《岩土工程学报》2013年第3期摘要

用简单原位试验确定切线模量法的参数及

其在砂土地基非线性沉降分析中的验证

杨光华¹^，²^，⁴，骆以道²^，³，张玉成^1，⁴，王恩麒^1,4

(1. 广东省水利水电科学研究院，广东广州 510610；2. 武汉大学土木建筑工程学院，湖北武汉 430072；

3. 深圳市勘察测绘院有限公司，广东深圳 518028；4. 广东省岩土工程技术研究中心，广东广州510610)

摘要：地基沉降计算一直是岩土工程研究中的热点和难点问题，其困难在于室内试验与原位岩土参数差异较大，尤其是砂土地基和结构性强的硬黏土地基，基于室内试验参数的沉降计算与实际的误差较大。基于原位压板载荷试验来确定计算参数的切线模量法能克服这个缺点，并能计算地基的非线性沉降，是地基沉降计算的一个新进步。但原位压板载荷试验相对其他试验难度大、费用高，尤其对于深层土体，难度更大。为此，利用位于美国Texas A&M University大学河滨校区砂土地基上进行的系统的岩土试验资料，通过其不同压板尺寸的载荷试验，对切线模量法应用于砂土地基非线性沉降计算的适用性进行了验证，然后进一步研究由旁压试验、静力触探等简单的原位试验确定切线模量法所需的计算参数的可行性。结果表明：切线模量法所需的计算参数由旁压试验、静力触探等简单的原位试验确定是可行的，从而为切线模量法的推广应用确定提供了更简单的方法。对推动地基设计理论的发展有较好的意义。

关键词：地基沉降；切线模量法；原位试验；非线性；砂土地基

简谐动力波作用下锚杆拉拔试验研究

谈一评^1，2，曾镇强^1，2

（1. 广东工业大学土木与交通工程学院，广东广州 510006；2. 华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室，广东广州 510640）

摘要：针对锚固工程中遇到的动力问题，采用简谐动力波作用下的破坏试验，研究在动力作用下锚杆的锚固机理、锚杆剪应力分布规律及动态抗拔力；结果表明：在动力波作用下剪应力从锚杆端部到底端轮番增大，使锚杆剪应力沿全长均发挥作用，动力作用下抗拔力均比静态经验公式及静态试验结果大。

关键词：锚杆；剪应力分布；试验研究；动力拉拔；简谐动力波

中掘预应力管桩挤土效应试验研究

赵春风^1，²，杜兴华^1，²，赵程^1,2*，谢晓东³，周玉石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. 上海城地建设发展有限公司，上海 200062)

摘要：为了克服预应力管桩施工挤土带来的不利影响，研究开发了可以在施工过程中边取土边沉桩的新型中掘管桩，该桩在施工过程中具有机械化程度高、环境污染少等特点。为验证中掘桩在施工过程中的挤土效应，通过现场对比试验，先后量测锤击桩、中掘桩和钻孔灌注桩在沉桩过程中土体的水平位移及孔隙水压力变化情况，研究分析了软土地区单桩沉桩过程中沿水平方向及深度方向的挤土规律，对中掘管桩沉桩的挤土效应进行对比分析。试验结果表明：锤击桩在沉桩过程中对桩周土体产生明显的挤土效应，且挤土效应在水平方向及深度方向都有明显的规律性及土层差异性。而新型中掘管桩在沉桩后，桩周土体仅有少量的水平位移，孔隙水压力无明显增长，不会对周边环境造成特别大的影响，具有良好的推广和应用前景。

关键词：现场试验；挤土效应；水平位移；孔隙水压力

土的剪切空间滑动面分析及各向异性强度准则研究

邵生俊¹^，²，许萍¹^，²，陈昌禄¹^，3

（1. 西安理工大学岩土工程研究所，陕西西安 710048；2. 陕西省黄土力学与工程重点实验室，陕西西安 710048；3. 毕节学院，贵州毕节 551700）

