考虑多次扰动影响的盾构隧道结构韧性评估方法及其应用

林星涛1,2,3，陈湘生1,2,3，苏  栋*1,2,3，朱  旻1,2,3，韩凯航1,2,3，陈仁朋4

(1. 深圳大学土木与交通工程学院，广东 深圳 518061；2. 深圳大学滨海城市韧性基础设施教育部重点实验室，广东 深圳 518061；3. 深圳市地铁地下车站绿色高效智能建造重点实验室，广东 深圳 518061；4. 湖南大学土木工程学院，湖南 长沙 410082)

摘  要：科学合理地评估盾构隧道结构状态对保障列车安全运维至关重要。针对目前评估方法无法较好定量评估隧道结构的现状，基于韧性理论，提出了多次扰动下盾构隧道结构韧性评估方法。首先，通过构建多阶段隧道结构韧性分析模型，获得了隧道结构韧性指标计算方法。其次，根据隧道结构在加载和卸载工况下的不同响应，提出了相应工况的结构性能分析指标。在此基础上，定义了隧道结构韧性等级划分标准。然后，探讨了隧道结构性能恢复程度和加固决策时间对结构韧性程度的影响。最后，将该方法应用到新建平行隧道下穿既有隧道工程中。结果表明：采用不同结构性能指标获得的韧性指标差异明显。对于下穿隧道工程而言，仅以收敛变形作为隧道结构性能指标，会导致计算结果偏高，即高估结构的韧性，由下穿案例可知，隧道沉降和轨道板的差异沉降应该更需要关注，尤其是轨道板的差异沉降。研究成果将为盾构隧道结构安全评估及受损结构性能恢复提供重要参考。

关键词：盾构隧道；韧性评估；性能指标；韧性指标

地表框架结构作用下隧道施工诱发的砂质地层变形

徐敬民1，2，章定文1，刘松玉1

(1. 东南大学交通学院，江苏 南京 211189；2. 诺丁汉大学工程学院岩土力学研究中心，英国 诺丁汉 NG7 2RD)

摘  要：城市地铁隧道施工不可避免的引起地层移动与变形，其运移规律不仅由施工状况和地层条件决定，还会受到临近结构物的影响。通过24组离心模型试验，研究地表筏板基础框架结构对隧道施工引起砂质地层移动与变形规律的影响。试验中采用了建筑的长度、隔间宽度、构件厚度和楼层数量各不相同的5种铝制框架结构，并考虑砂土密度、建筑附加荷载、结构与隧道相对水平位置的影响。通过粒子图像测速技术测量地层与建筑的位移，并揭示了地表沉降与水平移动、土层移动、剪切应变和体积应变的等值线变化规律。研究结果表明，地表框架结构显著影响地层水平移动，位于隧道上方的长建筑可显著限制浅部土层的水平移动，影响程度与建筑荷载、筏板与地表土层间隙大小关联；但偏心的短建筑则会增加土层的水平移动。建筑结构荷载增大土层沉降范围，且影响程度随荷载增加而增大。筏板对地层水平移动的约束导致筏板下方浅部土层中出现剪切带，减轻了土层的收缩变形程度。砂土相对膨胀指数取决于相对密度和应力状态，松散砂土地层表现出整体收缩响应，密砂地层体积变形随隧道体积损失率的增加从收缩逐渐转变为膨胀变形，而建筑的附加荷载轻微增加地层的收缩变形。研究成果可为城市地铁隧道施工对邻近建筑物安全评估和风险管控提供参考依据。

