考虑粒间法向接触力作用的粗粒土颗粒破碎试验研究

周  健^1，2，张艳伟¹，周韵鸿¹，张  姣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实验室，上海 200092；

3. 上海城建职业学院土木工程与交通学院，上海 200432）

摘  要：利用岩石双轴流变试验机，采用砂岩、石灰岩和板岩3种材料模拟粗粒土进行了球–球法向接触的颗粒破碎力学试验，对粗粒土颗粒破碎的过程、破碎形态、弹性核和力–位移曲线进行了研究，分析了不同粗粒土材料和颗粒尺寸对法向接触力学特性及颗粒破碎规律的影响。通过试验研究，发现粗粒土颗粒在法向接触力作用下，先在颗粒接触点处开始产生局部破碎，形成弹性核，继而产生贯通裂缝，最后颗粒发生整体破碎。通过拟合，分别建立了球形颗粒破碎准则和弹性核尺寸的经验公式。本文从粗粒土颗粒接触角度研究颗粒破碎的力学机理，开辟了研究粗粒土颗粒破碎的新途径，也可为离散元数值模拟直接提供接触力学参数。

关键词：粗粒土；颗粒破碎；受力特性；弹性核；破碎准则

考虑颗粒破碎影响的粗粒土的剪切强度理论

徐永福

(1. 上海交通大学土木工程系，上海 200030；2. 皖江工学院，安徽 马鞍山 243000)

摘  要：由于粗粒土的粒径相差很大，通过剪切试验测量粗粒土的剪切强度很麻烦，且剪切试验费时费力、试验数据离散性大；另外，已有剪切强度经验公式中的参数没有明确的物理含义，工程应用中难以确定。本文根据颗粒破碎的分形模型，揭示单颗粒破碎强度的尺寸效应，假设剪切强度是颗粒接触面上的摩擦力，导出用正应力幂函数表示的粗粒土剪切强度公式，幂函数的指数是颗粒破碎分维的函数，并采用垃圾炉渣的颗粒破碎分维和剪切强度试验结果进行验证。

关键词：粗粒土；颗粒破碎；剪切强度；分形分维

抗土洞塌陷的低填方加筋路基荷载传递机制及设计方法

陈福全，赖丰文

（福州大学土木工程学院，福建 福州 350116）

摘  要：低填方加筋路基对地基承载力要求较低，同时利用水平加筋法跨越尺寸较小的土洞能有效预防路堤出现突发式局部沉陷，提高路堤抗工后沉降和失稳的安全系数，正被逐步应用于岩溶土洞地区道路工程；但其作用机理复杂，现存设计方法大都偏于保守，考虑抗土洞塌陷的低填方加筋路基荷载传递机制的设计方法亟待提出。通过揭示受土洞塌陷影响的低填方加筋路基荷载传递机制，推导了考虑路基差异沉降引起土体应力偏转的竖向应力计算方法，假定塌陷区上方加筋体作用抛物线荷载，从而明晰了加筋体应力–应变状态；应对岩溶区不同形态的土洞塌陷，同时考虑设计需要满足的正常使用极限状态与承载能力极限状态，提出了抗土洞塌陷的低填方加筋路基加筋体及路堤填方高度设计方法，通过与现有设计方法的对比进行了合理性及准确性验证，可为空洞上方低填方加筋路基设计提供参考。

关键词：岩溶地区；土洞塌陷；低填方加筋路基；荷载传递机制；加筋体

冻土中气态水迁移及其对土体含水率的影响分析

贺佐跃^1，2，张  升^*1，2，滕继东^1,，2，姚仰平³，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；3. 北京航空航天大学交通科学与工程学院，北京 100191)