摘要：天然沉积的土往往具有原生各向异性、结构性，以及加载作用下的次生各向异性和结构损伤性，导致土的强度规律变化复杂。通过对Mohr-Coulomb、Druker-Prager和Matsuoka-Nakai强度准则建立基础的分析，提出了定法向剪切空间滑动面和变法向剪切空间滑动面的分类。运用Mohr-Coulomb准则描述土剪切破坏面和Matusoka-Nakai剪切空间滑动面的确定方法，分别建立了轴对称压缩和挤伸两组定法向剪切空间滑动面。依据空间滑动面上抗剪应力与法向正应力呈正比的线性关系，针对轴对称压缩、挤伸剪切空间滑动面，分别建立了各向同性、各向异性条件下土的强度准则，分析了不同强度准则应力空间描述的强度破坏面。针对具有竖向裂隙分布横观各向同性微结构的天然黄土，考虑微结构特征与几何空间坐标轴及主应力轴旋转变化的关系，通过黄土的真三轴试验，揭示了竖向裂隙分布方向分别作用大、中、小主应力的强度变化规律，初步验证了轴对称压缩和挤伸剪切空间滑动面强度准则及各向异性强度准则的合理性。建立的强度准则拓展了传统强度准则关于剪切空间滑动面及各向异性强度规律研究的范畴，能够为土工强度稳定性的分析提供更加符合实际的理论基础。

关键词：剪切空间滑动面；各向异性；强度准则；强度破坏面；各向异性强度破坏面；黄土

场地总体非线性动力特性识别方法

梁建文^1，2，何颖^1，2

(1. 天津大学土木工程系，天津 300072；2. 天津市土木工程结构及新材料重点实验室，天津 300072)

摘要：提出了场地总体非线性动力特性识别的一个方法。方法以一已知参考场地为基础，假定待识别场地和参考场地具有相同的基岩露头运动，根据待识别场地和参考场地地表强震和弱震记录，识别场地的总体非线性动力特性。以天津地区两个实际场地（一个作为参考场地，一个作为待识别场地）为例对场地总体非线性动力特性进行了识别。研究表明：方法能准确识别场地总体非线性动力特性，可直接应用于实际工程。

关键词：场地；总体动力特性；非线性；识别；地震记录

金沙江支流冲江河巨型滑坡及其局部复活机理研究

张永双^{1, 2}，郭长宝^{1, 2}，周能娟^{1, 2}

(1. 国土资源部新构造运动与地质灾害重点实验室，北京 100081；2. 中国地质科学院地质力学研究所，北京 100081)

摘要：中国西南三江活动构造带是大型滑坡的高发区。笔者在滇西北金沙江支流冲江河螺丝湾电站一带发现的巨型滑坡——冲江河滑坡，位于区域性活动断裂带的阶区，属于古地震造成的巨型古滑坡或坐落体，体积可达5.8×10⁸m³。该巨型古滑坡在后期演化中经历了趋稳和局部再复活的过程，其内部存在若干次级滑坡，且表现出级序越低、稳定性越差的特点。在野外调查的基础上，对复活次级滑坡的滑带土进行了环剪试验研究，获得了不同部位滑带土在较大剪切位移条件下的抗剪强度变化规律，认为活动构造带斜坡岩体破碎软弱、坡脚处于应力集中区是冲江河巨型滑坡局部复活的重要因素；在剪切作用下，饱和或近饱和的滑带土因超孔隙水压力而发生液化作用，促进了坡体大变形的发生。试验结果很好地解释了公路坡脚部位，即使少量开挖就可以引起缓慢、持续发生的大变形现象。从滑坡复活机理角度，加强坡面排水和坡前采用抗滑桩技术可以有效控制坡体稳定性。

关键词：滑带土；环剪试验；滑坡；复活机理；活动构造带

动静组合载荷下卸荷岩石力学特性分析

叶洲元¹^，²，赵伏军¹^，²，周子龙³

（1. 煤矿安全开采技术湖南省重点实验室，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；

3. 中南大学资源与安全工程学院，湖南长沙 410083)

摘要：为研究深部地下工程围岩开挖卸载后又受到动力扰动的力学行为，利用动静组合加载SHPB试验系统对砂岩试件进行静载荷加卸载后再冲击试验。试验过程中，先对岩石试件施加不同的三轴载荷，围压按2，4，6，8 MPa加载，轴向载荷加载到对应三轴静载抗压强度的95%左右，再分别卸载至对应三轴静载抗压强度的20%，30%，60%，70%，80%和90%，然后沿轴向进行同一幅值的冲击载荷试验。试验结果表明：当岩石加卸载到对应三轴静载抗压强度的90%左右，岩石均匀化假设不太适用；动静组合载荷下岩石试件抗压强度随围压增大而增大，当围压不变时，随轴向静压增大出现先增大后减小的趋势；岩石破坏吸收的冲击能随轴向静压的增大逐渐减少，随围压增大而增加。