关键词：隧道工程；地层变形；框架建筑；土与结构相互作用；离心模型试验

考虑侧壁摩阻的围岩裂隙中膨润土-砂混合物侵入过程及其模型

叶为民1，2，许利波1,王  琼1，2，陈永贵1，2，陈  宝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：高放废物处置库建设与运营期间，作为缓冲/回填材料的高压实膨润土-砂混合物侵入裂隙，在降低围岩渗透性的同时，会引起膨润土的流失与可能的核素外泄，危及处置库的运营安全。针对膨润土-砂混合物侵入围岩裂隙问题，开发试验装置，开展不同裂隙宽度（0.1，0.3，0.5，1.0 mm）情况下，不同含砂率（0%，15%和30%）的膨润土-砂混合试样（石英砂粒径为0.075～0.1 mm）的裂隙侵入试验；利用预先设置的高精度数字相机，定时拍摄膨润土混合物侵入过程，再借助ImageJ图像处理软件，获取侵入距离以及附属（石英、长石与方石英等）与非附属矿物（蒙脱石等）环宽度等参数；基于入侵过程中膨胀力与裂隙侧壁摩阻力发展过程分析，构建并验证考虑侧壁摩阻的围岩裂隙膨润土侵入模型。结果表明：静水条件下，裂隙中膨润土的侵入距离、非附属与附属矿物环宽度等均随裂隙大小的增大显著增大，随含砂率增大明显减小；侵入达到平衡（稳定）后，挤出口处膨润土干密度随裂隙宽度的增大而减小，但随试样含砂率的增大而增大；附属矿物环区的摩擦系数明显大于非附属矿物环区的摩擦系数，即附属矿物环对膨润土侵入过程具有更强的抑制作用；考虑侧壁摩阻的膨润土侵入模型计算值能够较好地模拟实测值。侵入试验与模型研究可为实际处置库中膨润土的侵入行为预测提供依据。

关键词：膨润土；侵入；围岩裂隙；附属矿物环；侧壁摩擦；模型

扰动冲击下弱胶结红砂岩的能量耗散与分形特征

张慧梅1，陈世官*2，王  磊2，程树范3，杨更社2，申艳军4

(1. 西安科技大学力学系，陕西 西安 710054；2. 西安科技大学建筑与土木工程学院，陕西 西安 710054；3. 武汉大学土木建筑工程学院，湖北 武汉 430072；4. 西安科技大学地质与环境学院，陕西 西安 710054)

摘  要：为探索动态扰动后西部矿区软岩夹层的能量耗散规律和破坏模式，利用分离式霍普金森压杆装置对弱胶结红砂岩进行动态冲击破坏试验，分析该类红砂岩在受到不同加载速率、不同次数扰动冲击以及是否扰动的条件下，试样在相同加载速率破坏性冲击过程中的能量耗散与分形特征。试验结果表明：在不同速率扰动冲击作用下，随着扰动冲击次数的增加反射能递增而透射能和耗散能呈减小趋势，其中较高速率扰动冲击下试样的反射能高于低速率扰动冲击，耗散能则相反，且低速率扰动冲击下试样的耗散能、能量耗散率和能量耗散密度高于较高速率扰动冲击，表明低速率扰动冲击下试样的能量利用率更高；在破坏性冲击试验中，随着扰动冲击次数的增加，低速率扰动后试样的破碎程度相较于未扰动与高速率扰动更为严重，对应分形维数Db低速率扰动>未扰动>高速率扰动，表明分形维数与扰动冲击次数呈正相关，与扰动冲击速率呈负相关；在相同扰动冲击次数下，低速率扰动试样的Db所对应累积耗散能和耗散能密度高于较高速率扰动试样，而对应的累积反射能则相反。

关键词：弱胶结砂岩；扰动冲击；SHPB；能量耗散；分形维数

饱和块状混合回填土地基的一维固结分析

胡亚元，周焕慧

(浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心，浙江 杭州 310058)

摘  要：用块状渣土置换软弱地基和回填低洼谷地等是处置工程渣土的有效途径。为了分析饱和块状混合回填土地基的固结性状，运用混合物理论建立了其一维固结模型。首先，假定块状土固相和充填土固相之间满足等应变条件，获得了饱和块状混合回填土中各相应变与块状土孔隙变形和充填土孔隙变形的关系式。其次，在小应变条件下，根据自由能势函数方程建立了饱和块状混合回填土的一维线弹性本构方程，再结合达西定律和应力平衡方程获得了一维固结控制方程。再次，利用分离变量法得到一维固结解析解，通过退化本文模型与已有模型进行对比，验证了本文模型的正确性。最后，基于所得解析解，分析了充填土孔隙渗透系数、块状土孔隙渗透系数以及流体交换参数等因素对饱和块状混合回填土地基固结性状的影响。分析结果表明：充填土孔隙渗透系数对饱和块状混合回填土地基整体固结性状起主导作用；在固结初期，块状土超孔压会有一定程度的上升，且3个参数具有相似的作用机理。

