既有地下室增层开挖引起的桩基侧摩阻力损失分析

 

龚晓南^1，2，伍程杰^1，2，俞  峰³，房  凯^1，2，杨  淼^1，2

 

浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心，浙江杭州 310058；2. 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；3. 浙江理工大学建筑工程学院，浙江 杭州 310018)

 

摘  要：既有高层建筑地下增层开挖，不可避免地引起地基应力场改变，导致桩土接触面和桩端土层应力变化，从而降低原基础底板下桩基承载力。由于实际工程情况限制，增层开挖后桩基的承载力无法通过现场试验获得，因而采用理论分析和有限元模拟增层开挖后桩基承载力就显得尤为重要。采用经典桩侧摩阻力计算公式，简单地考虑上覆土压变化以及应用Mindlin应力解考虑开挖引起的附加应力，分别计算桩侧极限摩阻力，然后利用有限元法计算桩侧摩阻力并和前述计算结果相对比，最后分析了增层开挖条件下桩侧极限摩阻力损失比随不同增层开挖宽度和深度的变化规律，结果表明：损失比随增层开挖宽度的增大而增大，开始呈线性增大然后趋于稳定；损失比随增层开挖深度的增大而增大，大致呈线性趋势；损失比沿桩身由上往下逐渐减小。

 

关键词：既有建筑；地下增层；开挖；Mindlin应力解；有限元；桩侧摩阻力损失

 

基于三轴压缩试验的岩石统计损伤本构模型

 

张  明，王  菲，杨  强

 

(清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室，北京100084)

 

摘  要：基于三轴压缩试验，结合统计强度理论和连续损伤理论建立了一种岩石统计损伤本构模型，并对建立的本构模型的数学意义和物理意义进行了讨论分析。由此可知，统计损伤本构方程实质是用对应于某一屈服准则的等效应力表示的连续损伤演化方程，能较好地描述材料的非线性力学行为，也能逼近材料的弹性应力–应变关系。统计损伤本构模型的统计参数均可以通过单轴或三轴压缩试验得到，在利用三轴压缩试验的轴向实测应力、实测应变时应当对损伤本构模型进行修正。对于单轴压缩试验的压密阶段，还给出了初始损伤的估计方法。引入对数正态分布和Mohr-Coulomb准则，通过理论曲线与若干岩石单轴、三轴压缩试验曲线的对比，验证了所提出的统计损伤本构方程及其参数确定方法以及模型修正的合理性，同时也肯定了对数正态分布和Mohr-Coulomb准则在统计损伤本构研究中的适用性。

 

关键词：岩石；统计损伤本构模型；三轴压缩试验；适用性；初始损伤

 

不同幅值温度荷载下一种饱和红黏土的固结效应

 

白  冰，张鹏远，贾丁云，蒋思晨

 

(北京交通大学土木建筑工程学院，北京 100044)

 

摘  要：通过室内试验，研究一种饱和红黏土在不同升温幅值温度荷载作用下的固结效应。亦即，首先将试样在初始温度20℃和一定围压下（σ¢₃=50，100，150，200 kPa）进行固结。然后，在不排水条件下将试样温度由20℃上升至40℃（或50℃，60℃，70℃，80℃），再让试样在该温度荷载下进行等温排水固结。试验表明，温度荷载引起的孔隙水压力最大值随升温幅值的增大而增大，达到同一温度设定值后的孔隙水压力与围压比随围压的增大而相应减小，而孔隙水压力值则增大。在温度荷载作用下，固结体应变随温度幅值的增大而增大，而随围压的增大有减小的趋势。在相同幅值温度荷载和相同围压作用下，红黏土的孔隙水压力增长速率及最大值要明显大于一种低塑性的粉质黏土，而其固结体应变却要小些。

 

关键词：红黏土；矿物成分；温度幅值；孔隙水压力；塑性指数

 

 

流变岩体中椭圆洞室断面开挖过程的力学分析

 

王华宁¹，蒋明镜²，何  平²

 

（1.同济大学航空航天与力学学院，上海 200092；2. 同济大学土木工程学院地下建筑与工程系，

 

上海 200092)

 