摘  要：现有文献几乎尚未系统分析冻结条件下气态水对不同土性含水率的影响。基于热力学平衡理论及水热耦合理论，提出了未冻水含量和冰体积分数的计算方法，建立起新的耦合模型。该模型中最大未冻水含量和冰体积分数仅与水力参数和温度有关，具有明确的物理意义，与砂壤土的冻结试验结果对比也验证了新模型。模型分析结果表明：冻结条件下的气态水迁移主要受温度势而非基质势的作用，粉土和砂土中的气态水迁移是不能忽略的，而黏土中几乎没有气态水迁移；初始体积含水率、冻结温度、冻结时间及地下水位高度等都会对气态水的迁移有影响。总的来说，气态水对于粉土等冻胀敏感性土，即使较小的水分增加仍然能够产生显著冻胀，因此实际工程必须重视气态水的作用。本文分析加深了对“锅盖效应”的理解，也验证了“锅盖效应”通常发生在覆盖层下的粉土区域，而非砂土或黏土。

关键词：气态水；含水率；基质势；温度；锅盖效应

FDEM–TM方法模拟岩石热破裂

严成增

(中国地质大学（武汉）工程学院，湖北 武汉 430074)

摘  要：岩石热破裂研究在地热开采、核废料处置、石油开采中具有重要的工程应用价值和理论价值。基于FDEM (finite discrete element method)方法，用建立的FDEM-TM (finite discrete element method with thermo-mechanical coupling)方法对一个圆筒试样在两种不同温度边界条件下的热破裂进行了分析。研究表明，当内边界温度保持不变，外边界温度不断增大时（T_r0<T_R0），起裂前，圆盘外侧处于受压状态，而圆盘内侧处于拉伸状态；当拉应力超过材料的抗拉强度时，从圆盘内边界起裂，从内向外扩展，形成发散裂纹。当外边界温度保持不变，内边界温度不断增大时（T_r0>T_R0），起裂前，圆盘内侧处于受压状态，而圆盘外侧处于拉伸状态；当拉应力超过材料的抗拉强度时，从圆盘外边界起裂，从外向内扩展，形成从外向内扩展的径向裂纹。模拟结果和已有文献结果保持较好的一致性，验证了FDEM–TM方法模拟岩石热破裂的有效性。

关键词：FEMDEM；FDEM-TM；热力耦合；热应力；热破裂；岩体破裂

双尺度渐进展开计算黏土渗透率影响因素研究

周力沛¹，唐晓武^*1，程冠初²，孙祖峰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. 宁波大学建筑工程与环境学院，浙江 宁波 315211；3. 华电电力科学研究院，浙江 杭州 310030)

摘  要：在岩土工程中，可采用双尺度渐进展开法反演计算土体渗透率，其表征单元体（REV）的选取直接影响计算的准确度。以海洋黏土渗透率为例，对REV颗粒形状、排列方式、建模维度以及对土体实际性状代表性等因素进行对比分析。通过4种正多边形模型对比、圆形颗粒正对排布与交错排布对比、3D与2D模型对比，计算结果均与实测值存在较大偏差，而各对比模型彼此间差别不大，说明颗粒形状、排列方式与模型维度对计算准确度影响甚微。而在考虑黏土颗粒多呈扁平状，以及颗粒表面存在强结合水膜的情况下，采用椭圆颗粒结合水膜单元模型（E-W模型），其计算准确度大大提高，并且能够在孔隙比较小时减小结合水膜带来的计算误差，说明REV能否充分表示土体实际几何和物理特性是计算准确度的主要影响因素。E-W模型对高岭土与伊利土渗透率的计算同样有较高的准确度，因此可将其用作双尺度渐进展开法对黏土渗透率的计算REV模型。

关键词：多尺度；多孔介质；渗透率；反演计算；表征单元体

饱和正冻土水热力耦合模型的改进

何  敏^1，2，冯孝鹏¹，李  宁¹，刘乃飞¹

(1. 西安理工大学岩土工程研究所，陕西 西安 710048；2. 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司，陕西 西安 710065)

摘  要：在深入剖析已建立的饱和正冻土水热力耦合模型不足的基础上，结合冻土力学最新研究成果，基于连续介质力学和热力学定律对原模型进行改进以提高其实用性。首先，引入由冻融过程中的动态变量（应变速率）与温变速率构成的黏弹性耗散势，建立了考虑温度影响的冻土骨架的黏弹性本构关系；在此基础上根据多孔多相介质理论，建立了外载及温度共同作用下冻土骨架的质量守恒方程；其次，在考虑冻土骨架(冰)黏弹性耗散和热力耦合耗散以及水分迁移引起的热对流等主要因素的基础上建立了能量守恒方程；最后，综合各方程构建了准饱和正冻土水热力三场耦合控制微分方程，开发了相应的扩展有限元程序3GEXFEM，通过典型室内试验验证了改进后模型的合理性。

