级配对珊瑚砂颗粒破碎与变形特性的影响

蔡正银，陈元义*，朱  洵，唐  译

(南京水利科学研究院岩土工程研究所，江苏 南京 210024)

摘  要：珊瑚砂具有典型的颗粒破碎特征，而破碎导致的粒径变化对珊瑚砂力学特性有显著的影响。为探究初始级配和围压对珊瑚砂颗粒破碎及变形特性的影响，选择4种不同初始颗粒级配的试样在4种不同围压下进行了三轴固结排水剪切试验。研究结果表明：在小围压下，剪切过程中不同级配的珊瑚砂试样的应力应变关系均表现出应变软化现象，体变曲线呈现出非常明显的剪胀，而且粒组的颗粒粒径越细，峰值强度越大，体积应变也越大。随着围压的增加，粗颗粒级配砂样表现为应变硬化。研究发现对于某一级配，随着围压的增加加剧了珊瑚砂颗粒破碎的发生，两者之间存在显著的幂函数关系。通过引入级配参数β，建立了颗粒破碎率Br与级配和围压之间的关系表达式。研究还发现在e-(p'/pa)ξ平面内，不同级配的珊瑚砂试样临界状态线为相互平行的直线，其截距eГ与初始孔隙比eic、级配参数β之间存在显著的线性关系，并据此建立了考虑级配影响的珊瑚砂临界状态方程。

关键词：珊瑚砂；颗粒级配；临界状态；颗粒破碎；本构模型

关于持水特性曲线研究的几个问题

陈正汉1，苗强强*2，郭  楠3，程  香1

(1. 陆军勤务学院军事设施系，重庆 401311； 2. 西北民族大学土木工程学院，甘肃 兰州 730000；3. 兰州理工大学土木工程学院，甘肃 兰州 730050)

摘  要：对持水特性当前的研究中存在的3个问题进行了分析讨论，指出持水特性是非饱和土的本构关系之一，它不能代替其他本构关系；用研究本构关系的观点、理论和方法探索持水特性可提升研究水平；不同类别、不同地区土的持水特性曲线形态差异很大，用现有文献中的任一经验公式都难以描述，用试验方法确定具体对象的持水特性曲线是有效可靠途径；通过改进测试吸力技术和试验方法可以显著缩短测定持水特性曲线的历时；工程中经常遇到的填土、黄土、膨胀土、红黏土等在工作环境下的实际吸力不超过1500 kPa，而对土的变形和强度影响比较显著的吸力范围就更窄，没有必要花费很长的时间去测定全吸力范围的完整持水特性曲线。

关键词：持水特性曲线；力学定位；节省时间的测定SWCC的方法；合理吸力范围

自然条件下隧道衬砌浅层钢筋锈蚀的热效应与红外检测方法

刘学增1，杨学良1，杨芝璐2, 3，李  振1，杨子硕1

(1. 同济大学土木工程学院，上海 200092；2. 上海同岩土木工程科技股份有限公司，上海 200092；3. 上海地下基础设施安全检测与养护装备工程技术研究中心，上海 200092)

摘  要：隧道随着服役年限增加，衬砌渗漏水、开裂等病害已成常态，由此造成的钢筋锈蚀逐渐显现，钢筋锈蚀一定程度后将引起衬砌剥离剥落，因此，及时发现钢筋锈蚀程度及位置尤为重要。通过室内试验和数值模拟研究了自然温差条件下钢筋锈蚀衬砌的热传导规律，分析了衬砌内外温差、钢筋锈蚀程度对衬砌内表面温度分布的影响规律，探索了红外热成像技术检测衬砌浅层钢筋锈蚀的可行性和适用条件。结果表明：①衬砌内外温差1.0℃～11.9℃时红外检测具有可行性，冬季时衬砌内外温差可满足条件；钢筋锈蚀率为6.51%，19.02%和23.16%时红外检测所需的最小温差为3.8℃，1.8℃和1.4℃。②衬砌钢筋锈蚀率（ρ）与二次衬砌内表面温差（T1）、二次衬砌内外温差（T2）的关系式为。衬砌内外温差为3～30℃时可检测的钢筋锈蚀率为9.78%～1.18%。③通过衬砌内外温差而产生的热传导效应，依据衬砌内表面温度分布可以综合判断钢筋锈蚀位置与锈蚀程度，为隧道衬砌浅层钢筋锈蚀提供了新的快速检测方法。