摘  要：给出了黏弹性流变岩体中深埋椭圆隧洞断面开挖过程中力学响应的解析解答。通过设定长短半轴随时间变化的函数可模拟施工过程。首先，结合变边界黏弹性问题对应关系和平面弹性复变方法，求得岩体应力及开挖引起位移的统一表达。在推导中，通过建立逆映射函数，分离出参与Laplace变换的时间。然后，对模拟为Boltzmann黏弹模型的岩石材料，给出了积分形式的位移表达式。最后，针对不同类型岩石进行不同开挖方式和速度下无量纲位移及应力的参数分析。分析表明，施工方式对位移与应力有明显影响。给出的解析解答可用于地下椭圆孔型隧道在开挖过程中的力学分析，并可作为实际工程初步设计的手段。

 

关键词：流变岩体；椭圆洞室；黏弹性；开挖；解析解

 

垃圾填埋场污染物击穿竖向防渗帷幕时间的影响因素

 

分析及设计厚度的简化计算公式

 

詹良通¹，刘  伟^1，2，曾  兴¹，陈云敏¹

 

（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. 中国能源建设集团广东省电力设计研究院，广东 广州 510663）

 

摘  要：为了解中国第一代垃圾填埋场中防渗帷幕的服役性能及其影响因素，以苏州七子山填埋场地质条件为例，以COD作为代表性污染物，在前期现场勘查基础上建立了有限差分计算模型，对防渗帷幕被污染物击穿时间的影响因素进行了计算分析，并基于Ogata解析解给出了防渗帷幕击穿时间和设计厚度的简化计算公式。模拟和分析结果表明：场地地质条件对嵌入式防渗帷幕击穿时间影响不十分显著；帷幕上下游水头差、帷幕渗透系数、阻滞因子和厚度对嵌入式防渗帷幕的击穿时间有显著影响，击穿时间与上下游水头差、帷幕渗透系数、阻滞因子、以及帷幕厚度的平方近似呈线性关系；扩散系数对嵌入式防渗帷幕击穿时间的影响不可忽略。

 

关键词：垃圾填埋场；竖向防渗帷幕；击穿时间；设计厚度；水头差

 

堆载作用下考虑土拱效应的被动桩变形内力半解析解

 

竺明星¹，龚维明^1，2，何小元¹，徐国平³

 

（1.东南大学土木工程学院，江苏 南京 210096；2. 东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室，

 

江苏 南京 210096；3. 中交公路规划设计院有限公司，北京 100010)

 

摘  要：为分析桩侧堆载作用下被动桩受力特性，首先在布辛奈斯克（Boussinesq）改进解的基础上推导出堆载作用下地基土体的水平附加应力计算公式，进而得到被动桩基被动侧土压力计算表达式。在此基础之上，从土体的运动和应力传递方式入手，对考虑被动侧成拱的Ito局部塑性变形理论进行改进，从而解得被动桩桩身被动荷载分布。最后，根据考虑轴向荷载 效应影响的三参数非线性弹性地基梁模型建立被动桩桩身弹性段与塑性段的微分方程组，求解过程中应用矩阵传递法结合Laplace正逆变换解得被动桩变形与内力的半解析解，并用试验数据对半解析解进行验证。结果表明，理论解与试验数据吻合较好。

 

关键词：堆载；土拱效应；被动桩；Laplace正逆变换；矩阵传递法

 

基于速度脉冲地震动的边坡地震位移统一预测模型

 

宋  健^1，2，高广运^1,，2

 

（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)

 

摘  要：采用基于小波变换的多向地震动速度脉冲特性鉴定方法，从NGA数据库及汶川地震动记录中提取出了196条速度脉冲地震动数据；基于Newmark非耦合滑动模型，考虑土体非线性特征。通过计算速度脉冲地震动作用下不同强度(k_y)及初始自振周期(T_s)边坡模型的地震位移，对比分析了边坡地震位移与速度脉冲地震动参数之间的相关性，并建立了适用于近断层速度脉冲地震动的边坡地震位移统一预测模型。结果表明：既有边坡地震位移预测模型低估了近断层速度脉冲地震动引起的位移值，而用于预测近断层非脉冲地震动引起的边坡地震位移离散较小；近断层速度脉冲地震动引起的边坡地震位移与其速度脉冲特性密切相关，地震位移与速度脉冲地震动参数(峰值速度PGV)相关性最好；采用1.5倍边坡自振周期对应的加速度反应谱(S_a(1.5T_s))和 PGV分别代表速度脉冲地震动的频谱成分及速度脉冲特征，能够综合反映速度脉冲地震动对边坡地震位移的影响；建立了基于边坡参数(k_y, T_s)和脉冲地震动参数(PGV, S_a(1.5T_s))的边坡地震位移预测模型，为考虑近断层地震动速度脉冲特性影响的边坡地震位移概率灾害分析提供了基础。