关键词：动静组合载荷；卸载；冲击能

砂土的各向异性强度准则：应力诱发各向异性

刘洋

(北京科技大学土木与环境工程学院土木系，北京 100083)

摘要：采用散粒材料的宏细观力学分析方法，在颗粒水平研究砂土的诱发各向异性强度特性，提出了砂土各向同性与应力诱发各向异性强度的区别与联系，从细观机理上将二者区分开来。分析了M-C、M-N、L-D三种强度准则在考虑诱发各向异性方面的差异，基于三轴压缩与三轴伸长破坏各向异性发展的不同，建立了考虑中主应力影响的简单破坏应力比–组构关系。从微细观角度建立了砂土应力诱发各向异性强度准则，并考虑了砂土不同密实状态对诱发各向异性强度的影响，最后与已有的真三轴试验结果进行了比较分析。研究结果表明：建立的诱发各向异性强度准则，物理参数意义较明确，与试验结果吻合较好，有助于从微细观机理分析砂土的各向异性强度特征。

关键词：砂土；组构；强度；诱发各向异性

软岩巷道锚注结构承载特性的时变规律与初步应用

王襄禹^1,3，柏建彪^2,3，陈勇²，马述起¹

（1. 中国矿业大学矿业工程学院深部煤炭资源开采教育部重点实验室，江苏徐州221116；2. 中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家

重点实验室，江苏徐州221116；3.徐州矿务集团有限公司江苏省企业院士工作站，江苏徐州 221000）

摘要：针对软岩巷道锚注结构承载特性的时变特征，尝试将锚注结构的承载力视为时变值，并将巷道周边弹性区、塑性区以及锚注区简化为厚壁圆筒的受力分析问题，通过引入弹黏塑性本构模型，得到了锚注结构承载力的计算公式，理论分析表明：流变停止所需的锚注结构承载力以及流变量随（原岩应力）与（拉伸屈服极限）比值的增大而升高，流变特性更为显著、支护难度增加；锚注支护强度及范围的减小，导致流变停止所需的承载力以及流变量升高，是造成锚注结构失效、流变加剧的主要原因，而流变停止所需的承载力又与锚注参数密切相关，合理确定锚注参数保证流变停止时锚注结构的稳定至关重要。理论计算结果较好的反映了锚注结构承载力随流变变形增加而逐渐增大的时变规律，且与现场实测结果较为吻合，对软岩巷道锚注支护设计可起到一定的指导作用。

关键词：软岩巷道；锚注支护；承载力；时变规律；厚壁圆筒

斜入射平面SH波在层状饱和半空间中沉积谷地

周围的三维散射

巴振宁^1，2，梁建文¹，梅雄一¹

(1. 天津大学土木工程系，天津 300072；2. 天津市土木工程结构及新材料重点实验室，天津 300072)

摘要：为研究层状饱和场地中沉积谷地对斜入射地震波的三维散射问题，建立了求解问题的2.5维间接边界元方法。通过沿沉积谷地轴线方向的傅里叶变换将三维问题降为二维问题，进而在沉积谷地的截面内进行边界单元的离散和求解，求得沉积谷地截面内的动力响应，然后再将截面内计算结果沿沉积谷地轴线方向进行波数展开即可求得任意位置动力响应。通过与弹性情况的比较验证了方法的正确性，并以均匀饱和半空间和基岩上单一饱和土层中沉积谷地对斜入射平面SH波的三维散射为例进行了数值计算和分析。研究发现沉积谷地对SH波的三维散射与二维散射之间存在显著差异；饱和情况(透水或不透水)与干土情况沉积谷地附近地表位移的差别很大；另外层状饱和半空间中沉积谷地和均匀饱和半空间中沉积谷地对斜入射SH波的放大作用也存在显著差别。