关键词：隧道衬砌；钢筋锈蚀；红外检测；室内试验；数值分析

盐碱演化环境下高压实GMZ膨润土膨胀变形特性

陈永贵1, 2，刘  聪2，马  婧2，孙  曌2，叶为民1, 2，王  琼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. 同济大学土木工程学院地下建筑与工程系，上海 200092)

摘  要：高放射性废物深地质处置库中，混凝土材料在地下水和辐射热的长期耦合作用下，不断衰解生成高碱性物质，进而影响高压实膨润土的膨胀变形特性，危及处置库运行安全。针对中国北山处置场地下水特征对缓冲/回填材料高压实高庙子（GMZ）膨润土变形特性的影响，分别配制北山地下水(BSW)、早期混凝土衰解液（YCW）和后期混凝土衰解液（ECW），开展了盐碱演化环境下高压实GMZ膨润土的一维膨胀变形试验，获取了初试干密度（1.50，1.60，1.70，1.80 g/cm3）和上覆荷载（0.1，0.2，0.4 MPa）对膨润土变形的影响规律。结果表明：随着BSW、YCW和ECW 3种溶液相继入渗，高压实膨润土的稳定膨胀变形率不断增加，但增加值逐渐减小；当YCW和ECW入渗时，稳定膨胀变形率的增加值随干密度增加而减小，随荷载增大而减小。基于压汞试验结果，阐明了盐碱演化环境下高压实膨润土持续膨胀的微观机理。研究成果可为中国处置库缓冲/回填材料的选择和工程屏障设计提供依据。

关键词：GMZ膨润土；膨胀变形；盐碱演化环境；干密度；上覆荷载

入场飞灰重金属协同处置及环境风险评价研究

冯世进1, 2，李浩东1，曹剑锋3，刘宗辉4，张晓磊*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；3. 广西新发展交通集团有限公司，广西 南宁 530029；4. 广西大学土木建筑工程学院，广西 南宁530004)

摘  要：针对中国南方某地区富含Pb和Cd的垃圾焚烧飞灰，采用水泥与螯合剂进行固化/稳定化处置，分析水泥掺量和养护龄期对Cu、Zn、Pb、Cd离子浸出浓度的影响，结合微观形貌、化学组分及重金属形态分布进行重金属固化机理探究，比较了水泥固化与水泥-螯合剂协同处置的效果并提出优化方案，最后基于3种环境风险评估方法对处置前后的飞灰进行环境风险评价。试验结果表明：10%水泥掺入时大部分重金属处置效率可超过80%，且随着水泥掺量和养护龄期的增加，由于水铝钙石的固化作用，浸出浓度逐渐减小；采用水泥/螯合剂协同处置相比单一水泥固化能够减小10%的水泥用量，从而增加单位体积的飞灰处置量。经过水泥固化后，飞灰重金属的环境风险均有降低，水泥掺量分别为10%，20%，30%和40%时，飞灰重金属综合毒性指数风险值（STI）相比原灰减小10.2%，21.4%，41.8%和53.2%。结合本文数据和文献调研，框定了STI大于0.06时为高风险区的阈值，可较为广泛地应用于飞灰重金属处置的效果评价。

关键词：飞灰；水泥固化；浸出毒性；危废填埋场；风险评估

2021年漾濞6.4级近断层宽频地震动模拟：一种改进的FK方法

巴振宁1, 2，刘  悦1, 2，赵靖轩1, 2，张郁山3，梁建文1, 2

(1. 中国地震局地震工程综合模拟与城乡抗震韧性重点实验室（天津大学），天津 300350；2. 滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室，天津 300350；3. 中国地震灾害防御中心，北京 100029)

