一个基于细观结构的粗粒料弹塑性本构模型

刘斯宏1，邵东琛1，沈超敏1，王子健2

(1. 河海大学水利水电学院，江苏 南京 210098；

2. 浙江省水利水电勘测设计院，浙江 杭州 310002)

摘  要：针对粗粒料的剪胀特性和强度非线性，在经典弹塑性理论框架内，建立了一个基于细观结构的粗粒料弹塑性本构模型。模型采用基于颗粒材料细观结构变化推导得到的屈服函数，在此基础上由非相关联流动法则得到的剪胀方程，结合粗粒料典型的三轴压缩试验结果，引入一种无黏性土的压缩模式，构造了能够统一描述粗粒料剪胀、剪缩特性的硬化参数。阐述了由常规三轴试验和等向压缩试验确定模型全部7个参数的方法。对3种粗粒料三轴压缩试验结果进行了预测，预测结果与试验结果吻合良好，说明模型能够合理地反映粗粒料的应力变形特性。

关键词：粗粒料；细观结构；屈服函数；剪胀性；弹塑性本构模型

基坑分级支护的模型试验研究

郑  刚1，2，聂东清1，2，程雪松1，2，刁  钰1，2，刘  杰1，2

（1. 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；

2. 天津大学土木工程系，天津 300072）

摘  要：对大面积基坑，条件适当时采用多级支护可以取消水平支撑，目前已经有一些应用。而针对多级支护工作机理的研究却相对较少。进行了大型模型试验，研究了两级支护间土体水平距离B及第二级支护桩桩长L2这两个主要参数对多级支护变形、受力及破坏模式的影响。根据B的不同，多级支护存在整体式、关联式和分离式三种破坏模式，3种破坏模式的主要区别在于破坏面的范围及两级支护间土体的应力状态不同。第一级桩的桩顶位移及桩身弯矩分别随B的增加而减小，基坑稳定性增加。而L2的增加会导致第二级桩转变为主要受力结构，即第二级桩承受更大的弯矩，两级桩桩身弯矩分配更加均匀，L2的增加同样有利于减小第一级桩桩顶位移。

关键词：模型试验；基坑；多级支护；变形；土压力；破坏模式

软土盾构法隧道纵向应力松弛规律的实测分析

廖少明1, 2，门燕青*1，肖明清3，张  迪3

（1. 同济大学地下建筑与工程系，上海200092；2. 同济大学岩土与地下工程教育部重点实验室，上海 200092；3. 中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北 武汉 430063）

摘  要：为研究软土盾构法隧道的纵向应力松弛特性，对钱江隧道典型断面的管片体、衬砌环面的纵向应力松弛特性和环间纵向连接螺栓轴力的时变特性进行了长达两年的现场实测。结果表明，软土盾构法隧道管片体的纵向应力松弛将经历周期性剧烈波动、动态稳定、逐渐衰减、趋于稳定四个阶段的演变，其纵向应力平均值由3 MPa逐渐松弛为1.2 MPa，在达到稳定前至少需要1 a时间；与此同时，衬砌环缝面上的接触应力松弛也经历上述4个阶段的演变，其接触应力平均值由2 MPa逐渐松弛为1 MPa，在达到稳定前至少需要18个月；隧道环间连接螺栓轴力先减小、然后暂时稳定、最后增大，且在经历了2 a的显著波动后仍未稳定表明隧道纵向应力松弛导致接触状态仍处于复杂的演变过程之中，其最终稳定需要更长时间。软土盾构法隧道的纵向应力松弛是衬砌环间接触调整、土体–隧道结构接触调整和螺栓体松弛三大要素的时变性及其共同作用的结果，可导致隧道环面接缝刚度降低、环间抗剪承载力下降、环间接缝的防水密封性能弱化等，应引起工程界重视。

关键词：盾构法隧道；纵向应力松弛；松弛机理及效应；现场实测

透明土中连续球体型锚杆拔出机理研究

夏元友1，陈  晨1，NI Qing2

(1. 武汉理工大学土木工程与建筑学院，湖北 武汉430070；2. School of Engineering, University of Warwick, Coventry, UK CV4 7ES)