 

关键词：边坡；近断层地震动；速度脉冲；地震位移；预测模型

 

破碎岩体注浆加固体强度估计

 

许宏发¹，耿汉生¹，李朝甫¹，陈  伟²，王  晨¹

 

（1. 解放军理工大学国防工程学院爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室，江苏 南京 210007；

 

2. 总参某标准化办公室，北京 100000）

 

摘  要：在注浆压力和时间满足规范要求时，注浆前岩体强度、注浆后加固体强度、浆液结石体强度是影响注浆加固效果的主要因素。在分析了已有纯水泥浆结石体强度试验的基础上，利用非线性拟合分析，提出了P.O. 42.5水泥结石体28 d强度与水灰比之间关系的经验公式。对已有岩体注浆前后强度试验值进行了无量纲分析，建立了量纲为1的参量——强度增长率和原岩体与浆液结石强度比，进而通过非线性拟合分析，提出了破碎岩体注浆加固体强度增长率的经验公式。根据莫尔库仑强度理论，推导出岩体注浆前后剪切强度参数增长率的计算公式。在现场进行了破碎岩体注浆试验，结果表明，强度增长率试验值与经验公式计算值基本吻合，满足岩体工程注浆设计的需要。

 

关键词：破碎岩体；注浆加固体；强度估计；水泥结石体

 

基于三维非连续接触模型的管片接头静动力特性分析

 

艾辉军¹，彭立敏^1，2*，施成华^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：基于非线性接触理论，考虑盾构隧道结构的非连续性，模拟管片接头结构和管片衬砌与围岩及道床之间的相互作用，建立了道床–管片–围岩的三维非连续接触模型，对盾构隧道管片接头在围岩静压、列车动载作用下的受力与变形进行了深入分析。研究结果表明，围岩静压下拱顶和隧底处的纵向接头部分向内张开，两侧拱腰处的接头部分向外张开，拱顶处的封顶块与邻接块错台较大，拱腰接头受压明显，拱顶接头受压最小，各环管片拱顶处的螺栓轴力最大，隧底处的其次，拱腰处的接头螺栓轴力最小，旋转了一定拼装角度后位于拱肩上部的接头螺栓，其剪力最大；列车动载作用下管片接头的张开错台、混凝土应力以及接头螺栓的内力均在动载施加初期迅速增加，然后明显减小，而后产生波动，其中浅埋地铁隧道拱顶接头的动力响应较隧底接头明显，螺栓剪力在列车动载作用下较螺栓轴力增加的多。

 

关键词：盾构隧道；管片接头；三维非连续接触模型；静动力分析

 

 

饱和细砂中裙式吸力基础水平单调加载模型试验

 

——承载力及变形分析

 

李大勇^1，2，冯凌云^1，2，张雨坤^1，2，郭彦雪^1，2

 

(1. 山东省土木工程防灾减灾重点实验室，山东 青岛 266590；2. 山东科技大学土木建筑学院，山东 青岛 266590)

 

摘  要：海上风电资源的开发和利用是当今世界关注的热点问题，作为其塔架的基础，主控荷载是水平荷载。裙式吸力基础具有更高的水平承载能力和控制水平位移的能力，故非常适合作为海上风电塔架的基础。通过饱和细海砂中裙式吸力基础的水平单调加载模型试验，探究基础水平承载力的影响因素及转动点位置的变化规律，并分析了地基土的变形影响范围及规律。研究发现：与传统吸力基础相比，裙式吸力基础的水平承载力提高显著，且能有效控制水平位移；水平承载力随基础的裙高、裙宽的增加而增大，随加载高度的增加而减小；在水平荷载作用下基础主要是绕某一点（即转动点）发生转动，转动点位于主桶长度的0.45～0.7倍之间；达到极限荷载时，地表隆起范围远远大于沉降范围，沿加载轴线方向，隆起范围约为2.5倍主桶直径。