关键词：工程渣土；饱和双重孔隙介质；混合物理论；一维固结；解析解

干湿循环对不同粒径组崩解性砂岩改良膨胀土的影响

李国维1，2，王佳奕1，2，陈  伟1，3，吴建涛*1，2，曹雪山1，2，吴少甫4

(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 210024；2. 河海大学道路与铁道工程研究所，江苏 南京 210024；3. 河海大学岩土工程研究所，江苏 南京 210024；4. 中铁二十局集团有限公司，陕西 西安 710016)

摘  要：基于引江济淮工程研究利用河道开挖弃料崩解性砂岩改良膨胀土的长期效果。试验结果表明：①崩解性砂岩改善膨胀土的压实性和强度特性，岩屑粒径小于2 mm时改良土的压实性最优，砂岩物理改良土的直剪指标与岩屑粒径正相关，砂岩水泥复合改良土的直剪指标主要受水泥改良作用控制，岩屑粒径的影响不明显；②崩解性砂岩对改良土干湿循环过程中的开裂具有抑制作用，砂岩物理改良土中岩屑粒径大于10 mm时其周围土中会出现裂隙集中现象，砂岩水泥复合改良土的裂隙率明显小于纯水泥改良土，与岩屑尺寸无显著相关性；③崩解性砂岩具有延缓改良土在干湿循环过程中凝聚力衰减的作用，延缓作用受岩屑尺寸影响，岩屑粒径在砂岩物理改良土中应不大于10 mm，在砂岩水泥复合改良土中应不大于5 mm；④崩解性砂岩微观上的演化特征影响改良土宏观上的裂隙发育和强度衰减规律。

关键词：膨胀土；崩解性砂岩；粒径；干湿循环；微观机理

纤维加筋植被混凝土基材统计损伤模型研究

丁  瑜1，2，魏伟兵1，2，潘  波3，黄群智1，2，刘振贤1，2，刘大翔1，2

(1. 三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点实验室，湖北 宜昌 443002；2. 防灾减灾湖北省重点实验室（三峡大学），湖北 宜昌 443002；3. 湖北省地质局第六地质大队，湖北 孝感 432000)

摘  要：为研究纤维加筋植被混凝土基材的本构模型和损伤演化规律，考虑围压和纤维掺量两个因素，基于Weibull分布建立了能反映基材力学特性的统计损伤模型，给出了模型参数的确定方法，探讨了Weibull分布参数与围压、纤维掺量的关系。利用该模型对基材三轴试验结果进行对比验证；根据基材的破坏准则，推导了损伤阈值的确定方法；通过分析损伤演化特征与微元体的失效过程，对基材应力–应变关系和损伤软化规律进行了阐释。分析结果表明该模型曲线与试验结果吻合度较高，能较好反映纤维加筋基材加载过程中的损伤软化特性；加筋基材损伤阈值与峰值应变之比保持在0.4～0.6之间。本文研究为准确分析和评价基材的力学性质提供了理论参考。

关键词：植被混凝土基材；损伤演化；Weibull分布；统计损伤；损伤阈值

全吸力范围非饱和土水力渗透系数的计算

翟  钱1，2，朱益瑶1，2，叶为民3，杜延军4，戴国亮1，2，赵学亮1，2

（1．东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育重点实验室，东南大学桥梁研究中心，江苏 南京 210096；2. 东南大学土木工程学院，江苏 南京 210096，3. 同济大学土木工程学院，上海 200092，4. 东南大学交通学院，江苏 南京 210096)