关键词：层状饱和场地；三维散射；沉积谷地；2.5维间接边界元；平面SH波

考虑软黏土结构性损伤的圆柱孔扩张弹塑性分析

刘维正¹，石名磊²，徐林荣¹

（1. 中南大学土木工程学院，湖南长沙 410075；2. 东南大学岩土工程研究所，江苏南京 210096）

摘要：针对天然沉积软黏土中施工扰动导致原位土结构性损伤和强度降低的特征，根据圆孔扩张过程中产生的塑性剪切应变以及实测的渗透系数与不排水强度随径向距离的变化规律，提出对数式的原位扰动度函数以描述塑性损伤区的屈服强度变化；基于结构性剑桥模型屈服准则，采用屈服应力比和灵敏度分别表征初始结构稳定性和结构强度可变性大小，并与扰动函数相结合，推导了考虑土结构性损伤的软黏土柱孔扩张弹塑性解，表达式中灵敏度值为1时退化为不考虑结构损伤的传统解。进而通过竖井和沉桩施工引起的超静孔隙水实测结果与理论计算值的对比，验证了本文理论解的有效性；并分析了土结构及其损伤对柱孔扩张效应的影响，结果表明：屈服应力比越大，塑性区半径越小，径向应力越大，超静孔压随径向距离先增大后减小；灵敏度越大，径向应力越小，超静孔压越大。分析推导结果对准确预测挤土效应与合理揭示孔压静力触探等原位试验测试机理具有实用价值。

关键词：土结构性损伤；柱孔扩张；结构性剑桥模型；灵敏度；超静孔隙水压力

水岩分算隧道衬砌外水压力折减系数取值方法

刘立鹏，汪小刚，贾志欣，段庆伟，王玉杰

（中国水利水电科学研究院岩土工程研究所，北京 100048）

摘要：针对如何确定水岩分算时隧道衬砌外水压力折减系数问题，结合已有隧道规范中地下水处理的规定及外水压力折减系数经验取值方法，从地下水渗流作用出发，基于地下水水力理论，推导了地下隧道渗水量和复合衬砌结构外水压力折减系数理论求解公式，揭示了灌浆圈、初期支护、二次衬砌渗透系数及灌浆圈厚度等参数的变化对隧道渗水量和衬砌外水压力折减系数的影响规律。在此基础上提出了不同衬砌类型外水压力折减系数取值所应注意的问题及相应的取值方法。研究结果可为隧道工程的防排水系统设计提供借鉴和参考。

关键词：隧道工程；衬砌；外水压力折减系数

一般形状边坡下准严格与非严格三维极限平衡法

邓东平，李亮

(中南大学土木工程学院，湖南长沙 410075)

摘要：采用极限平衡原理得到三维极限平衡解答是解决三维边坡稳定性分析的一种有效途径。通过对一般情况下的条柱进行受力分析，采用条柱前后侧面条间力参数λ₁、条柱左右侧面条间力相对前后侧面条间力比例参数λ及条柱滑动底面剪切力与滑动平面之间的夹角ρ这3个计算参数，建立能满足3个力和3个力矩平衡方程的准严格三维极限平衡计算公式。当采用相应二维条间力假设条件时得到三维Spencer法、M-P法和Sarma法，当令上述3个计算参数中的某些参数为零时，将本文准严格法转化为仅满足部分力学平衡条件的3种非严格法。经与经典算例对比，并以左右滑动面宽度和曲面不对称这2情况比较准严格法和非严格的计算差别，可知：①三维Spencer法、M-P法和Sarma法均与其他方法计算得的结果颇为接近，因而说明该方法的可行性；②滑动面非对称情况时，除忽略条柱前后侧面竖向剪切力使得到的非严格法计算得的结果较小外，准严格法与其他2种非严格法计算得的结果基本一致，说明非严格法同样可适用于三维滑动面非对称情况；③本文建立的三维极限平衡解答通用于准严格法和非严格法，且计算公式简单，无需求解方程组，经过简单迭代即可得到稳定性的收敛解，因而较适用于工程实践。

关键词：三维边坡；准严格法；非严格法；安全系数；条间力；非对称滑动面

流体饱和层状半空间中沉积谷地对地震波的散射—

IBIEM求解

刘中宪¹，梁建文²，赵瑞斌¹

(1. 天津城市建设学院天津市软土特性与工程环境重点实验室，天津 300384；2. 天津大学土木工程系，天津 300072)