摘  要：将基于物理的地震动模拟从现有已实现的1～2 Hz分辨率拓展到工程结构敏感的5～10 Hz更高频率，是现代地震工程近断层地震动模拟的重要发展方向。建立一种改进的频率波数域（FK）方法，结合GP14.3混合震源模型，实现了0～10 Hz的近断层地震动高效模拟。方法建立修正动力刚度矩阵法求解理论格林函数，有效解决了一维地壳速度结构传播高频地震波的问题；有限断层面上低频确定性成分及高频随机成分的合理结合，有效解决了断层破裂过程辐射出高频地震波的问题。将方法应用于2021年5月21日云南漾濞6.4级浅源破坏地震模拟，通过与8个台站（涵盖了近场、中场和远场）强震记录及相应反应谱的比较显示，模拟结果与强震记录的波形、持时、幅值均吻合良好，与反应谱在各频段上均表现良好的一致性，很好地验证了该方法及模型的适用性及模拟频率带宽的可靠性。最后，模拟了漾濞地区100 km×100 km范围内的地面运动场，给出了地面运动峰值分布和波场快照，提出了与震中距相关的PGA和PGV经验衰减公式，获得了地震动频谱特征衰减规律。结果表明：①2021年漾濞6.4级地震呈现明显近断层地震集中性效应和破裂方向性效应；②近场20 km范围内，地震动峰值衰减较快，PGA最大衰减93.1%、PGV最大衰减83.3%；③近场范围内频谱成分主要包含0～10 Hz的宽频成分，震中距超过20 km后频率成分主要集中在0～4 Hz范围内。

关键词：宽频地震动模拟；近断层地震动模拟；频率波数域方法；混合震源模型；漾濞地震

深部不同断面巷道分区破裂形态与围岩结构控制

许  磊1 ,2, 郭  帅1, Davide Elmo*3, 刘洪林4, 洪紫杰1, 肖同强5

(1. 河南理工大学土木工程学院，河南 焦作 454000；2. 河南省地下工程与灾变防控重点实验室（河南理工大学），河南 焦作 454000；3. 英属哥伦比亚大学NBK矿业工程学院，温哥华 V6T 1Z4；4. 新疆大学地质与矿业工程学院，新疆 乌鲁木齐830046；5. 河南理工大学能源科学与工程学院，河南 焦作 454000)

摘  要：采用理论分析、现场实测、模拟分析的方法，研究了各向等压条件下等效开挖矩形、直墙半圆拱和圆形断面分区破裂形态及围岩稳定结构。结论：3个断面分区破裂形态不同，矩形断面分区破裂呈“”状分布，直墙半圆拱断面分区破裂呈多层的“”状分布，圆形断面分区破裂呈“花瓣”状分布；三个断面位移特征相似，位移等值线浅部呈正立的“鸡蛋壳”形，深部呈“碗”形；支承压力在主破裂面处降低，在最外层主破裂面头部集中，在破裂面之间完整岩层处升高，呈分区集中，“波谷—波峰—波谷”震荡增高的特征向外传播；理想正方形破裂面弦长有（n=1，2，3，4）关系；浅部围岩分区破裂形成后，相当于深部围岩的伪开挖，3个断面均存在多层“”形围岩承载结构。巷道稳定原理就是促进多层承载结构相互依存，共同承载。具体措施：加密、加粗、加长锚杆（索）支护结构，建立浅部与深部多层承载结构相互联系，在浅部形成稳定锚固体促进深部围岩稳定，主破裂面精准注浆修复围岩破裂面和限制主破裂面滑移。

关键词：分区破裂；围岩结构；深部巷道；破裂形态

基于微结构量化的含渐变带天然黄土渗透各向异性研究——以延安新区Q1黄土为例

包  含1，尹晓晴1，兰恒星2, 3, 4，晏长根1，马扬帆1，张科科1，彭建兵2, 4

（1.   长安大学公路学院，陕西 西安 710064；2. 长安大学地质工程与测绘学院，陕西 西安 710054；3. 中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室，北京 100101；4. 自然资源部生态地质与灾害防控重点实验室，陕西 西安 710054)

摘  要：为研究含渐变带天然黄土的渗透各向异性特征，以含黄土层（L19）、古土壤层（S18）以及两者之间渐变带（S18Z）的早更新世（Q1）黄土为例，获取了各土层在0°，45°，90°方向的饱和渗透系数，并计算了相应的孔隙度nm、形状系数F、形态分维数D、概率熵Hm等微观结构参数，分析了微观结构参数对渗透系数的影响。结果表明：①除概率熵外，孔隙和颗粒的微观结构参数均具有各向异性特征，渐变带土层的微观结构特征与相邻土层存在显著差异；②各土层沿沉积方向渗透系数均最大、渗透能力随渗流时间衰减最快，沿垂直沉积方向渗透系数均最小、渗透能力衰减最慢；③微观结构参数对各土层渗透系数的影响程度均表现为nm>F（孔隙）>F（颗粒）>D（孔隙）＞D（颗粒）＞ Hm（孔隙）≈Hm（颗粒），其中孔隙度对渗透性能的贡献约可达到30%；④渐变带土层的渗透性能最差，水分易在渐变带发生累积，导致含水率提高，弱化土体力学性质，需要重点关注。