摘  要：非饱和土水力渗透系数决定了水分在非饱和土体中迁移的速率，因此非饱和土水力渗透系数是研究水分在非饱和土中迁移规律的关键参数。一般情况，渗流数值计算软件将水力渗透系数方程作为输入参数，水力渗透系数方程的准确性直接影响渗流模拟结果的可靠性。常用的非饱和土水力渗透系数方程大多基于毛细水的相关理论，在低吸力区其计算结果与试验数据吻合度较高，但在高吸力区计算结果与试验数据差异显著。将全吸力范围分为毛细水渗流主导区、膜态水渗流主导区、气态水渗流主导区，并分析了不同形态的水分在非饱和土体中迁移规律的控制机理。全吸力范围的非饱和土水力渗透系数定义为表观渗透系数，其包含毛细水渗透系数、膜态水渗透系数和气态水渗透系数。通过剖析毛细水、薄膜水以及水蒸气在非饱和土体中迁移机理，推导不同形态水分渗透系数的数学表达，最终得出全吸力范围非饱和土的水力渗透系数计算方程。

关键词：孔径分布；渗流函数；毛细水渗流；膜态水渗流；气态水渗流

基于格子Boltzmann方法的土石混合体的渗流特性研究

金  磊1，曾亚武2，程  涛1，李晶晶1

(1. 湖北理工学院土木建筑工程学院，湖北 黄石 435003；2. 武汉大学土木建筑工程学院，湖北 武汉 430072)

摘  要：为了探究土石混合体的渗流特性，基于颗粒离散元法和三维离散元模型虚拟切片技术建立了土石混合体的三维随机孔隙结构模型并将其体素化，引入三维格子Boltzmann方法从孔隙尺度对其渗流开展了模拟，并据此分析了块石含量、相对密实度和块石粒径对土石混合体渗透率的影响，最后探讨了不同条件下块石含量对土石混合体渗透率存在不同影响的内在机制。研究结果表明：当相对密实度和块石粒径不变时，随块石含量增加，土石混合体的渗透率总体上是逐渐增大的，且增大的速率越来越大；相对密实度越高，土石混合体的渗透率越低；块石粒径对土石混合体的渗透率存在一定程度的影响，当块石含量小于临界值时，块石粒径越大则渗透率越小，而当块石含量高于临界值时，块石粒径越大则渗透率越大；当土石混合体中土体的密度保持不变时，其渗透率随块石含量增加先减小后增大。

关键词：土石混合体；格子Boltzmann方法；渗流特性；渗透率；孔隙尺度模拟

黏土的结构性定量化表征及其弹塑性本构模型研究

李吴刚1，杨  庆2，刘文化1，杨  钢2，孙秀丽1

(1. 江南大学环境与土木工程学院，江苏 无锡 214122；2.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)

摘  要：结构性可增强土骨架的稳定性，在相同的应力条件下，结构性土与重塑土相比可保持更大的孔隙比。从结构性土的形成过程出发，详细分析了结构性对土体变形特性的影响及变形过程中结构性的衰退规律，提出了土体结构的定量化表征参数——相对结构度，并给出了该变量在土体变形过程中的演化方程。随后基于该参数推导了结构性土的体变方程，该方程反映了结构性土在变形过程中土体结构对压缩特性的影响。最后，结合修正剑桥模型推导了三轴应力状态下结构性土的本构模型，该模型可较好地预测结构性土的力学与变形特性，通过3种天然结构性土的试验结果与模型预测对比验证了本模型的合理性。