摘要：针对流体饱和层状半空间中任意形状沉积谷地对地震波的散射问题，基于单层位势理论，建立一种新的间接边界积分方程法（IBIEM）：首先推导饱和层状半空间中两类膨胀波源和剪切波源动力格林函数，进而由分布在沉积谷地和层状半空间交界面附近两虚拟波源面上的P_I、P_II和SV波源分别构造沉积内外的散射波场。由交界面连续性条件建立方程并求解确定虚拟波源密度，总波场即可由自由波场和散射波场叠加而得。然后通过边界条件验算、退化解答与现有结果的比较，验证了方法的计算精度。通过一组典型算例，初步探讨了平面SV波在饱和层状半空间中沉积谷地周围散射的基本规律。研究表明：饱和层状沉积对地震波的散射和相应干土情况存在显著差异，边界渗透条件对沉积内部地震响应具有重要影响；饱和层状场地中波的散射和均质半空间情况有着本质不同，总体反应体现了饱和土层的共振放大效应和沉积谷地对波的散射效应。实际场地中地震波传播的精确模拟需考虑岩土介质的多相性和层理特征。

关键词：流体饱和层状半空间；沉积谷地；地震波散射；格林函数；间接边界积分方程法（IBIEM）

基于非局部Mohr-Coulomb模型的土体渐进破坏分析

曲勰¹^，2，黄茂松¹^，2，吕玺琳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）

摘要：软化塑性模型的常规有限元数值分析结果严重依赖网格尺寸，而非局部塑性模型是解决这一问题的有效方法。但现有非局部模型仅能用于von Mises准则，无法用来进行一般软化土体渐进破坏分析。提出了一种改进的针对非局部模型的全隐式应力回代迭代计算方法，该方法具有在迭代计算过程中逐步确定弹塑性点的特点，克服了现有算法误差较大及不稳定的缺点。将非局部理论推广到Mohr-Coulomb塑性模型中，使其能用来分析土体稳定性问题。采用局部和非局部模型对两个土体稳定问题，包括条形基础承载力问题和三角形荷载下边坡稳定问题进行渐进破坏分析，数值计算结果表明该方法可以消除软化塑性有限元计算的网格敏感性，起到了正则化的效果。

关键词：非局部Mohr-Coulomb模型；有限元；塑性软化；网格敏感性；应力回代算法

单轴循环冲击下岩石的动力学特性及其损伤模型研究

朱晶晶¹，李夕兵^1,2^*，宫凤强^1,2，王世鸣¹

(1. 中南大学资源与安全工程学院，湖南长沙 410083；2. 深部金属矿产开发与灾害控制湖南省重点试验室，湖南长沙 410083)

摘要：利用改进的大直径SHPB试验装置，对花岗岩试件进行单轴循环冲击压缩试验，分析花岗岩在循环冲击载荷下的力学特性及能量吸收规律。通过基于Weibull分布的动态统计损伤模型计算岩石的累积损伤，结合试验曲线分析岩石累积损伤的演化规律。研究结果表明：随着冲击载荷循环作用次数的增加，变形模量变小，试件的屈服应变增大，峰值应力呈降低趋势。岩石的累积比能量吸收值随着冲击次数的增加而增大，且试件破坏前其值增加缓慢，试件破坏时其值急剧增大。基于Weibull分布的动态损伤本构模型的计算曲线与试验曲线具有较好的一致性，该模型能反映岩石的强度与应变、应变率的关系。累积损伤随着循环冲击次数的增加而增大，其增加速率由小变大，试件破坏前累积损伤的增加较为平缓，其主要增量由最后一次冲击破坏产生。

关键词：岩石力学；霍普金森压杆；动态压缩强度；循环载荷；损伤

矿物颗粒形状的岩石力学特性效应分析

刘广^1，2，荣冠^1，2*，彭俊¹，侯迪¹，周创兵¹

（1. 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；2. 武汉大学水工岩石力学教育部重点实验室，湖北武汉 430072）

摘要：岩石作为矿物颗粒的集合体，其宏观力学特性主要影响因素为矿物的细观形态特征。基于颗粒流理论，建立了4种代表颗粒形状用于模拟石英砂岩的矿物颗粒，并采用球度指标对矿物颗粒形状进行参数量化。通过石英砂岩的室内三轴试验校准了颗粒流模型的细观参数，在此基础上进行四种矿物颗粒形状试样的岩石三轴力学模拟试验。研究结果表明：颗粒的球度越大，试样的启裂强度、损伤强度和峰值强度均越低。随着颗粒球度的增加，试样的弹模降低，泊松比增大。内摩擦角和黏聚力则随球度的增大而下降。根据岩样数值试验中的变形数据，研究了不同颗粒形状剪胀角随着塑性剪切应变的演化规律。