关键词：Q1黄土；渐变带；渗透系数；各向异性；微观结构

高温后花岗岩断裂特性及热裂纹演化规律研究

黄彦华1, 2，陶  然1，陈  笑3，罗一鸣1，韩媛媛1

(1. 中国矿业大学力学与土木工程学院，江苏 徐州 221116；2. 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室，江苏 徐州 221116；3. 中国矿业大学电气工程学院，江苏 徐州 221116)

摘  要：在深部地热能开发中高温岩体会经历不同速率降温过程，研究高温作用后岩石力学行为对深部地下工程具有重要意义。然而，不同冷却方式下高温花岗岩断裂特性演化规律及作用机制尚不明晰。基于此，进行了不同冷却方式下花岗岩半圆盘试样三点弯曲试验，分析了高温后花岗岩荷载-位移曲线、断裂韧度以及破裂特征，探讨了微裂纹分布及矿物含量演化规律。试验结果表明：①随着温度的升高，花岗岩断裂韧度呈减小趋势，遇水冷却方式下断裂韧度低于自然降温条件；②三点弯曲作用下花岗岩半圆盘试样裂纹首先萌生于切槽尖端，逐渐向加载点方向扩展并将岩样劈裂。随着温度的升高，花岗岩试样的断裂痕迹曲折程度、与中心线之间的距离有所增大；③随着温度的升高，花岗岩矿物成分未明显变化，基于图像处理技术获得的微裂纹密度逐渐上升，遇水冷却方式下微裂纹密度大于自然降温方式，表明高温引起的微观结构劣化降低了花岗岩断裂韧度。

关键词：岩石力学；花岗岩；高温；断裂韧度；图像处理

土压平衡盾构渣土浆液配比优化研究

张  箭1，金俊杰2，丰土根*1，刘江涛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. 国网江苏省电力有限公司常州供电分公司，江苏 常州 213000；3. 中铁（上海）投资集团有限公司，上海 200126)

摘  要：粉质黏土是城市浅覆盾构隧道工程中常见渣土，如何实现渣土的就地资源再利用是盾构领域亟待解决的问题。以南京地铁7号线某粉质黏土地层盾构掘进段为工程背景，采用X射线衍射技术及室内试验等手段，结合SPSS多元回归分析及Matlab多目标规划工具，开展符合现场要求的渣土浆液配比优化研究，探讨粉质黏土替代壁后注浆浆液膨润土的可行性，结合现场实际，研究浆液性能及注浆参数等对渣土浆液渗透阶段扩散规律的影响。研究结果表明：通过配比优化，粉质黏土可替代膨润土制备满足现场施工要求的渣土注浆浆液；性能最优配比渣土浆液在7 d和28 d强度、泌水率和28 d结石体收缩率方面有优势，具备较好的胶结强度、结石效果和稳定性，可节省10.0%的成本；成本最优配比浆液比原配比浆液性能更优，且可节省20.2%的成本。相较于原配比浆液，采用性能最优配比浆液时要适当的减小注入率，采用成本最优配比浆液时要适当的增加注入率。

关键词：盾构隧道；同步注浆；粉质黏土；多目标规划；扩散机理

突发高压渗流作用下黄土地铁隧道水压阶跃效应分析

邱军领，秦祎文，赖金星*，王  强，唐琨杰

(长安大学公路学院，陕西 西安 710064)

摘  要：高压水源外泄具有突发性、快速性和释能效应，诱发的黄土围岩灾变性态及隧道结构劣化影响要比静力入渗作用更严重。为揭示高压渗流作用下黄土围岩水压阶跃效应的传递特征、诱因及其对隧道结构受力的影响规律，通过开展相似模型试验，对黄土围岩渗流性态的时空演化及隧道力学响应进行研究。研究表明：突发高压渗流过程依次经历了黄土局部湿陷侵蚀→产生隐伏空腔→形成优势通道→围岩水压及结构内力阶跃波动→渗流趋于稳定；局部湿陷势释放和优势运移通道的孕育发展是围岩水压及结构受力阶跃波动的主要原因；在不同水源位置下，起拱线以下衬砌内力变化均显著大于上部结构，且拱底位置受力影响最大，其中在上部水源时轴力的最大阶跃增幅为324 kN，在下部水源时弯矩的最大阶跃增幅为84 kN·m；优势运移通道下侧围岩区域所受影响最大，在不同水源位置下衬砌内力影响程度表现为上部水源＞下部水源＞侧部水源。