 

关键词：裙式吸力基础；饱和细砂；模型试验；水平极限承载力；单调加载；变形分析

 

冻结重塑黏土损伤特性及影响因素分析

 

吴旭平，丁春林^*

 

(同济大学道路与交通工程教育部重点实验室，上海 200092)

 

摘  要：基于连续损伤力学理论及冻土横观各向同性损伤变量的计算方法，利用冻土常规三轴剪切试验，系统分析了不同温度、含水率和围压条件下冻结重塑黏土的损伤特性。研究结果表明：①不同试验条件下冻结重塑黏土损伤演化曲线规律一致，前期增长比较快速，后期变化相对平缓，且最大轴向损伤变量 一般介于0.6～0.8之间；②温度对冻结重塑黏土损伤特性影响较明显，降低温度可以明显强化冻土结构，减少冻土结构的损伤及延缓冻土损伤的发展，而含水率和围压对其影响不明显；③割线模量可以较好地表征冻土在加载过程中裂缝的发展特点和结构的损伤演化规律，损伤初始点轴向应变和割线模量与温度之间存在较好的线性增长关系，且冻结重塑黏土损伤应变门槛值 一般介于0.3%～0.7%，对应的割线模量一般介于200～550 MPa。

 

关键词：冻结重塑黏土；三轴剪切试验；损伤特性；影响因素

 

基于流形方法和图论算法的岩/土质边坡稳定性分析

 

郑文博¹，庄晓莹^1*，李耀基²，蔡永昌¹

 

(1. 同济大学地下建筑与工程系，上海 200092；2. 云南磷化集团有限公司，云南 昆明 650600)

 

摘  要：目前边坡稳定性分析常用的极限平衡法存在着不能考虑实际岩土体的应力应变关系，假设过多等缺点，强度折减法也存在着需要重复计算工作量大，计算容易不收敛，难以考虑边坡应力路径影响及较难直接得到滑裂面等不足。从边坡的应力状态出发，借助基于物理覆盖系统、能较好统一连续和不连续分析的数值流形方法，得到土质边坡或存在着较多不连续面的岩质边坡的应力场分布，并将边坡稳定性分析转化为图论问题，利用Bellman-Ford搜索算法快速稳定地寻找出边坡的安全系数和最危险滑裂面。该方法无需做过多假设及迭代计算，可以反映边坡的应力路径影响，较好地统一岩质/土质边坡稳定性分析。

 

关键词：岩/土质边坡；稳定性分析；数值流形方法；图论

 

 

坑中坑开挖对悬臂式支护结构侧移的影响分析

 

丰土根^1，2，熊中华^1，2*，余  波^1，2

 

（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；2. 河海大学岩土工程科学研究所，

 

江苏 南京 210098）

 

摘  要：悬臂式支护结构比内撑式支护结构对变形更为敏感，坑中坑开挖将对悬臂式支护结构侧移产生较大影响。利用有限元计算程序，建立坑中坑有限元模型并作全面数值模拟研究，得到了坑中坑不同开挖位置、深度及大小对围护结构变形的影响规律，并探讨了相应的变形控制措施。结果表明：外坑围护结构最大侧移随坑趾系数的增大而减小，并且坑趾系数存在临界值，最大侧移随着深度比和面积比的增大而增大；围护结构侧移受深度比影响最大，坑趾系数次之，面积比最小；增大内坑围护结构刚度和入土深度对抑制外坑围护结构变形增大的作用不明显，相反，内坑设置支撑能起到显著的作用。

 

关键词：悬臂式支护结构；坑中坑；坑趾系数；面积比；深度比；有限元

 

黏土中超大直径顶管开挖面主动极限支护压力计算方法

 

周舒威^1，2，夏才初^1，2，葛金科³，王  双^1，2，张平阳^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. 上海城建市政工程（集团）有限公司，上海 200092）

 