关键词：饱和正冻土；耦合模型；黏弹性本构；对流传热

横观各向同性岩石蠕变性质与本构模型研究

王者超^1，2，宗  智¹，乔丽苹^1，2，李  崴¹，刘  杰¹

(1. 山东大学岩土与结构工程研究中心，山东 济南 250061；2. 东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室，辽宁 沈阳 110819)

摘  要：层理的存在使得炭质板岩呈现出横观各向同性性质。开展了水平层理试样和竖直层理试样的三轴压缩蠕变试验，研究了不同层理的炭质板岩在不同加载路径下的蠕变特性，分析了蠕变流动方向特征，发现水平层理试样和竖直层理试样蠕变流动方向差异明显；根据蠕变试验结果，提出了横观各向同性岩石蠕变本构模型，该本构模型由基于广义八面体剪应力的蠕变势函数和非关联流动法则构成，蠕变方程采用基于不可恢复应变的内变量蠕变方程；采用不可恢复应变为内变量来描述炭质板岩的蠕变特性，考虑了初始加速蠕变对初始蠕变的影响；提出了模型参数确定方法，并采用试验数据和文献数据对所提模型与参数求解方法进行了验证。研究结果为了解岩石横观各向同性蠕变特性和丰富岩石力学基本理论提供了基础。

关键词：炭质板岩；横观各向同性；蠕变模型；模型参数；蠕变速率；不可恢复应变

异形盾构隧道衬砌结构计算模型和受力特征研究

朱叶艇^1，2，朱雁飞²，张子新^*1，黄  昕¹

(1. 同济大学地下建筑与工程系，上海 200092；2. 上海隧道工程有限公司，上海 200233)

摘  要：首先通过原型整环管片力学试验研究了异形盾构管片环向接头转动刚度随隧道埋深增加的变化规律。基于试验成果建立了异形盾构管片壳–弹簧计算模型，并将原型试验结果与修正惯用法和壳–弹簧模型进行对比，给出了异形盾构管片内力分布模式，明确了修正惯用法作为异形盾构管片设计方法的可靠性，并将壳–弹簧模型推荐为能较为科学地反映异形盾构管片实际受力特征的计算模型。最后，基于壳–弹簧模型从经济和力学两个角度对异形盾构隧道与矩形和圆形隧道进行对比，证明了异形盾构应用于浅覆土地层的科学合理性。

关键词：异形盾构；原型试验；接头转动刚度；壳–弹簧模型

长壁采空区对采动煤岩应力分布规律的影响研究

王朋飞¹，冯国瑞¹，赵景礼^2&shy;,3，CHUGH Yoginder P^4，5，王志强²

(1. 太原理工大学矿业工程学院，山西 太原 030024；2. 中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院，北京 100083； 3. 俄罗斯自然科学院，莫斯科 119991； 4. 美国南伊利诺伊大学采矿与矿物工程学院，卡本戴尔 62901；5. 美国发明家学会，佛罗里达 33612)

摘  要：随着当前各类长壁采空区及其附近区段巷道留设技术的不断推广，采空区及其对采动煤岩应力分布规律影响的认识愈发重要。鉴于当下此方面的研究较少，以镇城底矿为工程背景，通过理论分析、相似模拟、数值模拟和现场实测研究了长壁采空区对采动煤岩应力分布规律的影响。多种研究方法表明，采空区承载越大，实体围岩受载则越低，反之亦然。错层位不对称工作面导致应力分布亦不对称，缓坡段采空区应力大于无缓坡段，而缓坡段侧支承压力小于无缓坡段侧，缓坡段具有压力和能量缓冲耗散作用的矸石垫层，可避免接续面巷顶沿空巷道受动载影响。得出基于采空区影响下的老顶关键块回转下沉量计算方法。断裂角越小，采空区承载越小，尤其采空区边缘应力越小。采空区会影响围岩体中应力集中区的应力集中程度、范围和方位，同时影响煤岩体塑性区大小。理论分析、模拟分析和现场实测具有较好的一致性。