摘  要：采用透明土材料和粒子图像测速法（PIV）技术，通过物理模型试验研究锚杆拔出机理。在模型试验中采用A、B两种不同尺寸的连续球体锚杆锚固段，试验获得各锚杆锚固段上移对周围土体的扰动规律、锚杆位移与锚固力变化曲线以及拔出破坏时破裂面的位置及形状。通过分析连续球体锚杆锚固段的极限承载力和锚固段破坏机理，推导出连续球体锚杆抗拔力的计算公式。试验结果分析表明：本文试验条件下，锚杆拔出时竖向位移最大影响范围与连续球体的半径和间距有直接关系；A、B型连续球体锚杆的极限承载力，分别比普通圆柱型锚杆提高52%和117%；连续球体锚杆锚固段在上拔破坏过程中抗拔力的贡献可分为3个部分：直杆与土层的黏结、肩部端承力和黏土黏聚力。

关键词：土层锚杆；模型试验；透明土；土体位移；锚固机理

排水竖井在垃圾填埋场滑移治理中的应用及效果分析

何海杰1，2，兰吉武*1，2，陈云敏1，2，邱清文1，2，史  炜3

（1. 浙江大学岩土工程研究所，浙江 杭州 310058；2. 软弱土与环境土工教育部重点实验室（浙江大学），浙江 杭州 310058；3. 西安市固体废弃物管理处，陕西 西安 710000）

摘  要：垃圾填埋场滑移会造成严重的人员财产损失和环境污染，填埋场稳定控制和滑移的治理方法较为缺乏。在国内某失稳填埋场开展竖井排水滑移治理试验，监测治理前后的表面位移、深层位移、渗滤液水位和渗滤液导排量，评估滑移治理效果。并进一步利用Geo-Studio软件评估排水竖井不同导排时间、导排流量及布置方式时的稳定控制效果。结果表明：排水竖井使用后，填埋场最大滑移面积从监测总面积的68%降为17%，深层平均滑移速率从2.43 mm/d降为0.95 mm/d；10口排水竖井的最大导排流量279 m3/d，平均导排流量为164 m3/d；模拟分析表明，排水竖井工作时间越长，导排流量越大，堆体越快趋于稳定；在相同导排总量的条件下，布置3排竖井滑移治理效果优于布置1排和2排的效果，当布置2排时，排间距为10 m的效果优于排间距为20 m的效果。排水竖井滑移治理和稳定控制应用效果较好，可为填埋场堆体稳定控制提供参考。

关键词：填埋场；堆体滑移；稳定控制；排水竖井；监测

考虑宽度与厚度的颗粒胶结模型理论分析

王华宁1，2，龚  浩2，李富根2，蒋明镜1,3

(1. 同济大学土木工程防灾国家重点实验室，上海 200092；2. 同济大学航空航天与力学学院，上海 200092；3. 同济大学土木工程学院地下建筑与工程系，上海 200092）

摘  要：在深海能源土、岩石风化等问题离散元模拟中，颗粒间胶结物的增减将对材料宏观力学特性有显著影响，因此需要建立考虑胶结厚度和宽度的胶结模型。针对离散元理论中粒间真实形状胶结物在粒间力作用下的刚度和强度确定问题，基于原始的Dvorkin理论，给出高精度的胶结力学响应理论解。求解中将位移函数对称化，提出一种修正位移试函数的方法，提高了二维颗粒微观胶结模型应力场的对称性和精度，经验证解答在定性和定量上符合有限元模拟结果。根据所得解答对胶结物几何参数进行了分析，讨论了胶结宽度和厚度对胶结刚度的影响，并给出了针对一般常见材料的刚度拟合公式。采用双剪统一强度理论分析了脆性和塑性胶结材料的初始破坏区位置，给出拉/压剪复合受力状态的强度包线。本文解答可方便快捷地获得胶结模型的大量力学响应信息，可作为试验数据的验证和补充，协助建立胶结物在复杂荷载作用下的破坏判据，进而建立完整的离散元胶结模型。