关键词：结构性土；本构模型；体变方程；压缩指数

球形蒸汽源增湿非饱和黄土水热运移规律试验研究

李建东1,2，王  旭*,1,2，张延杰1，蒋代军1，刘德仁1，胡  渊1

(1. 兰州交通大学土木工程学院，甘肃 兰州 730070；2. 道桥工程灾害防治技术国家地方联合工程实验室，甘肃 兰州 730070）

摘  要：非饱和土中的水-汽-热耦合运移是一个受多因素影响的复杂过程。利用重塑非饱和黄土填筑模型，通入一定压力的高温水蒸气，研究蒸汽压梯度、温度梯度和含水率梯度共同作用下重塑非饱和黄土中的热湿迁移规律，并利用模型试验边界条件，解得球形蒸汽源增湿非饱和黄土时水热运移主控方程的一组特解。结果表明：球形蒸汽源在非饱和黄土中运移时，水分和温度的迁移范围近似于椭球体。水蒸气沿径向运移时，随着蒸汽压逐渐消散，运移速率降低，温度传导速率减小。蒸汽压较大时，增湿速率、增湿范围和增湿程度都将增大；在有效增湿范围内，土体含水率在11%～17%间变化，接近土体的最优含水率，增湿效果较好；高温水蒸气在土体中的传热包括高温蒸汽传热和温度梯度引起的热传导，有效增湿范围内主要以高温蒸汽传热为主，温度迁移速率属于快速迁移阶段。有效增湿范围外以温度梯度引起的热传导为主，属于缓慢迁移阶段；实测值和计算值对比发现，代数显式解析特解能较好地反映试验中土体温度和含水率的变化规律。研究结果可为非饱和黄土中水热迁移和蒸汽增湿技术提供理论参考。

关键词：非饱和黄土；水-热运移；增湿；模型试验

堆石料微侧壁摩擦力固结仪的研制与应用

王  龙1，朱俊高*1，袁俊平1，陆阳洋2

(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.南京水利科学研究院岩土工程研究所，江苏 南京 210024 )

摘  要：固结仪是研究堆石料长期变形特性最常用的仪器之一，但其应用受到侧壁摩擦力的限制。针对此问题，研制了一种加载稳定、可测量侧壁摩擦力的新型固结仪，介绍了该仪器的结构和工作原理。采用由互不接触的尼龙片组成衬垫贴于固结仪内壁的方法减小侧壁摩擦力。对风干堆石料进行固结试验，系统研究比较了衬垫层数为1～3层和厚度分别为0.3和0.5 mm时该方法的效果。试验结果表明，3层0.5 mm衬垫的效果最优；与无衬垫时相比，该方法下试样侧壁摩擦力平均下降91%，竖向应变是无衬垫时的1.2～1.8倍。将容器内壁覆盖3层0.5 mm衬垫作为减小侧壁摩擦力方法，对风干堆石料分别进行了使用该方法和无衬垫条件下的流变试验。结果表明，微侧壁摩擦力条件下试验结束时试样的竖向应变和次固结系数分别是无衬垫时的2.0和2.2倍。该仪器有效解决了侧壁摩擦力问题，提高了长期变形试验结果的可信性。

关键词：堆石料；微侧壁摩擦力；固结仪；衬垫；流变试验

基于CT扫描的砂岩主次裂纹扩展特征及影响因素研究

王  帅1，2 ，许  莹*1，2，张艳博1，2，姚旭龙1，2，刘祥鑫1，2，梁  鹏1，2

(1．华北理工大学矿业工程学院，河北 唐山 063210； 2．华北理工大学河北省矿业开发与安全技术重点实验室，河北 唐山 063210)

摘  要：为了研究岩石在压应力条件下主次裂纹的萌生及扩展规律，对砂岩在单轴压缩条件下的破裂过程进行CT扫描试验，分析了砂岩中主次裂纹的形貌特征；同时，定量探讨了砂岩在不同变形阶段主裂纹的表面积和体积以及次生裂纹的分形维数，并运用Image pro plus 6.0和Image J 软件计算了砂岩在不同高度位置主次裂纹的长度和数量，研究了主次裂纹的扩展及其影响因素。研究结果表明，主导砂岩破裂的是萌生于砂岩表面两种不同方向的主裂纹，主裂纹表面积和体积的增长速率随着荷载水平的增加而不同。在主裂纹的周围产生了许多次生裂纹，次生裂纹的分形维数随着荷载水平的增加而非线性增加。不同荷载水平下，砂岩在不同高度位置的主次裂纹长度和数量变化各不相同。在砂岩破坏前，影响砂岩主次裂纹扩展的主要因素是主裂纹的长度，在砂岩破坏后，影响砂岩主次裂纹扩展的主要因素是次生裂纹的长度。该结论对未来岩石破坏失稳的预测分析奠定了理论基础。