摘  要：基于极限平衡思想，提出黏土中超大直径顶管开挖面主动极限支护压力的计算方法。通过数值模拟，对超大直径顶管的破坏模式进行研究；基于破坏模式，推导提出极限支护压力的计算方法；根据实际工程的数值计算结果，验证提出方法的合理性；最后对提出方法的影响因素进行分析，并与其他理论方法进行比较，得到深埋和浅埋的临界深度。研究结果表明，超大直径顶管深埋主动破坏模式为水平圆锥体破坏模式，浅埋主动破坏模式为楔形体破坏模式；1.5倍直径为深埋顶管和浅埋顶管的临界埋深；提出的方法是合理的，而且过程相对简单，适用于实际工程；新方法适用于均质或者层状黏性土中，并且顶管还需在同一土层中顶进；新方法得到的主动极限支护压力值大于极限分析方法，但当内摩擦角接近40°时，得到的结果很接近。

 

关键词：超大直径顶管；主动极限支护压力；破坏模式；数值模拟；极限平衡

 

强夯置换中碎石运动机制和成墩过程的数值模拟

 

郑凌逶^1，4，周风华^1，2*，谢新宇^{3, 4}

 

(1. 宁波大学省部共建冲击工程与安全教育部重点实验室，浙江 宁波315211；2. 宁波大学机械工程与力学学院，浙江 宁波 315211；3. 浙江大学宁波理工学院，浙江 宁波 315100；4. 浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心，浙江 杭州 310058)

 

摘  要：关于强夯置换碎石墩形成机理（特别是碎石运动和动态成墩过程）的数值模拟研究较少。之前的数值模拟研究往往将碎石垫层视为均匀的连续介质进行分析，偏离了碎石体的物理实质。将碎石分为个体分散接触进行了建模，对单次夯击和连续多次夯击过程中碎石体的变形成墩过程进行了数值模拟。分析结果表明：将碎石垫层视为分离的碎石个体进行模拟可展现强夯置换中碎石墩的形成过程及其变形机制；强夯置换过程按时间顺序可分为夯锤与碎石的能量传递和碎石垫层之间的应力波传播过程、碎石垫层接触软土后的整体变形、夯锤二次冲击碎石结构重分布、稳定结构的碎石与夯锤共同运动4个阶段，并分别阐述了各阶段的具体原因和作用；从铅垂方向排列碎石的水平运动分析了整体成墩的原因。通过对连续夯击过程的数值模拟，获得了夯锤运动状态、能量释放时间变化规律，数值模拟得到的夯锤运动位移、速度、加速度与试验观测结果比较吻合。

 

关键词：强夯置换；冲击动力学；碎石墩；碎石体变形；形成过程；数值模拟

 

黏土–膨润土屏障中氯离子对流扩散规律研究

 

张文杰，贾文强，张改革，黄依艺

 

（上海大学土木工程系，上海 200072）

 

摘  要：黏土与一定量膨润土混合，构成阻滞垃圾填埋场污染物迁移的黏土–膨润土屏障。试验研究了不同膨润土含量的黏土–膨润土混合物中 迁移扩散规律，使用经验公式和解析方法对试验结果进行拟合，获得 在土–膨润土混合物中的有效扩散系数，通过数值分析探讨了天然堆场或简易填埋场使用土–膨润土屏障进行污染防治的可行性。试验结果表明，加入膨润土后黏土渗透系数和有效扩散系数显著降低，在试验涉及的膨润土含量范围内，渗透系数和扩散系数的对数值与膨润土含量之间呈线性关系；所使用的解析方法能综合考虑对流和扩散作用，得出的有效扩散系数比通常采用的经验公式更为准确；取场底渗滤液水头为30 cm和3 m进行对流–扩散分析，表明天然垃圾堆场或简易填埋场较易对周边造成污染，黏土–膨润土屏障可有效避免或降低污染。

 

关键词：垃圾填埋场；黏土–膨润土屏障；模型试验；解析解；对流扩散模拟

 

砂填料桩承式路堤土拱效应模型试验

 

芮  瑞，黄  成，夏元友，胡  港，夏晓龙

 

(武汉理工大学土木工程与建筑学院，湖北 武汉 430070)