关键词：离散元；胶结模型；Dvorkin理论；双剪统一强度理论

电解减饱和法处理可液化地基的现场试验研究

陈育民1，2，何森凯1，2，方  志1，2，江  强1，2，3

(1. 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 河海大学土木与交通学院，江苏 南京 210098；3. 江阴市人民政府重点工程建设办公室，江苏 江阴 214400)

摘  要：电解减饱和法是近年来提出的一种处理可液化地基的新方法，通过电解饱和地基中的孔隙水生成气体，达到减小地基饱和度并提高抗液化强度的目的。采用石墨毡为电极，开展恒定电流强度下的现场电解减饱和试验研究。通过地基压缩波速试验测得电解作用下地基深部的饱和度从98.2%减小至94%。着重分析了地基土在电解过程中的电学特性，试验结果表明：等效电阻随着饱和度的减小而逐渐增大，呈现出较好的单值函数关系；随着电流强度的增大，等效电阻的增长速率越高，其电阻增幅也越快，达到最大等效电阻所消耗的电量先逐渐增大，然后再趋于平缓；虽然增大电流强度会略微增加耗电量，但是可以显著提高电解减饱和法效率。此外，等效电阻的衰减过程可以分为快速衰减、平缓衰减和稳定3个阶段，其中快速衰减阶段为停止电解3 h内，等效电阻的平均衰减速率为11  /h；由于试验场地位于河边，电解产生的气泡易受渗流的影响，使其难以长期维持在正负极间土层中；然而在该阶段，其电阻降幅也仅有15%，使可液化地基仍维持着较好的抗液化能力。对地基二次或多次电解，可以大幅节省耗电量，约为首次电解的30%；而且还能加快地基正负极间土层中气泡的生成量，从而有效减小饱和度，提高电解减饱和法效率以及地基的抗液化能力。

关键词：减饱和法；抗液化；饱和砂土地基；电解法；现场试验；等效电阻

基于离散元法的真三轴应力状态下砂土破碎行为研究

周伦伦，楚锡华*，徐远杰

(武汉大学土木建筑工程学院，湖北 武汉 430072)

摘  要：基于可破碎三维离散颗粒模型模拟了一系列常规三轴试验与真三轴试验，研究了砂土在真三轴应力状态下的破碎行为。数值调查主要关注试样的应力应变特性、级配及相对破碎率的演化。随着围压增大，颗粒破碎率增大，试样应变软化特性和剪胀性逐渐减弱，而超过临界高围压后，由于固结中颗粒大量破碎，试样剪胀性反而增强。真三轴试验中，试样偏应力比峰值均随中主应力参数b值增大而减小。由于破碎随b值增加而明显增大，试样剪胀性随b值增大而逐渐减弱。试样内摩擦角 随围压增大而减小，其演化关系基本满足对数关系；内摩擦角随b值增大先增大后减小，Lade-Duncan准则较为适合描述其变化规律。此外，试样相对破碎率增大的速率随围压和轴向应变增大而逐渐降低，暗示试样最优终极级配的存在，且相对破碎率与试验输入能量之间存在唯一的双曲线关系。

关键词：颗粒破碎；真三轴应力；中主应力；级配曲线

空沟对层状饱和地基中列车移动荷载的隔振性能研究

巴振宁1，2，梁建文*1，2，王靖雅3

（1. 天津大学土木系，天津 300072；2. 滨海土木工程结构与新材料教育部重点实验室，天津300072；3. 山西农业大学土木系，山西 晋中 030800）