关键词：CT扫描试验；主裂纹；次生裂纹；荷载水平

改进的Picard法在非饱和土渗流中的应用研究

朱帅润1, 2，李绍红3，何  博1, 2，吴礼舟*1

（1. 重庆交通大学山区桥梁及隧道工程国家重点实验室，重庆 400074；2. 成都理工大学环境与土木工程学院，四川 成都 610059；3. 西南交通大学地质工程系，四川 成都 610031）

摘  要：Richards方程广泛应用于非饱和渗流的数值模拟以及其他相关领域。在数值求解中，可以采用有限体积法进行数值离散，进而采用Picard方法进行迭代求解。然而，为了获得可靠准确的数值解，通常均匀网格的空间步长是很小的，特别是在一些不利的数值条件下，比如降雨入渗于干燥土壤中，这往往使得迭代过程耗时，甚至不收敛。因此，结合Chebyshev形式的非均匀网格，提出了一种基于非均匀网格的两层网格校正法的改进Picard迭代方法（NTG-PI）。通过3个非饱和渗流算例，并与传统方法和解析解对比，对改进方法的数值精度、收敛率和加速效果进行了验证。结果表明，相对于传统的Picard方法和自适应松弛Picard方法，提出的方法NTG-PI可以在较少的离散节点数下获得较高的数值精度，以及较高的计算效率。该方法可以对非饱和渗流的数值模拟提供一定参考。

关键词：非饱和渗流；Picard迭代；数值精度；非均匀网格；两层网格校正方法

引入因子分析的结构面粗糙度RBF复合参数模型

尹  宏，王述红*，董卓然，侯钦宽

（东北大学资源与土木工程学院，辽宁 沈阳 110819）

摘  要：结构面粗糙度的表征是预测峰值剪切强度的基础性工作，单一参数无法全面反映结构面的形貌特征，而由各表征参数并列构成的指标系统是一个存在信息重叠的非线性系统，为此引入因子分析通过正向标准化实现参数降维可有效剥离交叉信息，同时将正向标准化的指标系统通过RBF神经网络结构实现非线性参数的线性映射，实际运行过程中选取6个反映结构面粗糙度的统计参数并建立JRC反算关系，构建76组训练样本和37组测试样本，建立了一个反映结构面形貌起伏高、起伏角、接触度的多指标复合参数模型，同时固定隐含层神经元的数目从而提高运算速度，通过实测数据计算相对误差和决定系数进行性能评价。利用样本数据和岩石结构面直剪实验验证了模型的预测精度。最后讨论了因子分析的适用性和可能的误差分析。

关键词：岩石；结构面；粗糙度；RBF神经网络；因子分析

磨料水射流冲击孔隙岩体的SPH模拟研究

周新超，马小晶*，廖翔云，齐思维，李宏煜

（新疆大学电气工程学院，新疆 乌鲁木齐 830047）

摘  要：针对磨料水射流冲击含孔隙岩体的动态过程，依据光滑粒子流体动力学（smoothed particle hydrodynamics, SPH）方法，将含磨料颗粒的水射流和具有孔隙的岩体离散为一系列的粒子，分别引入NULL型和H-J-C型本构关系描述磨料水射流和岩体的力学特性，建立了磨料水射流冲击孔隙岩体模型，通过模拟射流冲击岩体问题，并与已有研究结果进行对比验证了所建模型的有效性，在此基础上，着重对磨料水射流冲击含孔隙岩体的动态破损过程进行模拟研究，分析了岩体的孔隙特性和射流参数对岩体破损效果的影响。计算结果表明，孔隙的尺寸和分布情况会影响岩体破损坑的形状，孔隙度对岩体的破损程度影响较大，其他因素对岩体的破损效果具有不同程度的影响。研究结果可为工程中提高射流破岩效率提供理论依据。

关键词：光滑粒子流体动力学；磨料水射流；离散孔隙构建；填充物；随机分布位置 

考虑软土软化效应时单桩基础水平循环受荷的

有限元数值模拟

慕东霖1，田英辉2，王  乐1，肖  忠*1

(1. 天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津 300072；2. 墨尔本大学基础设施工程系，澳大利亚 墨尔本)