关键词：岩石；颗粒形状；力学特性；数值模拟试验；颗粒流

深埋圆形隧洞板裂化弧形岩板凹曲变形的论证

侯哲生¹，龚秋明²，矫伟刚³，孙卓恒¹

(1. 烟台大学土木工程学院，山东烟台 264005；2. 北京工业大学城市防灾与减灾教育部重点实验室，北京 100124；

3. 北京市勘察设计研究院有限公司，北京 100038)

摘要：以锦屏二级水电站TBM开挖的圆形断面施工排水洞为例，首先根据围岩实际破坏特性明确指出围岩劈裂后产生弧形岩板的客观存在性，然后提出其存在发生凹曲变形（指其发生弯曲方向指向隧洞外部、半径减小即曲率增大的弯曲变形）的可能性，最后从力学分析与数值试验两个方面对弧形岩板发生凹曲变形的可能性进行了论证。论证显示：对处于垂直地应力与水平地应力不相等条件下的深埋圆形隧洞，弧形岩板可以发生凹曲变形，发生的控制因素是两向应力差对圆形隧洞产生的垂直方向压缩、水平方向拉伸的压扁作用。弧形岩板凹曲变形的论证对今后深入认识深埋圆形隧洞完整或较完整硬岩动力破坏的发生机制提供了一条新思路。

关键词：深部岩石力学；圆形隧洞；劈裂；弧形岩板；凹曲变形

复合加载情况下六自由度圆形基础失稳模式与

极限承载能力研究

张其一

(1. 中国海洋大学工程学院，山东青岛 266100；2. 山东省海洋工程重点试验室，山东青岛 266100)

摘要：海洋工程中结构物除了受到自身重力作用外，往往还受到海风、海浪、海流等的作用，使得海床土体中的基础一般受到集中力、弯矩和扭矩的联合作用，这一受力状态称为结构物基础的复合加载模式。详细研究复合加载模式下海床土体的失稳模式和极限承载能力，对海洋结构物的安全运行至关重要。以三维空间内圆形基础为研究对象，基于土体弹塑性极限平衡原理，利用非线性有限元分析软件ABAQUS，对空间六自由度圆形基础极限承载能力进行详细的数值分析。基于上述计算分析结果，揭示了单调加载情况下土体的失稳机理与极限承载能力，给出了复合加载模式下海床土体破坏包络面方程。给出的土体失稳模式和破坏包络面方程能够合理地评估复合加载模式下海床土体的极限承载能力。

关键词：ABAQUS；复合加载；极限承载力；失稳模式；六自由度

缺陷储层重复压裂实验研究

韩忠英，薛世峰，朱秀星

（中国石油大学储运与建筑工程学院，山东青岛 266580）

摘要：首次利用大尺寸真三轴岩石力学实验系统，对缺陷储层重复压裂后裂缝的分布进行了研究。实验结果表明：应力重定向对新裂缝的分布情况影响较大；对缺陷储层进行水力压裂，当外加载荷达到某一临界值时，储层中的缺陷被激活，并产生比较复杂的裂缝；重复压裂时，新裂缝是否沿预置裂缝扩展在很大程度上受地应力状态、地质条件等因素控制；尤其是在较高的均匀压应力状态下，缺陷储层中新裂缝的产生方位可能与预置裂缝无关。

关键词：重复压裂；缺陷；预置裂缝；围压；地应力

粗糙节理的峰值抗剪强度准则

唐志成¹^，²，夏才初¹^，²，宋英龙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)

摘要：采用3组具有不同表面形貌的节理试件分别在0.5，1.0，1.5，2.0，3.0 MPa的法向应力下进行直剪试验，研究常法向应力条件下峰值抗剪强度与节理表面三维形貌特征参数之间的定量关系。选用有效三维平均倾角、最大可能接触面积比作为表征节理三维形貌特征的参数；在分析剪胀角与法向应力关系的基础上基于试验结果提出双曲线形式的经验剪胀角模型，进而建立新的节理峰值抗剪强度公式。与Barton公式、Son公式进行了对比，在分析计算偏差的基础上对新公式做出简要评价。