摘  要：基于Biot流体饱和多孔介质理论，建立含空沟层状饱和地基–轨道耦合动力系统，研究了空沟对移动列车荷载引起层状饱和地基振动的隔振问题。方法首先将系统分解为含空沟层状饱和地基和轨道两个子结构，然后采用2.5维间接边界元方法（IBEM）求解含空沟层状饱和地基在移动均布竖向线荷载作用下的动力响应，同时求解轨道在移动列车荷载和均布竖向线荷载共同作用下的动力响应，最后通过令轨道竖向位移与层状饱和地基表面轨道中心处竖向位移相等实现两者的耦合。文中通过与已有结果的比较验证了方法的正确性，并以均质饱和地基和饱和基岩上单一饱和土层地基为模型进行了数值计算分析，研究了饱和地基参数和隔振沟参数对隔振效果的影响。数值结果表明，层状饱和地基中空沟的隔振效果优于均质饱和地基中空沟的隔振效果；且饱和地基中空沟的隔振效果优于相应单相弹性地基中空沟的隔振效果；另外，空沟深度、饱和土孔隙率和基岩与饱和土层刚度比等也对空沟的隔振效果有着重要影响。

关键词：隔振沟；层状饱和地基；列车移动荷载；轨道；2.5维间接边界元

交通荷载应力路径下K0固结软黏土变形特性试验研究

伍婷玉1，郭  林*2，3，蔡袁强1，王  军2，3

（1. 浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心，浙江 杭州 310058；2. 温州大学建筑工程学院，浙江 温州 325035；3. 温州大学浙江省软弱土地基与海涂围垦工程技术重点实验室，浙江 温州 325035）

摘  要：交通荷载作用下，软黏土路基土单元体上所受主应力的大小和方向是同时变化的，即在剪应力幅值改变的同时主应力轴连续旋转。针对该问题，利用GDS空心圆柱系统对K0固结天然温州软黏土进行不排水大数目（10000次）循环扭剪试验，分析了K0固结软黏土在考虑主应力轴旋转时不同动应力水平下的应变特性。试验结果表明：主应力轴旋转的存在将使土体内产生更高的孔压，并在轴向上产生额外变形，且随着扭剪应力的等幅增加，竖向应变和孔压的增加量将越来越大。考虑主应力轴旋转时不同动应力水平下K0固结软黏土的变形发展模式有所不同，可由安定理论进行解释。确定了考虑主应力轴旋转下K0固结温州软黏土的临界动应力水平——即门槛循环应力比、容许循环应力比和临界循环应力比的范围。提出可将容许循环应力比作为道路工程沉降控制的准则。与三轴试验结果相比，考虑主应力轴旋转时，道路设计中对动应力的控制应更为严格。

关键词：软黏土；K0固结；变形特性；主应力轴旋转；安定理论

基于微震能量演化的大岗山右岸边坡抗剪洞加固效果研究

庄端阳1，2，唐春安1，2，梁正召1，2，马  克2，3

(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 116023；2. 大连理工大学岩石破裂与失稳研究中心，辽宁 大连 116024；3. 力软科技（大连）股份有限公司，辽宁 大连 116600)

摘  要：微震监测技术在岩体工程监测中获得了广泛的应用，但如何依据微震监测数据来评价岩体工程的稳定性，至今还存在很多问题。以大岗山右岸边坡工程为研究背景，基于定量微震学原理，采用微震能量密度来综合反映岩体微破裂分布特征，并在理论上推导微震能量–频度关系，提出以 值来表征岩体微破裂变形程度，进一步研究了该边坡抗剪洞加固前后边坡岩体微震能量转移特征、震源机制、变形特性及其稳定性演化规律。研究结果表明，微震能量密度可以帮助识别边坡潜在危险区域，能量–频度关系中的 值的变化揭示了边坡微破裂与变形的演化过程；抗剪洞加固后边坡微震事件活动率和能量密度均明显降低，边坡受力性能明显改善；边坡开挖期间抗剪洞加固区岩体微震的 值小幅降低，并在抗剪洞加固后有所增加，表明抗剪洞抑制了岩体微破裂及变形，提高了边坡稳定性。通过对比工程现场变形监测结果，验证了方法的可靠性。提出的微震能量密度及能量–频度关系相结合的评价方法，丰富了工程岩体稳定性微震分析方法，可为类似岩质边坡加固措施的选择及稳定性分析提供参考。

