受压承载能力安全系数近似呈正弦曲线分布，拱顶及拱底位置为衬砌结构受力控制点，提高混凝土强度等级或加大管片厚度可以显著增加管片衬砌的受压承载能力；高水压条件下结构呈受压破坏，低水压条件下呈受拉破坏，一定范围内提升管片的外水压力，衬砌结构的轴力值增加明显，弯矩值变化幅度不大，对于结构受力是有利的。
关键词：铁路隧道；管片衬砌；高水压分界值；接缝防水；模型试验
具有流变特性的盐岩相似材料的研制及应用
刘德军1, 2, 3，吕 晶4，张强勇3，段 抗3，陈旭光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试验室，上海 200092；
3. 山东大学岩土与结构工程研究中心，山东 济南 250061；4. 山东大众报业集团（大众日报社），山东 济南 250011）
摘 要：为有效反映盐岩油气储库介质的蠕变变形特征与变化规律，以金坛盐岩储气库为背景工程，根据地质力学模型试验相似原理和原岩物理力学参数，通过大量的材料配比和相应材料试件的力学参数试验，研制出了基本满足相似条件且具有显著流变特性的盐岩相似材料。该相似材料采用精铁粉、石英砂和重晶石粉为骨料，以松香酒精溶液为胶结剂按照规定的配比拌合压实而成。材料力学试验表明：研制的盐岩相似材料具有明显的弹性变形、延塑性变形、应变硬化、应变软化和剪涨破坏特征。材料在低应力时以减速蠕变和等速蠕变为主，高应力时以减速蠕变、等速蠕变和加速蠕变为主，盐岩相似材料与盐岩原岩的蠕变特性基本一致。将该材料应用到金坛盐岩地下储气库注采气三维地质力学模型试验中，有效获得注采交变气压变化过程中洞周径向位移和径向应变的变化规律，较好反映了盐岩储库介质的流变力学特性。
关键词：盐岩储气库；相似材料；流变特性；注采交变气压变化
软黏土地基土体抗剪强度若干问题
龚晓南
（浙江大学岩土工程研究所，浙江 杭州 310058）
摘 要：针对不少土力学教材和规范规程认为由UU试验得到的是饱和黏性土的抗剪强度指标，将黏性土不排水抗剪强度视为土的抗剪强度指标的错误概念，首先分析了土的抗剪强度和抗剪强度指标之间的区别，然后通过分析三轴固结不排水剪切试验和土的抗剪强度指标的测定，三轴不固结不排水剪切试验和土的不排水抗剪强度的测定，讨论了黏性土不排水抗剪强度和抗剪强度指标之间的区别。通过软黏土地基中土体的抗剪强度及测定方法的讨论，再次说明了黏性土不排水抗剪强度和抗剪强度指标之间的区别。最后提出岩土工程稳定分析四者相匹配原则。通过讨论分析，澄清了一些模糊概念，有利于提高岩土工程分析水平。
关键词：抗剪强度；抗剪强度指标；不排水抗剪强度；不固结不排水三轴试验；稳定分析
破坏和非破坏后注浆抗压桩受力性状现场试验研究
张忠苗1, 2，张乾青1, 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 310058；2. 浙江大学岩土工程研究所，浙江 杭州 310058)
摘 要：通过桩身埋设有钢筋应力计的2根直径不同的破坏性和非破坏性后注浆抗压试桩现场静载试验，对比分析了破坏性和非破坏性后注浆抗压试桩的受力性状。现场试验表明，极限荷载下非破坏性和破坏性后注浆桩的桩端力荷载分担比约为40%且同一桩顶荷载水平下，桩端荷载分担比随桩径的增大而减小。最大试验荷载下非破坏性试桩浅层土侧阻力完全发挥并有侧阻软化趋势，而破坏性试桩全桩长范围桩侧阻力均表现为软化性状。实测发现不同土中桩侧摩阻力充分发挥时对应的桩顶沉降约为（1%～4%）D（D为桩径）。非破坏性试桩实测得到的桩端位移–桩端力曲线表现为硬化特性，而试桩破坏性试验中实测得到的桩端位移–桩端力曲线表现为软化特性。