摘  要：海洋环境中的单桩基础受到风、波浪、海流等循环荷载长期作用，在循环荷载作用下桩和软土之间的接触面上的剪应力和桩周软土的剪切强度均会降低，从而影响桩基的承载特性。结合试验手段，通过界面剪切试验获得了Q235钢与天津滨海淤泥质软黏土之间的循环界面摩擦系数，通过动三轴试验获得了天津滨海淤泥质软黏土的循环软化参数，为量化桩土界面循环摩擦特性和桩周软土循环软化特性提供了一种参数获取方法。在此基础上，结合可考虑软土应变软化效应的软土本构模型，建立了不排水软基上单桩基础受水平循环荷载作用的有限元模型，研究了单桩在受到水平循环荷载作用下的桩头位移-反力响应与桩身截面弯矩的发展规律，并获得了循环荷载作用后桩周土体软化区域的发展规律。计算结果表明：随着循环振次的增加，桩基周围土体软化区域不断发展，高水平循环位移作用下土体软化区域沿深度发展程度高，对应桩身最大弯矩出现位置下移。

关键词：有限元数值分析；界面剪切试验；动三轴试验；单桩基础

基于分数阶黏弹性地基模型的群桩时效行为研究

艾智勇1,2，叶梓坤1,2，刘文杰1,2

(1. 同济大学地下建筑与工程系，上海 200092；2. 岩土及地下工程教育部重点实验室，上海 200092)

摘  要：基于有限单元法，将群桩划分为有限个2节点单元，从而构建了竖向受荷群桩的有限元求解方程；为了模拟饱和软黏土的流变特性，通过Laplace变换，推导了分数阶导数Merchant模型中的应力–应变关系；引入弹性-黏弹性对应原理，得到横观各向同性分数阶黏弹性饱和软土地基的边界元解答；考虑桩-土界面处的位移协调，将群桩有限元求解方程和地基边界元解答进行耦合，推导出群桩-土相互作用方程；再根据群桩承台的位移协调条件，求解得到群桩基础状态量的时变解答；基于以上理论，设计了数值算例，以验证方法的正确性，并分析了分数阶次对群桩时效行为的影响。

关键词：分数阶导数；黏弹性；横观各向同性；多层饱和软土地基；轴向受荷群桩；边界元-有限元耦合法

黏土在不同应力条件下的渗透过程分析

宋林辉1，王兴亚1，吴昊宇1，周克发2，梅国雄3

 (1. 南京工业大学数理科学学院，江苏 南京 211800；2. 南京水利科学研究院大坝安全与管理研究所，江苏 南京 210029；3. 广西大学土木建筑工程学院，广西 南宁 530004)

摘  要：渗透性是黏土的重要工程性质之一，通过渗透系数进行表征，其机理在于水在黏土中的渗透过程。采用研制的刚性壁固结渗透装置，开展9种应力条件下的黏土渗流试验，并运用荧光示踪技术定量分析试样不同位置处的过水率和流道率，以刻画黏土的渗透过程。试验结果表明，试样同一横截面上的过水率变化范围很大，分布很不均匀，水在渗流过程中容易出现优势流道，且优势流道的分布呈随机无规律性；受水力渗透固结的影响，不同横截面上的过水率和流道率也存在差异，靠近水体的土层的参数值最大，沿渗流方向呈递减趋势；黏土的过水率和流道率均随水力梯度的增加而增加、随固结压力的增加而减小，但就影响程度而言，水力梯度较固结压力更显著。

关键词：黏土；渗透过程；荧光示踪；过水率；流道率

基于岩石峰前起裂及峰后特征的脆性评价方法

高美奔1，2，李天斌*2，陈国庆2，孟陆波2，马春驰2，张  岩2，阴红宇2，钟雨奕2

(1. 西华大学应急学院，四川 成都 610039；2. 成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室，四川 成都 610059)