关键词：岩石高边坡；抗剪洞；能量密度；能量–频度关系；能量转移；稳定性

冻结黄土的单轴试验及其本构模型研究

蔡  聪1，3，马  巍1，赵淑萍*2，周志伟1，穆彦虎1

（1. 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实验室，甘肃 兰州 730000；2. 南京师范大学虚拟地理环境教育部重点实验室，江苏 南京 210023；

3. 中国科学院大学，北京 100049)

摘  要：冻土的强度及变形行为受加载速率及环境温度效应的影响。以冻结兰州黄土为对象，开展了一系列不同温度及加载速率下的常规单轴压缩、变速率压缩及加卸载蠕变回弹试验。基于常规单轴压缩试验结果，考虑了加载速率对变形行为的影响；通过变速率压缩试验，引入了一个与加载速率相关的率敏感性系数，构建一个新的考虑率效应的冻土强度关系式，解决了由试样离散性而对率效应试验研究带来的不利影响；运用加卸载蠕变回弹试验实现了对冻土变形中弹性、塑性变形的解耦，并获得了率无关弹性模量。以此为基础，在一定的温度、加载速率范围内建立了考虑率效应及温度效应的冻结黄土单轴唯像本构模型。通过试验验证，该模型能较好地模拟冻结黄土在不同温度和不同加载速率条件下的应力应变行为。

关键词：冻结黄土；率相关；温度依赖；变速率加载；本构模型

基于Davidenkov骨架曲线模型的修正不规则加卸载

准则与等效剪应变算法及其验证

赵丁凤1，2，阮  滨1，2，陈国兴*1，2，徐令宇1，2，庄海洋1，2

(1. 南京工业大学岩土工程研究所，江苏 南京 210009；

2. 江苏省土木工程防震技术研究中心，江苏 南京 210009)

摘  要：非等幅循环荷载作用下，采用“扩展Masing”法则修正应力–应变滞回曲线时，程序的实现过程中需要预留大量的状态变量。针对该问题，提出了Davidenkov本构模型的不规则加卸载修正准则，以代替“扩展Masing”法则中的“上大圈”准则。通过等效剪应变算法的比选，给出了加卸载判据简单且精度更高的等效剪应变算法。基于ABAQUS软件的显式模块，开发了基于不规则加卸载准则的修正Davidenkov本构模型的显式子程序模块，适用于大规模二维和三维场地非线性地震效应分析。选取Mississippi湾500 m深的钻孔作为计算模型，通过与一维场地非线性地震效应分析专业程序Deepsoil计算得到的输入不同强度地震动下的地表峰值加速度、PGA=0.65g的场地地震反应的对比分析，佐证了提出的Davidenkov本构模型不规则加卸载准则与等效剪应变算法的合理性。

关键词：修正不规则加卸载准则；Davidenkov本构模型；等效剪应变算法；场地地震效应；非线性

土工离心机光纤光栅测试系统及其模型试验研究

贾立翔1，施  斌*1，魏广庆2，张  振1，童恒金2

(1. 南京大学地球科学与工程学院，江苏 南京 210046；

2. 苏州南智传感科技有限公司，江苏 苏州 215123)

摘  要：光纤光栅传感技术（Fiber Bragg Grating，简称 FBG）具有准分布、测量精度高、抗电磁干扰强和实时监测等优点，其传感器可根据监测对象要求小型化。介绍了一套土工离心机光纤光栅测试系统，包括系统的软硬件构成，FBG解调仪，FBG传感器小型化，锚杆、桩基、测斜管以及挡土墙感测模型的制作工艺等。通过一组土工离心机边坡模型试验，验证了该系统应用于土工离心机模型多参量监测的可行性，显示出该系统具有结构简单，测量内容多，测试精度高，量程大，抗电磁干扰强，系统工作稳定，配套光纤光栅传感器重量轻、体积小、可准分布布设、形成整体监测网络等优点，为土工离心机试验监测提供了一种新的手段。