关键词：粗糙节理；峰值抗剪强度；三维形貌参数

爆破地震波作用下隧道围岩动应力集中系数分析

李兴华，龙源，纪冲，周翔，路亮

(解放军理工大学野战工程学院，江苏南京 210007)

摘要：将爆破地震波进行合理近似简化，采用波函数展开法，推导了无限岩石介质中爆破地震波作用下隧道围岩动应力集中系数的表达式，结合具体算例，从理论上定量分析了围岩不同位置上爆破地震波主频和围岩物理力学指标对动应力集中系数的影响。分析结果表明：隧道围岩迎爆侧的动应力集中系数整体上大于背爆侧，动应力集中系数峰值偏向于迎爆侧；在不同主频爆破地震波作用下，动应力集中系数的影响存在最大值；隧道围岩的弹性模量对动应力集中系数的影响较大，而泊松比对动应力集中系数的影响较小。

关键词：爆破地震波；波函数展开法；隧道围岩；动应力集中系数

海积结构性软土动力性状的循环荷载波形效应与

刚度软化特征

曹勇¹，孔令伟¹，杨爱武^1，²

(1. 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；2. 天津城市建设学院土木工程学院，天津 300384）

摘要：长期循环荷载下，结构性软土的力学变形特性已被广泛研究。但以往的研究主要集中在一种循环荷载波形下结构性软土的动力特性，而原状软土地基实际上承受着不同的外部循环荷载，如地震、高速交通、波浪荷载、油罐及水库液面的升降等，其等效的循环波形不同。通过应力控制式动三轴试验，分别在方形波、三角形波和正弦波3种循环荷载作用下，考虑加载次数、振动幅值、振动频率等因素的影响，对海积结构性软土的动力特性与变形特征进行分析，并类比了在不同循环荷载波形下软土刚度软化性状；通过借鉴由循环剪切模量定义的软化指数，分析出3种波形下软化指数随着振动次数的变化规律，得出在3种循环荷载下海积结构性软土的刚度软化过程。

关键词：海积结构性软土；循环荷载波形；刚度软化

盾构隧道同步注浆充填压力环向分布模型

苟长飞，叶飞，张金龙，刘燕鹏

（长安大学公路学院，陕西西安 710064）

摘要：为明确同步注浆充填压力的大小及分布，利用流体力学理论对充填过程进行了理论分析。考虑到盾构推进速度较慢及浆液沿环向充填到最远距离所需的时间很短，假设同步注浆过程中，浆液仅沿环向充填盾尾间隙，即形成三维环形薄饼。分别在浆液为宾汉姆流体和牛顿流体条件下，推导了浆液充填压力沿盾尾间隙环向分布模型；并讨论了该模型的适用范围及主要参数的确定方法。用实际工程监测数据验证了该模型，并分析了浆液充填压力的分布规律及影响因素。分析结果表明：浆液充填压力环向分布模型的计算值与施工现场监测值吻合较好；浆液充填压力沿环向的变化主要由浆液自重的加压或减压作用、浆液剪切应力的减压作用两方面因素引起；浆液充填压力的宾汉姆流体计算值略小于牛顿流体计算值。

关键词：盾构隧道；同步注浆；盾尾间隙；充填压力

砂板岩岩体力学特性的水岩耦合试验研究

李佳伟，徐进，王璐，杨昊天，杨支跃

(四川大学水利水电学院，四川成都 610065)

摘要：利用MTS815 Flex Test GT岩石力学试验系统，经过岩体受力状态模拟、无水压岩体力学特性测试、水岩耦合试验等几个阶段试验，对砂板岩岩体力学特性的高空隙水压效应进行了试验研究。结果表明：砂板岩岩体强度与变形性能随水压升高而降低，其中水压对黏聚力c的影响最大，对内摩擦角φ的影响甚微，对变形模量的影响居于二者之间。随着水压升高，岩体的黏聚力c急剧下降，当水压较高时，岩体可能完全丧失黏聚力；随着水压升高，变形模量E₅₀和E₀均有降低，两个参数的变化梯度相差不大。这些成果揭示了砂板岩岩体力学特性的高空隙水压力效应，并建立了主要力学参数预测模型，成果对于解决工程实际问题具有重要的参考价值。

关键词：砂板岩；岩体力学特性；高空隙水压力；水岩耦合试验