关键词：采空区；采动应力；错层位；不对称；断裂角

化学电渗法加固软黏土地基对比室内试验研究

任连伟¹，肖  扬¹，孔纲强²，张敏霞¹

(1. 河南理工大学土木工程学院，河南 焦作454000；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)

摘  要：基于室内试验方法，开展了阳离子摩尔量、CaCl₂和Na₂SiO₃化学作用等因素对软黏土电渗排水及加固效果的影响规律研究；实测了化学溶液联合电渗试验中排水量与排水速率、土体导电性、能耗以及试验结束后土样含水率、抗剪强度的分布规律，并开展了常规电渗试验作为对比分析。研究结果表明，增加土样中阳离子摩尔量，是增加电渗排水量、提高排水速率及缩短电渗时长的有效方法之一；与常规电渗试验相比，联合注入CaCl₂和Na₂SiO₃溶液的土体平均抗剪强度提高了约120%，较单独加入Na₂SiO₃或CaCl₂溶液多提高约20%；联合注入CaCl₂和Na₂SiO₃溶液对改善电渗处理后土体含水率和抗剪强度分布不均问题作用明显。

关键词：地基处理；软黏土；化学电渗法；室内试验

超大型地下洞室拱圈围岩变形、破坏特性研究

刘  健^1,2，朱赵辉^1,2，蔡  浩³，上官瑾⁴，李秀文^1,2

 (1. 中国水利水电科学研究院，北京 100048；2. 北京中水科工程总公司，北京 100048；3. 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江 杭州 310014，4. 中国长江三峡集团公司，北京 100038)

摘  要：白鹤滩左岸地下厂房南端墙至^#3机组洞段受层内错动带发育影响，拱圈围岩破坏现象突出。结合地质、物探、监测、施工资料对拱圈围岩的变形破坏模式、空间分布特征、演化机制进行分析，结果表明：变形“负增长”表征了洞周环向剪切变形的破坏模式，围岩“弯曲折断”、“鼓出塌落”破坏现象主要发生于剪切变形加速阶段；“台阶状”锚杆应力变化与相应部位“应力控制型”围岩变形步调一致，且沿孔深逐渐衰减。“一拉一压”型锚杆应力主要受结构面的局部控制作用，“荷载陡降”型锚杆应力变化伴随锚固系统介质界面间的非协调变形出现。研究成果可为工程后续加固设计提供重要支撑。

关键词：错动带；地下厂房；多点变位计；锚杆应力；白鹤滩水电站

高吸力段黏土水合机制及微观持水模型研究

黄  伟¹，刘清秉^*2，项  伟^1，2，郎林智¹，崔德山¹，王菁莪²

(1. 中国地质大学（武汉）工程学院，湖北 武汉 430074；2. 中国地质大学教育部

长江三峡库区地质灾害研究中心，湖北 武汉 430074)

摘  要：采用水汽吸附法测定3种蒙脱土在高吸力段的持水特征曲线，基于X射线衍射及BET吸附理论架构，提出了两类水合概化模型并建立了阳离子交换量、比表面积等参数的计算方法。基于极低相对湿度范围段（RH<0.15）持水能力只受控于层间阳离子水合的机理认识，通过阳离子与水分子相互作用能量方程，推导了极高吸力下（ψ>250 MPa）持水曲线微观参数模型。研究表明：层间阳离子水合能力的差异会导致蒙脱土吸附起始阶段呈现不同趋势，对于低水合能阳离子交换土，水分子首先吸附于黏土颗粒外表面，之后随相对湿度增加逐渐进入层间吸附，反之，则直接进入层间离子水合阶段；基于BET曲线计算的阳离子交换量、比表面积值与实测值之间吻合较好，构建的持水模型能够对文献报道数据进行有效预测，该模型可量化表征阳离子交换量、化合价、离子半价等微观参数对吸力势的影响程度。