关键词：土工离心机；光纤光栅测试系统；小型传感器；感测模型

从变形、水量变化和强度三方面验证非饱和土的两个应力状态变量

张  龙1，3，陈正汉*1，2，周凤玺1，孙树国2，扈胜霞4，姚志华5

（1. 兰州理工大学土木工程学院，甘肃 兰州 730050；2.中国人民解放军后勤工程学院，重庆 401331；3. 机械工业勘察设计研究院，陕西 西安 710043；4. 延安大学建筑工程学院，陕西 延安 716000；5. 空军工程大学机场建筑工程系，陕西 西安 710038）

摘  要：为了验证非饱和土两个应力状态变量的合理性，对常规非饱和土三轴仪进行了改进，采用3个压力–体积控制器分别控制孔隙水压力、内室压力和外室压力，提高了量测体变和含水率的精度；用加荷器施加轴向荷载，可以方便地控制偏应力。在笔者前期用各向等压试验验证非饱和土的两个应力状态变量的基础上，使用改进的非饱和土三轴仪和重塑Q3黄土做了两类验证试验：第一类是两组控制净围压、偏应力和吸力的固结不排水剪切试验，第二类是3组控制净围压和吸力的固结排水剪切试验。在第一类试验中，等值改变（增加或减少）总围压、孔隙水压力和孔隙气压力而保持净围压、吸力和偏应力本身不发生变化，发现试验过程中土样的体积变化和含水率变化均非常小，可以忽略不计。第二类试验的每一组包含两个控制净围压和吸力分别相同的固结排水剪切试验，其中一个试样在固结完成后直接进行排水剪切试验，另一个试样在固结完成后等值增加总围压、孔隙水压力和孔隙气压力而保持净围压和吸力本身不发生变化的条件下进行排水剪切试验，发现二者的抗剪强度、剪切过程中的体积变化、排水量和广义剪应变都分别十分接近，可以认为两两相等。研究结果从变形（包括体应变和剪应变）、水量变化和强度3个方面说明描述非饱和土的两个应力状态变量是合理的，进一步夯实了非饱和土力学的应力理论基础，为非饱和土的两个应力状态变量理论提供了牢靠的试验依据。

关键词：非饱和土；应力状态变量；重塑黄土；偏应力；抗剪强度

白陶瓷土对多元重金属体系吸附特性研究

张金利1，2，史艳婷1，2，杨  庆*1，2

(1. 大连理工大学岩土工程研究所，辽宁 大连 116024；2. 大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室，辽宁 大连 116024)

摘  要：主要研究了白陶瓷土对一元（Pb，Cd，Cu）、二元（Pb-Cd，Pb-Cu，Cu-Cd）、三元（Pb-Cd-Cu）体系下金属离子的吸附特性。在一元体系下，分析了白陶瓷土对不同金属的动力学与等温平衡吸附特性，试验结果表明，白陶瓷土对3种金属离子的吸附为快速反应，3 h即可达到平衡吸附，伪二级动力学模型计算结果与试验结果吻合较好，Langmuir模型可较好地预测白陶瓷土对3种金属的等温吸附过程。最大吸附量由大到小的顺序为Pb>>Cu>Cd。在Pb-Cd，Pb-Cu二元体系下，Cu可显著抑制白陶瓷土对Pb的吸附，且吸附量随Cu增加而下降，Cd的影响相对较小；Cu-Cd二元体系下，当Cu浓度高于某一值时，Cd的吸附受到明显抑制，且不随Cu浓度变化而变化。在三元体系下，受离子间竞争吸附叠加效应影响，3种金属的吸附量均显著下降，Pb的吸附量随Cu与Cd浓度增加而下降，而Cu与Cd的吸附量受Pb浓度变化影响较小。

关键词：白陶瓷土；铅；镉；铜；竞争吸附

基于土壤物理特性扩展技术的土水特征曲线预测方法

刘士雨1，2，俞  缙1，2，蔡燕燕1，2，涂兵雄1，2

(1. 华侨大学土木工程学院，福建 厦门 361021；2. 福建省隧道与城市地下空间工程技术研究中心，福建 厦门 361021)