摘  要：现有研究表明岩石脆性与其内部微裂纹起裂、扩展有密切联系，但考虑岩石起裂特征的脆性评价指数并不多见，在对脆性理论以及起裂特征分析的基础上，提出了一种基于岩石峰前起裂及峰后特征的脆性评价方法。首先，结合George和Tarasov & Potvin等对脆性的描述和定义，从理论上分析了基于岩石峰前起裂及峰后特征脆性评价方法的可行性。其次，构建了表征岩石峰前脆性特征的分量Bi和表征岩石峰后脆性特征的分量Bii，并将两者之积作为表征峰前起裂和峰后应力跌落特征的脆性指数BI。最后，结合不同加载方式、围压以及岩性条件下花岗岩、砂岩和大理岩试验数据对其进行了验证。结果显示：围压5～35 MPa时，大理岩脆性与围压呈负相关关系；围压5 MPa时，三轴卸荷试验条件下花岗岩脆性比三轴压缩试验条件下大。花岗岩、砂岩、大理岩相应的脆性指数BI值分别为0.684，0.336，0.186，计算结果与试验结果吻合。提供了一种从起裂和应力跌落角度评价岩石脆性的新思路，对丰富室内岩石脆性分析与评价具有一定指导意义。

关键词：岩石力学；硬岩；起裂；脆性指数；峰后特征

上海地区软土旁压加卸载变形特性试验研究

张  晗1, 2, 4，杨石飞1, 4，王  琳*1, 2, 4，林天翔3, 4

(1. 上海勘察设计研究院（集团）有限公司博士后科研工作站，上海 200093；2. 同济大学地下建筑与工程系，上海 200092；3. 上海交通大学土木工程系，上海 200240；4. 上海岩土与地下空间综合测试工程技术研究中心，上海 200093)

摘  要：软土具有强度低、压缩性高的特点，在不同应力状态、应力路径下其变形呈现明显不同的非线性特征，研究软土的原位变形特性对各类地下工程土体变形的控制具有重要意义。通过对上海地区不同深度土体进行原位旁压加卸载试验，从加载及卸载两个维度对原位土体的变形特性进行描述。通过旁压加载试验结合室内小应变三轴试验，获取了土体剪切模量G随剪应变的变化规律；通过旁压卸载试验研究软土原位卸荷回弹变形特性，探讨了各层土不同卸载前载荷水平及卸载等级下，土体模量比Ev与卸载比R之间的内在关系。研究结果揭示了软土在加载情况下的刚度衰减规律及卸荷条件下影响刚度特性的关键因素，为控制地下空间开发中的土体变形问题提供借鉴。

关键词：软土；旁压加卸载试验；刚度衰减；卸载等级；卸载前载荷水平

饱和砂土坝基液化超重力振动台试验研究

杨凯文1，2，李俊超1，2，王  锋3，陈  涛4，汪玉冰*1，2，邹德高5，刘京茂5

（1. 浙江大学超重力研究中心，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. 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都 610072；4. 四川华能泸定水电有限公司，四川 成都 610041；5. 大连理工大学水利工程学院，辽宁 大连 116024）

摘  要：坝基作为水利水电工程重要基础设施的核心部分，其在地震作用下的动力响应和稳定性受到广泛关注。针对饱和砂土坝基的动力响应和液化规律，开展了两组超重力振动台试验，分析了饱和砂土地基在坝闸荷载作用下的地震响应规律。根据两组离心试验结果，地震作用下自由场地地基下层土体发生软化，上层土体发生液化喷砂，加速度放大系数和超静孔压比沿深度方向呈现先减小后增大的趋势；坝基在荷载边缘的土体中出现液化现象，加速度放大系数随深度逐渐减小而土体超静孔压比随深度逐渐增大。坝闸荷载能够增大坝基土体中的有效应力，减小超静孔压比。超静孔压消散后土体的密实度、刚度提高。最后，基于非线性有限元分析软件GEODYNA，对两组离心机试验进行了数值模拟，结果吻合较好。试验结果和数值模拟结果为饱和砂土坝基的设计与加固提供了依据。

关键词：坝基；液化；上覆荷载；地震响应；离心模拟