关键词：高吸力；水汽吸附法；阳离子交换量；BET理论；水合机制；持水模型

反复微震作用下顺层及反倾岩质边坡的动力稳定性分析

杨忠平^1，2，3，刘树林^1，2，3，刘永权^1，2，3，何春梅^1，2，3，阳  伟^1，2，3

(1. 重庆大学土木工程学院，重庆 400045；2. 山地城镇建设与新技术教育部重点实验室(重庆大学)，重庆 400045；3. 重庆环境地质灾害防治国家地方联合工程研究中心，重庆 400045)

摘  要：水库蓄水后诱发的高频次微小地震在一定程度上会对区域地质体的稳定性产生重要影响。本文采用振动台试验、UDEC数值分析方法，对顺层、反倾两类典型岩质边坡在反复微小地震作用下的动力稳定性进行了深入研究。结果表明：两类边坡的加速度响应均表现出“高程效应”和“趋表效应”，且随地震作用次数的增加，坡体损伤（表现为层面与次级节理的起裂、扩展、贯通）不断累积，造成两类边坡的动力响应均呈现减弱的趋势；在反复微震作用下，边坡自振频率减低和阻尼比增大是其动力特性变化的基本规律；边坡累积永久位移随着地震作用次数的增加而增加，而稳定性系数则呈现递减趋势；在反复微震作用下，顺层坡的后缘竖向拉裂缝逐渐向下扩展并与下卧层面连通，边坡主要发生沿层面的整体滑移失稳模式；反倾坡首先在坡肩及坡面出现块体崩落，随后上部岩层逐层剥落，最终形成圆弧形破坏面，边坡以坡肩处发生落石、中上部岩层发生崩塌为主要破坏特征。   

关键词：反复微震；顺层坡；反倾坡；动力稳定性；振动台试验

地震和降雨耦合作用下黄土边坡动力响应的振动台试验研究

王兰民^1，2，蒲小武^*1，吴志坚^1，2，徐舜华^1，2，刘  琨^1，2

（1. 中国地震局兰州地震研究所黄土地震工程重点实验室，甘肃 兰州 730000；

2. 甘肃省岩土防灾工程技术研究中心，甘肃 兰州 730000）

摘  要：2013年岷漳Ms6.6级地震诱发的永光村泥流状滑坡表明，单一因素下稳定的黄土边坡在地震和降雨耦合作用下会诱发严重的岩土灾害。因此，基于防御与减轻地震灾害的现实需求，开展了地震和降雨耦合作用下黄土边坡振动台模型试验，通过加载卓越频率差异较大的原始波和压缩波，研究了地震和降雨耦合作用下黄土边坡的动力响应特征。试验结果表明：边坡动力作用过程，土体微结构不断损伤演化，土体动力参数——共振频率与阻尼比随动载强度增大不断调整变化，从而引起边坡不同部位加速度响应特征（频谱、幅度）的变化。PGA放大效应取决于边坡自振频率与荷载主频接近程度，当二者愈接近，放大效应越明显，反之放大效应越弱甚至响应衰减（放大系数小于1）。根据边坡模型宏观变形以及相关物理量的变化特征，地震和降雨耦合作用下的边坡失稳破坏过程可划分为：弹性动变形阶段、残余变形快速增加阶段、液化滑移阶段，不同阶段边坡动力响应各具特点。

加载路径对重塑黄土一维蠕变特性的影响

罗  汀，陈  栋，姚仰平，刘  林，扈胜霞

(北京航空航天大学交通科学与工程学院，北京 100191)

摘  要：黄土因具有蠕变特性，在荷载    不变的情况下，蠕变时间t的增长也能引起土体孔隙比的减小，假设蠕变时间的增长也为一种加载，为探求重塑黄土变形量的–t加载次序相关性，进行了4种加载路径的试验，试验结果表明：重塑黄土变形量的–t加载次序相关性显著，虽然各试样的最终荷载相同，加载过程中的蠕变时间也相同，但是，在一级加载过程中，先蠕变的试样比先施加荷载的试样变形量小，在分级加载过程中，按照“荷载—蠕变—荷载”施加次序的试样比“荷载—荷载—蠕变”施加次序的试样变形量小，此结论可为工期较长的高填方工程的施工计划安排提供一定参考。姚仰平等提出的一维蠕变公式能较好反映重塑黄土变形量的蠕变时间和荷载的加载次序相关性，公式所需5个参数均能简单获得。