摘  要：土水特征曲线是模拟水和污染物在非饱和土中运移的重要水力特性参数。但是，土水特征曲线的直接量测方法比较困难。Arya 和 Paris 提出了一种通过粒径分布曲线预测土水特征曲线的模型——AP模型。该模型引入一个转换系数 建立土体假想形态与真实形态之间的联系。但是，现有的推导系数 的方法一方面计算过程过于复杂，另一方面没有全面考虑土的物理特性。基于土壤物理特性扩展技术提出一种新的计算参数 的方法。为了验证新方法，从非饱和土水力特性数据库中选出不同类型的土壤样本，采用新方法分别计算出各类型土壤的参数 。然后，将计算出的参数 用于预测其他土样的土水特征曲线，从而验证新方法计算出的参数 的有效性。还将提出的新方法与其他利用AP模型预测土水特征曲线的代表性方法进行对比，结果显示该方法预测结果更加准确。

关键词：土水特征曲线；土壤物理特性；Arya和Paris模型；扩展技术

尾矿库漫顶溃坝数学模型研究与应用

邓  曌1，陈生水1,2，钟启明1,2

（1. 南京水利科学研究院岩土工程研究所，江苏 南京 210024；

2. 水利部土石坝破坏机理与防控技术重点实验室，江苏 南京 210024）

摘  要：基于水砂混合物非平衡连续方程和动量方程，考虑尾矿库溃坝过程中溃口及底床变化对溃坝下泄物中尾矿砂体积浓度的影响，建立了一个描述尾矿库漫顶溃坝溃口发展过程和溃口下泄物流量过程的数学模型。应用该数学模型对某尾矿库漫顶溃坝过程进行了模拟，结果表明，尾矿库溃坝过程中下泄物体积浓度变化很大，前期下泄物以水为主，尾矿砂含量较低且以悬移质运动为主；后期下泄物主要以尾矿砂为主，水的含量很低，尾矿砂以推移质运动为主，当下泄物底床剪应力增量小于尾矿砂起动的临界剪应力时，溃坝过程停止。

关键词：尾矿库；漫顶溃决；水砂耦合；体积浓度变化；数值模拟

深覆盖层上土石坝心墙与防渗墙连接型式研究

沈振中，田振宇，徐力群，甘  磊

(河海大学水利水电学院，江苏 南京 210098)

摘  要：深厚覆盖层上建造的土石坝常采用封闭式防渗系统。当心墙坝防渗系统坝体采用沥青混凝土心墙、坝基采用封闭式防渗墙时，心墙混凝土基座、防渗墙与相邻土体之间将产生不均匀沉降，易引起基座混凝土断裂和坝壳及覆盖层土体剪切破坏。针对心墙坝坝体心墙与坝基防渗墙合理的连接型式问题，结合某水库工程，采用非线性有限元法，建立三维有限元模型，分析研究了心墙基座与防渗墙不同连接型式下坝体与坝基的变形和应力。通过坝体和坝基的变形协调分析以及心墙基座和防渗墙的应力分析，推荐了合理的连接型式，即深厚覆盖层上沥青混凝土心墙坝坝基采用封闭式防渗墙时，宜采用心墙基座与防渗墙间预留空隙的连接型式，其空隙大小与坝基覆盖层厚度及其力学特性以及防渗墙弹性模量有关，需经计算分析确定。

关键词：深厚覆盖层；沥青混凝土心墙坝；封闭式防渗墙；连接型式；非线性有限元法

影响粗粒硫酸盐渍土盐胀特性的敏感因素研究

张莎莎1，王永威2，包卫星3，杨晓华1，王  龙1

（ 1.长安大学公路学院，陕西 西安 710064；2. 中交第二航务工程局有限公司技术中心，湖北 武汉 430040；3. 新疆交通建设管理局，新疆 乌鲁木齐 830049）