 

摘  要：现有的桩承式路堤荷载传递计算方法主要依据3类土拱效应力学计算模型。由于宏观土拱形态观察的难度较大，现有计算方法普遍缺乏对不同填料与参数下拱效应传力机制以及宏观土拱拱形参数的深入探讨。采用自制的试验装置对砂填料桩承式路堤土拱效应模型进行探讨，进行了3组不同桩距比下3种填土高度的模型试验。模型试验装置配备了位移控制装置模拟与精确控制桩间土下沉，在下沉过程中连续、同步的采集土压力以及砂箱内部填料的照片，并通过摄影测量技术获取全场位移数据。通过对桩土应力比曲线特征以及曲线特征点所对应的填料颗粒位移图的综合分析，探讨了砂填料桩承式路堤拱效应传力机制，揭示了填料内部存在的初始三角形松动滑移面。基于此提出了初始三角拱力学计算模型，分析得到了滑移面角度随桩距比变化的规律，并利用滑移面夹角统计数据确定了拟合计算公式，通过力学推导建立了适用于砂填料桩承式路堤的桩土应力比计算方法。通过与Rogbeck法、BS8006法、Terzaghi法以及模型试验实测数据的对比，验证了计算方法的合理性。

 

关键词：桩承式路堤；模型试验；土拱效应模型；三角拱模型；摄影测量

 

硫酸钠溶液和硫酸钠盐渍土的冻结温度及

 

盐晶析出试验研究

 

万旭升，赖远明

 

（中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点试验室，甘肃 兰州 730000）

 

摘  要：为了探索硫酸钠盐渍土的盐胀与冻胀机理，对硫酸钠溶液分别在环境温度-20℃和变环境温度-5℃～-10℃下进行降温试验；并对硫酸钠盐渍土在环境温度-20℃下进行降温试验，通过试验研究了硫酸钠溶液和硫酸钠盐渍土中芒硝的析出规律及各自的冻结温度。试验表明：在相同外界环境温度下，浓度大的溶液，芒硝更容易析出；具备一定浓度的溶液，在环境温度变化缓慢条件下更容易析出但溶液的冻结温度的趋势一致；相同浓度硫酸钠盐渍土的冻结温度均低于硫酸钠溶液的冻结温度，随着含盐量增加，其冻结温度降低；在相同外界环境温度下，盐晶在土体中更容易析出。

 

关键词：硫酸钠盐溶液；冻结温度；盐晶

 

类岩石材料有序多裂纹体单轴压缩破断试验与

 

翼形断裂数值模拟

 

赵延林^1，2，万  文^1，2，王卫军^1，2，王  敏^1，2，彭青阳^1，2

 

(1. 湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点试验室，湖南湘潭 411201；2. 湖南科技大学能源与安全工程学院，湖南湘潭 411201)

 

摘  要：为研究断续岩石裂纹产状特性对岩体强度的影响和岩桥破断规律，在水泥砂浆中预制有序多裂纹体，开展单轴压缩下类岩石材料有序多裂纹体破断试验。研究发现：有序多裂纹体破断模式主要为排间翼形拉裂纹贯通、排间拉伸—剪切裂纹贯通和排内倾斜剪切裂纹贯通。当裂纹倾角较小（如倾角为25°和45°）时，随裂纹密度的增加，试件表征峰值强度总体上呈衰减趋势，而残余强度总体上呈增加走势；裂纹倾角较大（如倾角为75°和90°）时，裂纹密度对表征峰值强度无显著影响，其残余强度特性表现不明显；相同裂纹密度下倾角从25°变化到90°，试件表征峰值强度总体上呈增加趋势。提出主控岩桥贯通模式的概念，倾角25°试件的主控岩桥贯通模式大都是斜对角线上排间拉伸–剪切裂纹贯通；倾角45°试件的主控岩桥贯通模式为：翼形裂纹贯通和斜对角线方向上共面次生剪切裂纹贯通两种模式。裂纹尖端应力–应变集中特性揭示了压剪裂纹尖端的拉应变集中是岩石翼形裂纹萌生的本质原因，而裂纹端部的双向压应力–应变集中导致次生剪切裂纹萌生。从岩石断裂力学基本理论出发，引入点剪切安全系数，构建基于ANSYS的岩石多裂纹体翼形断裂扩展的数值分析模型，阐明了单轴压缩下有序多裂纹体翼形断裂贯通的力学机制，其数值结论与物理试验基本相吻合。