关键词：重塑黄土；变形量；蠕变时间；加载次序；相关性

土层锚索浆体与筋体黏结强度的试验研究

付文光¹，卓志飞²，任晓光²

（1. 深圳市工勘岩土集团有限公司，广东 深圳 518054；2. 中国京冶工程技术有限公司，北京 100088）

摘  要：国内外对锚杆筋体与浆体黏结强度的研究成果极少。3项工程64个土层锚索现场试验成果表明：①各锚筋与浆体极限黏结力的离散程度很大，普遍存着孤低现象，据此反算得到的浆筋黏结强度的离散程度很大，离散程度与黏结长度无关，与锚筋数量及张拉工艺相关；②浆筋黏结强度与地层、注浆工艺及锚筋数量无关，带套管成孔、改善孔内清洁程度可明显提高；③浆体设计强度与浆筋黏结强度的对应关系无法验证，实际强度及锚筋外形对浆筋黏结强度的影响亦无法验证；④浆筋黏结强度的发挥程度随着黏结长度的增加而有所下降；⑤黏结长度3～6 m时，浆筋黏结强度标准值为0.744～0.664 MPa；⑥土层锚索黏结长度不宜短于8 m；⑦单根锚索钢绞线数量不宜为2条。

关键词：浆体；筋体；黏结强度；黏结长度；极限黏结力；浆体强度；锚筋外形；标准值

微生物诱导碳酸镁沉淀试验研究

孙潇昊，缪林昌^*，童天志，王呈呈

（ 东南大学交通学院岩土工程研究所，江苏 南京 210096）

摘  要：碳酸镁和碳酸钙一样也具有胶结作用，且镁矿强度远大于钙矿，因此研究碳酸镁固化技术具有重要意义。本文测量了巴氏芽孢杆菌在培养过程中的吸光度和脲酶活性，并计算得到单位脲酶活性；研究了尿素、氯化钠、醋酸根、Ca²⁺和Mg²⁺浓度对脲酶活性的影响；控制温度、pH值和离子浓度对比了钙和镁沉淀效率和不同温度不同尿素浓度下碳酸镁沉淀产率；对比研究了碳酸钙和碳酸镁沉淀下砂土固化效果。结果表明，48 h培养过程中，吸光度和脲酶活性的增长都先缓慢后迅速增长再减小最后停止，单位脲酶活性则是先增加后减小。适当增加尿素或Mg²⁺浓度可增强细菌脲酶活性，氯化钠和醋酸根浓度对酶活性无明显影响，Ca²⁺浓度对脲酶活性有明显抑制作用。同一温度、pH值和离子浓度条件下，碳酸镁产率明显小于碳酸钙。而在菌液中添加尿素可促进碳酸镁沉淀生成，且温度相同，尿素浓度越高，碳酸镁产率越大。菌液中添加尿素可使得碳酸镁固化砂土成型并具有一定强度，因此，该方法可解决砂土固化碳酸镁沉淀不足的问题，为后续碳酸镁固化试验奠定基础。