关键词：地铁隧道；黄土地层；高压渗流；阶跃效应；力学响应

压缩荷载下饱和硬岩软化特性与机制研究

朱  俊1, 2，邓建辉*2，陈  菲3，黄弈茗2

（1．中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所，中国科学院山地灾害与地表过程重点实验室，四川 成都 610041；2. 四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室，四川 成都 610065；3. 成都大学建筑与土木工程学院，四川 成都 610106)

摘  要：环境中的水与岩石的相互作用易导致岩石物理力学性能劣化，即岩石水软化现象。目前，饱和硬岩的水软化特性研究尚不完善，明确各种水岩作用机制的存在条件和作用程度仍是一项挑战性的任务。以不同矿物成分和微结构的典型硬岩（宝兴大理岩、锦屏大理岩、灰岩）为研究对象，进行干燥、饱和状态下3种硬岩的单轴压缩试验和声发射试验，分析硬岩压缩强度、弹性模量、破裂形态等力学特性和声发射波形信号主频统计特征，并探讨了水岩作用机制之孔隙水压力的存在条件和作用程度。结果表明：硬岩饱和后，单轴抗压强度和弹性模量均减小，张拉裂纹和张拉破坏面增多。硬岩破坏的声发射信号表现为明显的、与岩石类型和含水状态无关的双主频特征。硬岩饱和后，声发射高主频带波形信号明显减少，低主频带波形信号显著增加。孔隙水压力是3种饱和硬岩性能劣化的主导因素，其作用强弱与声发射低主频信号多少存在对应关系，且取决于岩石的矿物成分和孔隙结构。

关键词：岩石力学；力学特性；水岩作用机制；声发射；主频

基于耐震时程分析法的高效地下结构地震易损性分析

甄立斌1，史跃波2，钟紫蓝*2，杜修力2，罗文林1

(1. 北京市勘察设计研究院有限公司，北京 100038；2. 北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室，北京 100124)

摘  要：为研究基于耐震时程分析法对地铁车站进行高效地震易损性分析的可行性，选取III类工程场地中典型两层三跨地铁车站作为研究对象进行地震易损性分析。为反映所构造的耐震时程曲线具有所选天然地震记录的离散特性，借鉴IDA分析中分位数回归统计方法，分别以所选实际天然地震记录反应谱的16%，50%，84%分位值作为目标反应谱，各自构造3条人工耐震时程曲线作为有限元模型输入，并基于耐震时程分析结果与IDA结果绘制各级性能水准下的地铁车站地震易损性曲线。结果表明：在III类工程场地中两种方法计算得到的地下结构各级性能水准地震易损性曲线吻合良好。因此，考虑输入耐震时程曲线离散特性的耐震时程分析法能够显著降低地下结构进行地震易损性分析过程中的非线性动力时程计算次数，并保证较高的计算精度；同时也验证了基于地震记录反应谱的分位值构造一系列具有离散特性耐震时程曲线进行易损性分析的思路是可行的。

关键词：耐震时程分析法；地铁车站；地震易损性；离散性；反应谱分位值

改性水泥土墙隔离重金属污染的服役时间分析研究

刘宜昭1, 2，陆  阳1, 3，刘松玉*1, 2

（1. 东南大学岩土工程研究所，江苏 南京 210096；2. 东南大学江苏省城市地下工程与环境安全重点实验室，江苏 南京 210096；3. 深圳市大鹏新区住房和建设局，广东 深圳 518000）