 

关键词：岩石力学；岩石多裂纹；物理试验；断裂力学

 

压力型锚索承载板前砂浆体破坏机制试验研究

 

卢  黎^1,2，黎  亮¹，邓  宇¹，胡天时¹，李宵潇¹

 

（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）

 

摘  要：压力型锚索承载板前砂浆体抗压承载力是影响压力型锚索整体有效性的重要因素之一。为了研究砂浆体的强度，设计了一个自适应多向应力加载装置，在单向试验机上按实际受力条件模拟了锚固砂浆体的受压破坏过程。带孔圆柱形砂浆体的配合比、尺寸和开孔基本按实际条件制作，根据相关理论和试验研究，确定了试件侧表面上正应力和剪应力的取值范围，以此为依据对受压试件施加侧向正应力和剪应力，得到了多组试件的抗压强度和应力应变关系，分析了试件的破坏形态。试验结果表明，砂浆体在侧向压力和表面剪应力共同作用下，其受力情况比单轴条件下更好，抗压强度有明显提高，提出了经验公式用于计算这种有利作用。公式的预测结果与现场试验结果进行了对比，提出了岩石强度与侧向压力对应关系的建议。

 

关键词：压力型锚索；砂浆；受压破坏

 

危岩破坏激振效应试验研究

 

唐红梅¹，陈洪凯^1，2，王  智¹，何晓英¹，朱绣竹¹

 

(1. 重庆交通大学岩土工程研究所，重庆 400074；2. 三峡大学水利与环境工程学院，湖北 宜昌 443002)

 

摘  要：危岩破坏瞬间存在能量突然释放问题，对相邻危岩体产生明显的激振作用，可采用激振加速度、峰值速度及激振位移表征。以坠落式危岩为例，进行危岩破坏激振效应模型试验，获得了13万多个危岩破坏激振加速度测试数据。试验结果表明，实验条件下危岩破坏激振作用持续时间30 ms左右，激振加速度、峰值速度及激振位移均是竖直方向大于水平方向，存在约2倍关系，竖向激振加速度最大可及48.7979 m/s²，竖向激振峰值速度达27.2 mm/s，竖向激振位移可及0.0560 mm。基于试验现象，分析了危岩破坏机理进一步研究中应高度重视的两个重要科学问题，即危岩破坏过程中主控结构面端部遵循纯拉状态→弱剪强拉状态→强剪弱拉状态→纯剪状态的演变规律，科学描述各阶段的力学演绎过程，危岩稳定性分析中应考虑危岩破坏激振效应，科学表征危岩破坏瞬间相邻危岩体的瞬时稳定性态。研究成果为进一步分析危岩破坏机制及致灾效应具有一定参考借鉴作用。

 

关键词：岩石力学；激振效应；破坏过程；危岩；模型试验

 

不对称发育深卸荷地质力学模式

 

韩  刚^1，2，赵其华^1，2*，彭社琴^1，2

 

(1. 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），四川 成都 610059；2. 成都理工大学环境与土木工程学院，四川 成都 610059)

 

摘  要：揭示不对称发育深卸荷空间分布规律、变形破坏类型及地质力学模式。以白鹤滩水电站深卸荷为典型实例，基于现场调查、精细描述，分析深卸荷空间分布特征、变形破坏特征、变形破坏类型，结合河谷演化历史，揭示深卸荷岩体能量演化过程，从能量存储、释放角度建立不对称发育深卸荷地质力学模式。研究表明：深卸荷分布于距边坡表面水平、垂向深度均为50～150 m空间范围，均处于历次谷底高应力集中影响范围；深卸荷变形破坏类型可划分为3类：继承性拉张型、新生性张剪型与错动扩展型；偏移–下切河谷演化使左岸岩体经历多次循环加卸载过程，能量演化过程具有区别于右岸的三高特点：储存量高，耗散量高，强度劣化程度高，这是深卸荷不对称分布的根本原因；深卸荷地质力学模式可概括为先期沿结构面与岩桥拉裂，以及后期沿缓倾角错动带产生的滑移–拉裂；深卸荷形成过程可概括为3阶段：损伤加剧与强度劣化阶段、局部拉应力形成阶段、错动扩张阶段。