关键词：巴氏芽孢杆菌；影响因素；碳酸钙；碳酸镁；砂土固化

城市生活垃圾中优先流规律的穿透试验研究

张文杰，严宏罡，孙  铖

（上海大学土木工程系，上海 200072）

摘  要：城市生活垃圾具有大孔隙特性，优先流是垃圾中水分运动的重要形式，目前垃圾中优先流基本规律尚不明确，优先流数值分析时相关参数的选取尚缺乏依据。通过垃圾柱穿透试验研究城市生活垃圾中的优先流，以Cl^-为示踪剂，进行了不同埋深和龄期试样、不同高度试样和不同入渗强度的穿透试验，得到溶质穿透曲线，运用对数正态分布模型和双峰概率密度模型拟合试验结果，定量分析了垃圾中优先流规律。结果表明，通过大孔隙运移的溶液占比在55%～70%之间，垃圾中优先流现象明显。随着垃圾的埋深和龄期增加，参与溶质运移的孔隙比例增加，但通过大孔隙运移的比例减少，优先流程度降低；试样高度增加，参与溶质运移的孔隙比例增加，但其内部大孔隙贯通性变差，通过大孔隙运移占比减小，优先流程度降低；入渗强度增大，参与溶质运移的大孔隙占比增加，优先流程度增大。双峰概率密度模型比对数正态分布模型能更好地描述垃圾中溶质运移的优先流规律，同时为使用两域模型进行垃圾水分运移分析时的参数取值提供了依据。

关键词：城市生活垃圾；优先流；穿透试验；回归分析

初始静态压应力场中爆生裂纹的扩展行为

杨立云，丁晨曦^*，郑立双，包仕俊，张勇进，刘振坤

(中国矿业大学（北京）力学与建筑工程学院，北京 100083)

摘  要：深部岩体爆破致裂是初始静态应力场和爆炸动态载荷双重叠加作用结果，爆生裂纹的扩展路径、行为特征等受初始静态应力场的影响。采用数字激光焦散线试验系统，进行了静态竖向载荷分别为0，2，4 MPa 3种不同初始压应力作用下的倾斜爆生裂纹扩展规律试验，对比分析了裂纹的运动学和力学行为。试验结果表明：随着初始压应力p的增大，爆生主裂纹的扩展方向逐渐向主应力方向偏转，且爆生主裂纹的扩展总时间逐渐减小，试件的Ⅱ型破坏愈加显著；随着初始压应力p的增大，爆生主裂纹的最大偏转角度也明显随之增大，初始压应力p是爆生主裂纹产生垂直预制裂纹方向速度的动因。研究结果揭示了爆生裂纹扩展行为与初始静态应力场的关系，丰富了深部岩体爆破破坏理论。

关键词：初始静态压应力场；爆生裂纹；预制裂纹；焦散线

劈裂灌浆扩散机理研究

欧阳进武^1，2，张贵金^*1，2，刘  杰^1，2

（1.长沙理工大学水利工程学院，湖南 长沙 410114；2. 水沙科学与水灾害防治湖南省重点实验室，湖南 长沙 410114）

摘  要：劈裂灌浆在实际工程中应用相当广泛。由于影响浆液扩散的因素众多，劈裂灌浆扩散机理尚不明确，尤其是不同给压方式（稳压和脉动）对浆液扩散的影响研究很少，对这两种方式下的劈裂灌浆机理进行了探讨。对于稳压灌浆方式，基于水力劈裂缝的扩展形态来考虑浆液的运动，视劈裂注浆扩散形态为平面辐射椭圆，采用恒缝高矩形断面模型，推导出宾汉流体的劈裂灌浆扩散方程，并分析了灌浆压力、浆材黏度、土体弹性模数、劈裂通道宽度对浆液扩散范围的影响。对于脉动灌浆方式，由于施加给受灌体荷载的延滞效应和脉动叠加作用，多次脉动灌入的浆液会使劈裂通道宽度逐渐增大，采用扁球体的劈裂灌浆模型，推导出脉动方式时的浆液扩散方程，分析了脉动灌浆频率等与浆液扩散距离的相互关系；结果表明，浆液的扩散距离与脉动频率的关系曲线存在一个极小值，发生在脉动频率为10 min次时，这一参数可作为脉动灌浆方式的控制参数。最后将前人的稳压灌浆模型与本文的脉动模型与相互比较，研究两种灌浆方式劈裂扩散机理的差异，得到脉动灌浆时浆液扩散距离要远短于稳压方式的，表明通过采用脉动灌浆，调节相关参数能有效控制浆材扩散范围，相关规律可为工程实际提供理论依据。

关键词：劈裂灌浆；稳压灌浆；扩散距离；脉动灌浆

激光扫描隧洞变形与岩体结构面测试技术及应用

许  度¹，冯夏庭¹，李邵军¹，吴世勇²，邱士利¹，周扬一¹，高要辉¹

(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. 雅砻江流域水电开发有限公司，四川 成都 610051)