摘  要：为探究改性水泥土墙隔离（水泥∶高炉矿渣∶膨润土=8%∶8%∶4%）在重金属铅、锌污染下的服役性能及其影响因素，通过土柱试验测定了铅、锌离子通过改性水泥系隔离墙的运移参数特征；采用Van Genuchten解分析了渗流速度、水动力弥散系数和阻滞因子等因素对击穿时间的影响，给出了不同墙厚和水头下隔离墙的服役时间以及满足临时和长期服役条件下的墙厚取值；并基于Van Genuchten解析解，采用数值方法得到了改性水泥隔离墙设计厚度及服役时间的简化计算公式。研究结果表明：重金属锌运移通过改性水泥土的速度快于铅，且随重金属浓度增加，水动力弥散系数增大，而阻滞因子降低。当渗流速度高于10-11 m/s时击穿时间主要由渗流速度控制，反之击穿时间则由水动力弥散系数和阻滞因子控制。改性水泥系隔离墙厚度为0.6 m时可满足5 a内的对锌、铅的阻隔要求；墙厚大于1.2 m可满足50 a的服役要求。服役时间与墙厚平方及阻滞因子成正比，与水动力弥散系数成反比关系。

关键词：水泥土；隔离墙；重金属；运移参数；击穿时间

地下结构地震破坏的大比尺循环推覆加载模型试验方法及其验证

杨  靖1，庄海洋*1, 2，王  伟1，张广宇1，陈  苏3

(1. 南京工业大学岩土工程研究所，江苏 南京 210009；2. 华东交通大学土木建筑学院，江西 南昌 330013；3. 北京工业大学建筑工程学院，北京 100022)

摘  要：目前振动台模型试验很难真实模拟地下结构的地震破坏特征及其发展过程，以大开地铁车站结构为原型，考虑周围土压力等效，基于单层地下结构抗震性能的层间位移角划分体系，确定了以位移控制的循环加载曲线，设计并开展了1∶7的大比尺模型结构推覆试验，并与数值模拟结果进行了对比。结果表明：车站结构中柱端部会先于结构的其他构件出现裂缝，发生先拉后压破坏，随着中柱承载能力的下降，结构内力开始重新分配，上覆土压逐渐向侧墙转移，进而导致顶板端部和侧墙顶底端裂缝开始发展，最终结构整体失去承载能力。与数值模拟结果相比，设计的大比尺地下结构地震破坏推覆加载试验能够准确模拟单层地下车站结构的地震破坏过程。同时，与已有的单层地下车站抗震性能水平研究结果对比，进一步验证了新模型试验方法能够合理再现单层地下结构抗震性能水平。

关键词：地铁地下车站结构；循环加载推覆试验；数值模拟；抗震性能水平；地震破坏

冻融循环作用下砂岩的力学特性及细观损伤本构模型研究

肖  鹏1,2，陈有亮*2，杜  曦3，王苏然4

（1. 东南大学交通学院岩土工程研究所，江苏 南京 210096；2. 上海理工大学环境与建筑学院土木工程系，上海 200093；3. 新南威尔士大学土木与环境工程学院，悉尼 2052；4. 同济大学地下建筑与工程系，上海 200093）

摘  要：针对寒区岩体工程中岩石的冻融问题，选取砂岩为试样，通过进行室内冻融循环试验、扫描电子显微镜观测和三轴压缩试验对砂岩质量损失、微观结构和力学特性进行了分析。然后基于Lemaitre应变等效假设理论，通过引入能够反映岩石冻融破坏过程中的细观冻融损伤变量和力损伤变量来描述岩石材料的劣化程度及损伤演化规律，并采用连续损伤力学理论，建立了冻融与围压耦合作用下岩石的损伤演化方程及细观损伤本构模型。采用理论推导的方法得出所需的模型参数表达式，最后利用冻融岩石的三轴压缩试验数据对该模型的合理性和准确性进行了验证。将试验曲线的峰值点与模型理论曲线的峰值点进行对比，结果表明两者吻合度较好，该损伤本构模型能够较好地反映岩石三轴压缩过程的应力-应变峰值特性，验证了该模型及模型参数确定方法的合理性与可靠性。该模型拓展了岩石在冻融与围压耦合作用下的损伤模型，进一步的揭示了岩石在冻融与围压耦合作用下的损伤机制和破坏规律。