 

关键词：岩石力学；深卸荷；不对称发育；地质力学模式；能量演化

 

微型钢管排桩支挡结构原型试验研究

 

向  波^1，2，马建林¹，何云勇²，周立荣¹

 

（1.西南交通大学土木工程学院，四川 成都 610031；2. 四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院，

 

四川 成都 610041）

 

摘  要：由于微型钢管排桩缺乏系统试验研究，严重制约了该新型结构的推广应用。通过3组不同组合的钢管排桩原型结构堆载试验，获取了加载至极限破坏过程的桩土变形、桩身应变、土压力等实测数据，总结了该支挡结构受力、变形规律，分析了钢管桩排数、排距、间距对承载能力的影响特征，得到了推力作用下各排桩承受土压力比值。试验成果为微型钢管排桩的理论分析和工程应用提供了较系统的基础资料。

 

关键词：微型钢管排桩；原型试验；变形；弯矩；土压力

 

温度应力对环形地连墙围护结构受力变形的影响分析

 

胡  琦¹，凌道盛²，程泽海³，陈  峥⁴

 

浙江工业大学建筑工程学院，浙江 杭州 310014；2. 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；3. 浙江科技学院建筑工程学院，浙江杭州310023；4. 华东电力设计院，上海 200063)

 

摘  要：温度场对深基坑围护结构受力变形的影响不仅是温度场与应力场的热力耦合问题，同时也是水、土、围护结构共同作用问题。通过对日本东京新丰洲变电所深基坑工程实测结果的反分析，确定了温度场对环形深基坑围护结构受力变形影响的分析方法，获得了温度场变化引起的围护结构受力变形模式，并将研究成果应用于上海世博变深基坑围护结构受力变形分析。分析结果表明：基坑开挖后，围护结构的内侧面暴露在大气中，受大气温度变化的影响，地连墙内外侧存在温度差，且不同位置、不同施工阶段，地连墙的温度场不同；开挖面以上的地连墙没有坑内土体的约束作用，其环向应力的大小主要取决于坑外水、土压力的作用，温度下降时，地连墙向坑内收缩变形；开挖面以下及开挖面附近的墙体，墙体收缩变形受到坑内土体的约束，温度下降时，地连墙的环向应力减小。

 

关键词：温度应力；环形深基坑；地下连续墙

 

考虑二维和三维尺寸效应的基坑抗隆起稳定安全系数

 

王洪新

 

(1. 上海城建市政工程（集团）有限公司，上海 200065；2. 香港理工大学，香港)

 

摘  要：大量工程实践均表明，小尺寸基坑具有更好的稳定性，表现出明显的尺寸效应。但现有规范推荐的基坑稳定分析方法均假设基坑宽度和尺寸对安全系数没有影响，造成小尺寸和狭窄基坑围护设计的巨大浪费。目前，还没有采用解析方法计算的安全系数能够合理地考虑基坑的三维尺寸效应。为解决基坑稳定性的三维尺寸效应问题，提出了一个新的基坑安全系数 ，把基坑底隆起失稳问题简化为弹性半空间上在坑底施加一个负载所引起的塑性区扩展问题。基坑开挖形成的负载绝对值为 。围护墙的存在导致基坑达到失稳极限状态时的塑性区向下扩展延伸，当塑性区的破裂面通过围护墙底时达到负载的极限状态。采用弹性力学解析解可计算出负载引起的附加应力，与地应力场叠加可计算出极限负载 的大小，考虑坑外超载 后，定义 。利用这个新的安全系数不但可以分析长条形基坑宽度和矩形基坑大小对围护结构稳定性的影响，还可以针对基坑不同位置计算安全系数。本文方法为利用基坑的二维和三维尺寸和空间效应缩短围护结构入土深度提供了一个有力的理论工具，有极高的推广应用价值。

 

关键词：基坑；安全系数；抗隆起稳定；尺寸效应；宽度；插入深度