摘  要：提出了基于三维激光扫描技术的隧洞变形与岩体结构面非接触原位一体化测试技术，建立了基于三维激光扫描信息的岩体结构面定量表征方法。以中国锦屏地下实验室二期工程中的深埋隧洞群为例，应用了本研究的测试技术，介绍了相关测试结果，主要包括隧洞变形和结构面测试的三维激光扫描方法，优势结构面的统计与变形综合分析，并以^#5实验室的典型岩爆案例分析了三维激光扫描获得的灾变机制，评价了隧洞锚喷支护设计方法，进一步讨论了三维激光扫描的隧洞变形与岩体结构面测试技术存在的缺陷和改进方法。为隧洞岩体变形、结构面分析和安全监测评价提供了重要支撑。

关键词：三维激光扫描；原位监测；隧洞变形；结构面

等向压缩应力条件下原状黄土的吸湿持水特性

张登飞^1，2，陈存礼^*1，2，张  洁³，刘  科⁴，游子龙¹，陈  成¹

(1. 西安理工大学岩土工程研究所，陕西 西安 710048；2. 西安理工大学陕西省黄土力学与工程重点实验室，陕西 西安 710048；3. 北京理正软件股份有限公司，北京 100044；4. 西北综合勘察设计研究院，陕西 西安 710003)

摘  要：用改装的非饱和土三轴剪切渗透仪，在不同等向压缩应力作用下对天然状态的原状黄土进行了分级浸水试验，分析了应力对吸湿持水曲线的影响，提出了可以直接考虑等向压缩应力影响，以饱和度及含水率与吸力关系表征的持水特性模型。研究结果表明：应力对饱和度与吸力关系的影响较大；对含水率与吸力间关系的影响与吸力大小有关，当吸力大于阈值时几乎没有影响，可近似归一，当吸力小于阈值时影响较大。随着应力增大，脱气吸力值增大，饱和含水率减小，且可分别用线性函数及对数函数描述之。不同应力下，饱和度及含水率比（含水率与饱和含水率之比）与吸力比（吸力与脱气吸力值之比）关系皆可以归一，且可用提出的模型描述。该模型直接把等向压缩应力作为变量，与以应力作用下孔隙比作为变量的持水曲线模型相比，更便于实际工程应用。模型对饱和度及含水率与吸力关系的预测结果与试验结果吻合较好。

关键词：原状黄土；等向压缩应力；分级浸水；吸湿持水特性

考虑隶属函数特性的边坡模糊可靠性分析

张永杰^1，2，邓俊强¹，李侑军¹，王桂尧¹

（1. 长沙理工大学土木与建筑学院，湖南 长沙 410114；2. 克莱姆森大学土木工程系，美国 南卡莱罗纳州 29631）

摘  要：针对边坡工程岩土参数所具有的随机性、模糊性与区间性，根据隶属函数分布特征与截集技术提出岩土参数隶属函数截集取值方案，构建隶属函数不同分布形式的表征方法及其取值界限确定方法，建立基于截集技术与模糊点估计法的边坡模糊可靠性分析方法。通过两个典型算例不同工况计算结果的系统分析获得了岩土参数隶属函数分布形式、截集取值方案与取值界限对边坡模糊可靠度的影响规律。岩土参数样本数据量较少时可优先采用取值界限为±2.5σ的三角形分布与正态分布，对数正态与拟正态分布次之，而Beta(4，3)与Beta(4，4)分布将使模糊可靠度计算结果偏大。界限截集水平对计算结果影响程度显著，三角形、拟正态与Beta(4，3)分布的截集区间可取[0，1.0]，正态与对数正态分布的截集区间可取[0.05，0.95]，并选取隶属函数界限值与0.1间隔的截集水平值进行计算。获得了考虑隶属函数特性的边坡模糊可靠性分析方法，其将使边坡模糊可靠度计算结果更具合理性。

关键词：边坡；模糊可靠性；隶属函数；分布形式；截集区间