关键词：非破坏性试桩；破坏性试桩；后注浆技术；桩侧阻力；桩端阻力
复杂地层中地铁换乘站双层承压水处理技术研究
邢皓枫1, 2，张 振1, 2，吴洁妹3，徐 超1, 2，叶观宝1, 2
(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. 上海市基础工程有限公司，上海 200002）
摘 要：上海轨道交通十号线溧阳路地铁站与运营的四号线海伦路地铁站斜交，该场地多为饱和砂质粉土地层，下伏双层承压水，且承压水在换乘站南侧交汇，这对基坑开挖与复杂的周边环境、尤其运营四号线的保护提出诸多技术难题。针对该工程的特点，对比分析了基坑中地下水处理措施的优缺点，提出了水平封堵的地下水处理技术，并采用理论分析和三维有限元模拟研究了水平封堵位置以及封堵厚度等参数变化对基坑变形和周边环境的影响，然后针对可行的水平封堵方案进行了优化处理。基坑施工中的现场监测结果证明了其可行性，该成果对类似工程具有参考意义。
关键词：基坑；承压水；水平封堵；位移
岩石三维表面裂纹扩展机理数值模拟研究
梁正召1, 2，李连崇1，唐世斌1，张永彬1
(1. 大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室，辽宁 大连 116024；2. 昆士兰大学土木工程学院，澳大利亚 布里斯班 QLD 4072)
摘 要：岩石破坏的本质原因是由于内部裂隙的萌生、扩展与贯通过程。从三维的角度出发，采用细观损伤数值模拟方法，模拟单轴压缩下含预制三维表面裂纹的岩石试样的破坏过程。数值模拟得到了表面裂隙内部扩展、贯通过程，动态再现翼型裂纹、壳体裂纹的形态，探讨三维裂纹内部的受力机制，推测可能发生的断裂类型，进一步探讨三维裂纹扩展规律。研究结果表明：①反翼型裂纹并不一定萌生于预制裂纹端部，是由于翼型裂纹扩展后应力释放后的拉应力引起；②壳体裂纹的萌生与扩展阶段是由Ⅲ型加载断裂主导，而翼型裂纹扩展至一定长度之后停滞不前；③除了反翼型裂纹之外，还新发现了一种由壳体裂纹萌生出的次生裂纹，这种裂纹的扩展引起试样整体失稳崩溃；④岩石Ⅲ型加载（反平面剪切）难以获得Ⅲ型断裂破坏，壳体裂纹是由于Ⅲ型加载下的拉应力引起，实际上属于Ⅰ型与Ⅱ型复合裂纹；⑤非均匀性对岩石表面裂纹扩展影响很大，相对均匀岩石中难以出现曲线翼型裂纹或反翼裂纹。研究结果对于岩石三维裂隙扩展机理的物理力学实验与理论分析都具有参考意义。
关键词：III型断裂；表面裂纹；裂纹扩展；壳体裂纹；翼型裂纹
可液化土层中地下车站的地震反应分析
王 刚1，张建民2，魏 星3
（1. 二滩水电开发有限责任公司，四川 成都 610051；2. 清华大学土木水利学院，北京 100084；
3. 西南交通大学土木工程学院，四川 成都 610031）
摘 要：由于液化后应力应变行为模拟的困难及数值计算的不稳定性，可液化土层中地下结构的动力反应分析是岩土工程的难点课题之一。基于作者提出的能够模拟饱和砂土液化后大应变响应的弹塑性循环本构模型，采用完全耦合的饱和土动力反应分析程序，对阪神地震中破坏的大开车站进行分析，说明考虑液化变形的土与地下结构动力相互作用分析方法及其有效性。从饱和砂土单元在液化过程中的应力应变响应角度，揭示了地层和车站的大剪切变形与饱和砂层液化程度的关系，分析了大开车站地震破坏的原因。
关键词：地下车站；液化；地震反应分析；数值模拟
外掺剂对水泥固化土强度的影响
邓晓轩1，黄 新1*，宁建国2