关键词：冻融循环；力学特性；细观冻融损伤变量；SMP准则；损伤演化；本构模型

考虑筋材蠕变-温度耦合效应的加筋土挡墙变形分析

韩华欣，肖成志*，丁鲁强，崔飞龙，王子寒

（河北工业大学土木与交通学院，天津 300401）

摘  要：基于既有土工合成材料筋材蠕变试验结果及蠕变特性分析，构建一种考虑蠕变-温度耦合效应的筋材本构模型，并利用二维瞬态热传导方程，建立计算加筋土挡墙温度的有限差分公式，进而确定加筋土挡墙温度并结合筋材本构模型计算面板水平位移和筋材最大应变，综合分析了初始温度、温度幅值、筋材层间距、墙顶超载、填土内摩擦角和导热率等因素对挡墙水平位移和筋材应变的影响。计算结果表明：挡墙竣工后初次环境温度升温过程使面板水平位移和筋材最大应变增加明显，后续温度周期性变化时挡墙变形增长缓慢；挡墙初始温度越高，其初期变形增加明显，而增加温度幅值导致面板长期变形量增加明显；增加墙顶超载、筋材层间距或减小填土摩擦角，导致相同时间内面板水平变形增加明显；填土导热率对面板水平位移和筋材最大应变的影响较小；环境温度周期性变化下，3 a内挡墙最大水平位移dmax与墙高H比值dmax/H变化范围在0.9%～1.5%；筋材最大应变靠近面板且最大值接近10%的限值，实践中应重点关注靠近面板的筋材长期性能变化对加筋土挡墙变形和稳定性影响。

关键词：加筋土挡墙；土工合成材料；蠕变-耦合效应；本构模型；变形

火星探测器着陆试验场地研造

蒋明镜2, 3, 1，石安宁1，奚邦禄4，黄  伟5，吕  雷1

(1. 天津大学建筑工程学院土木工程系，天津 300072；2. 苏州科技大学土木工程学院，江苏 苏州 215009；3. 同济大学土木工程学院地下建筑与工程系，上海 200092；4. 合肥工业大学土木与水利工程学院，安徽 合肥 230009；5. 北京空间机电研究所，北京 100076)

摘  要：火星距地球遥远，通信延迟约为20 min，且表面地形复杂，遍布岩石及斜坡等障碍物，探测器着陆需自主完成一系列动作，不可控因素多，难度大。为确保火星探测器安全着陆，采用“材料学+地貌学+岩土力学”多学科交叉的方法来模拟火星地表重要特性，在此基础上为保证场地建设及使用经济合理、保护环境和试验工况的快速布置等需求，采用“区域组合+移固组合”的方法对试验场地进行研究并建造。随后分别对该着陆试验场地貌区和着陆区进行激光、微波特性和承载力特性相关测试。测试结果表明：试验场整体布局合理，各区域可拆卸设备质轻易搬运，便于快速进行不同试验工况设置；地貌区激光和微波反射及散射特性与着陆区的基本物理力学特性等相关测试结果与真实火星表面目标值吻合程度较好；本试验场地已为“天问一号”相关避障和着陆测试提供服务，助力“天问一号”成功登陆火星乌托邦平原预选着陆区。

关键词：火星；火星地貌；TJ-M1模拟火星壤；物理力学特性；着陆试验场研造

安康机场罗家河膨胀土高填方沉降变形特征研究

安  鹏1，张  杰1，倪万魁*1，马新超1，胡兴群2，张昌波2

（1. 长安大学地质工程与测绘学院，陕西 西安 710064；2. 陕西佳维空间地理信息科技有限公司，陕西 安康 725000）

摘  要：安康机场罗家河高填方是国内罕见的膨胀土填方体。通过表面与底部涵洞沉降监测，对其沉降变形特征进行了研究。结果表明，膨胀土高填方次固结阶段的表面沉降受降水影响显著，出现反复膨胀变形，最大膨胀速率为0.485 mm/d；建立了考虑填方厚度与沉降时间的膨胀土高填方工后沉降预测模型，模型参数u可表征挖填交界面处地基沉降在此处产生的拖拽效应引起的沉降量，模型计算值与实测值平均相对误差为12.17%，该模型可为地质条件与填筑材料类似工程的工后沉降预测所借鉴；依据填方体胀缩变形可将其分为8个阶段，胀缩变形阶段均与时段降水量关系密切，其中缓升段Ⅶ时段降水量为644 mm，对应的膨胀量达44 mm；该膨胀土填方体总体表现为膨胀，而非其他岩土填筑体的压缩变形。

关键词：膨胀土；高填方；现场监测；地基沉降；沉降预测模型

人工制备互层土的静三轴剪切力学特性研究

申志福，徐琪尔，朱玲裕，王志华，高洪梅*

(南京工业大学交通运输工程学院，江苏 南京 210009)