摘  要：为了明确影响典型粗粒硫酸盐渍土路基盐胀特征的敏感参数，提出相关的敏感参数量化分析模型及其影响因素和因素间交互作用的量化指标。采用5 mm筛法的易溶盐测定方法，基于典型粒径的粗粒硫酸盐渍土，以单因素试验结果为基础，采用二次回归正交设计法提出了多因素交互作用下的粗粒硫酸盐渍土的盐胀率预报模型，同时采用SPSS软件对各敏感性因素进行逐步回归分析，研究结果表明：敏感因素的量化指标依次是易溶盐（46%～37%）、荷载（43%～29%）、水（12%～6%）、易溶盐与荷载的交互作用（7.6%）、易溶盐与水的交互作用（2%），其中，易溶盐对盐胀率为促进作用，水会因含盐量不同而对盐胀率的作用产生变化，荷载、易溶盐与荷载的交互、易溶盐与水的交互均对盐胀量具有一定的抑制作用；初始压实度对盐胀率具有一定的促进作用，但由于其特殊的级配特征，初始压实度在89%～97%范围内对盐胀率的影响效果并不显著。

关键词：路基填料；粗粒盐渍土；硫酸盐；敏感参数

冻融循环作用下含盐量对Na2SO4土体变形特性影响的试验研究

肖泽岸1，2，赖远明1，尤哲敏1

（1. 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实验室，甘肃 兰州 730000；

2. 中国科学院大学，北京 100049）

摘  要：冻融循环作用下，土体孔隙溶液中的盐分不断结晶与溶解，水分不断冻结与融化，使得含盐土体的变形不断变化。以青藏高原粉质黏土为研究对象，对洗盐后的素土分别加入质量分数为0%，1%，2%，3%的Na2SO4盐，研究了封闭系统下Na2SO4盐渍土在冻融循环作用下的变形规律。结果表明，在冻融循环过程中，不含盐土体和较低含盐量的土体表现出明显的冻胀融沉现象，且土体的融沉大于其的冻胀。而较高含盐量的土体在冻结过程中，土体的冻—盐胀作用显著，融沉现象却不再明显，甚至消失。利用多孔介质力学的方法，探讨了Na2SO4盐渍土在冻融循环作用下土体的变形规律，得出土体的变形由冰水/盐分相变、热胀冷缩、相变过程中的密度变化等引起的变形综合而成。结合Na2SO4溶液的性质，还分析了Na2SO4的结晶机理，从而为进一步研究盐渍化冻土中的变形机理提供一些参考。

关键词：冻融循环；Na2SO4；盐渍化冻土；变形；多孔介质力学

非饱和土水汽迁移与相变：两类“锅盖效应”的试验研究

张  升1，2，贺佐跃1，2，滕继东*1，2，刘  岩1，2，盛岱超1，2

(1. 中南大学土木工程学院，湖南 长沙 410075；

2. 中南大学高速铁路建造技术国家工程实验室，湖南 长沙 410075)

摘  要：“锅盖效应”定义为：不透水覆盖层下土体含水率大幅提高甚至饱和。最新的理论研究将“锅盖效应”分为两类，第一类由非饱和土内水气冷凝引起，第二类是冻结条件下由气态水迁移引起。为试验验证两类“锅盖效应”，研究其内在机理，利用新研制的非饱和冻土水汽迁移试验仪，对不同初始含水率的试样开展不同温度条件的水汽迁移试验。试验结果表明：冻结和未冻结两种状态均能使钙质砂试样顶部含水率增加，但冻结状态下的增加幅度显著。冻结状态下，含水率峰值位置与冻结锋面大致相同，且初始含水率越大，试样顶部和冻结锋面处的含水率增加越显著，降温速率越小，气态水迁移越显著；初始含水率增加也能使未冻结状态下的钙质砂试样顶部含水率增加，并且温度梯度对气态水迁移有一定的抑制作用，温度梯度越小，抑制作用越明显。试验结果很好地验证了两类“锅盖效应”的理论。

关键词：非饱和土；水汽迁移；冻结试验；锅盖效应