(1. 北京航空航天大学交通科学与工程学院土木工程系，北京 100191；2. 山东科技大学矿井灾害预防与控制重点实验室，山东 青岛 266510)
摘 要：水泥与软土拌合后水泥水化形成的氢氧化钙（CH）可能会被土样吸收而导致固化土中CH浓度欠饱和，使得形成水化硅酸钙（C-S-H）的Ca2+和OH-减少，导致C-S-H生成量降低，阻碍水泥固化土强度增长。本研究选择部分理论上可以提高CH饱和度的化学试剂作为水泥固化土外掺剂。通过对比固化土抗压强度和固化土CH饱和度，探讨这些外掺剂对固化土强度增长的影响。研究结果表明，当固化土中CH不饱和时，掺加这些外掺剂可以显著提高固化土强度，固化土中CH饱和度越低，需要的外掺剂量越大，固化土强度增量越大；当固化土中CH饱和后，这些外掺剂对强度没有作用，即外掺剂可以通过提高固化土CH饱和度提高固化土强度。
关键词：固化土；氢氧化钙饱和度；外掺剂；强度
EPS粒径对轻量土抗剪强度的影响规律
侯天顺1, 2，徐光黎2
（1. 西北农林科技大学水利与建筑工程学院，陕西 杨凌 712100；2. 中国地质大学生物地质与环境地质教育部重点实验室，湖北 武汉 430074）
摘 要：为了确定EPS粒径对轻量土抗剪强度的影响，通过直剪试验研究了水泥掺入比12%、20%，EPS颗粒体积比40%的3种EPS粒径混合土的抗剪强度特性。结果表明：轻量土的剪应力–剪切位移关系曲线有硬化、软化两种形态，取决于水泥掺入比、法向应力等因素。抗剪强度包线为折线型包线，与传统结构性土体包线形态一致。水泥掺入比与EPS颗粒体积比相同时，随着EPS粒径增大，轻量土密度不变，抗剪强度减小，单价降低，但强度衰减率远远低于单价降低率；剪切面上EPS发生剪缩与剪断，受水泥掺入比、EPS粒径的控制；黏聚力随EPS粒径增大而减小，内摩擦角没有显著变化规律。轻量土剪切破坏过程，可以划分为变形协调、逐渐破损、纯摩擦3个阶段。提出了固化土、EPS 3界面接触抗剪强度模型，从理论上证明了混合土强度随EPS粒径增大而衰减的规律。根据混合土的强度衰减率低于单价降低率，推荐实际生产过程中可以采用3～5 mm的EPS球粒，进行配方寻优，适当降低造价。
关键词：轻量土；抗剪强度；EPS；粒径；直剪试验
土体旋转流变仪开发与土压平衡盾构改性土体塑性流动特性实验
孟庆琳1，屈福政1，李守巨2
(1. 大连理工大学机械工程学院，辽宁 大连 116024；2.大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室，辽宁 大连 116024)
摘 要：为了研究土压平衡式盾构机（EPBS）密封仓及螺旋输送机内改性土体塑性流动特性，开发了一种土体旋转流变仪。该装置属于可变围压式控制应变型旋转流变仪，通过测量标准十字叶片在给定围压及转速条件下的旋转扭矩，获得被测介质的表观动力黏度。对某地铁施工标段的砂土进行实验测量，实验砂土均采用泡沫改性且改性配比相同，而初始含水率不同（5%，10%和15%）。测量条件包含4个不同围压等级（100，200，300和400 kPa）和7个不同的叶片转速（1/3.4，1/4.1，1/5，1/6.4，1/9，1/15和1/30 RPM）。实验结果表明，泡沫改性砂土的剪切应力与剪切速率之间满足Bingham流体模型，属于一种黏塑性非牛顿流体。其黏度系数和屈服应力均随围压的增大而增大。该装置不但可作为一种比较改性土体塑性流动特性优劣的工具，而且可以为仿真获取密封仓及螺旋输送机内压力场分布和研究密封仓压力平衡控制提供实验支撑。
关键词：土压平衡式盾构；改性土体；塑性流动特性；非牛顿流体