摘  要：互层土是一种广泛分布的特殊土体，目前对其基本力学特性的认识仍不充分。采用人工制备的粉质黏土与粉砂互层土，通过固结不排水三轴试验对其基本力学特性进行研究，重点分析了层厚比对互层土不排水剪切应力-应变、孔压、抗剪强度及破坏形态的影响规律。研究表明，互层土的力学性质介于两单层土（正常固结粉质黏土与中密粉砂）的力学特性之间，但并非二者的某种简单组合，而是受粉质黏土层与粉砂层的层厚比影响；随着互层土中粉质黏土层厚的增加，其应力-应变曲线由软化型变为硬化型，孔压发展由负孔压转变为正孔压，应变局部化（剪切带）破坏模式受到抑制，粉质黏土层的控制作用逐渐增强。

关键词：互层土；粉质黏土；粉砂；应力-应变关系；抗剪强度；破坏模式

基于各向等压压缩和土的收缩试验预测脱湿路径下的土水特征曲线

叶云雪1, 2，徐  帆3，刘小文*4, 吴珺华1, 2, 丁鲁强5

（1. 南昌航空大学土木建筑学院，江西 南昌 330063；2. 水利水运工程教育部重点实验室，重庆 400074；3. 江西应用科技学院建筑工程学院，江西 南昌 330100；4. 南昌大学建筑工程学院，江西 南昌 330031；5. 河北工业大学土木与交通学院，天津 300401）

摘  要：由于土水特性试验需要专门的仪器且耗时，所以土水特征曲线在工程设计中的应用尚未普及。以粉质砂土、黏性土和膨胀土为研究对象，通过开展室内饱和土的各向等压压缩和土的收缩试验，提出一个预测脱湿路径下低吸力范围内SWCC的简单方法。研究结果表明：基于有效应力与变形的统一关系，可以构建饱和土和非饱和土之间的联系；针对不同初始干密度下土的收缩特征曲线，利用曲率公式并结合所提均值法，可定量获得残余含水率；利用所提方法预测的低吸力范围SWCC与试验数据具有良好的一致性。该研究结果可以确保在进行必要的常规饱和土试验时，能够间接获得非饱和水力参数。

关键词：非饱和土；各向等压压缩；收缩；土水特征曲线；预测

粗粒土抗剪强度的缩尺效应规律试验研究

蒋明杰1, 2，吉恩跃3，王天成1, 2，栗书亚*1, 2，朱俊高4，梅国雄1, 2

(1. 广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室，广西 南宁 530004；2. 广西大学广西防灾减灾与工程安全重点实验室，广西 南宁 530004；3. 南京水利科学研究院岩土工程研究所，江苏 南京 210024；4.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)

摘  要：抗剪强度是评价土体稳定性的重要指标，研究缩尺效应对粗粒土抗剪强度的影响，对高土石坝工程土体强度估算有重要的理论意义和应用价值。根据前人的研究，颗粒最大粒径dmax和级配结构两部分变化是导致缩尺后试样存在缩尺效应的主要原因，其中级配结构可由级配面积S作为特征参数表示。通过改变试样的dmax和S，设计了24组不同级配试样，利用大型直剪仪对各组试样进行直剪试验，从而定量研究颗粒最大粒径和级配结构对粗粒土抗剪强度的影响规律。研究结果表明：粗粒土的抗剪强度指标黏聚力c和内摩擦角φ均表现出随着dmax增大而增大的规律，且c和φ均与dmax呈对数函数关系；黏聚力c和内摩擦角φ随着S的减小而增大，到达某一特定值后呈略微减小的趋势，并根据相应试验数据分别建立c和φ与S的关系式。最后，基于试验结果建立了考虑缩尺效应的粗粒土抗剪强度的预测模型，并用相关文献试验数据验证了该模型对不同类型粗粒土的适用性。

关键词：粗粒土；缩尺效应；抗剪强度；颗粒最大粒径；级配结构

考虑岩块定向性的汶马高速公路千枚岩堆积体渗透特性试验研究

曾彩云，赵晓彦*，万宇豪，李  晋

（西南交通大学地质工程系，四川 成都 610031）

摘  要：汶马高速沿线千枚岩堆积体广泛发育，考虑到千枚岩具有明显的扁平状几何特征，其在堆积体中的空间分布大多具备一定程度的定向性，导致千枚岩堆积体的渗透特性与均质堆积体存在差异。将扁平状岩块的最大面积岩面与水平面的夹角定义为岩块定向角，将堆积体中具有定向性岩块的质量占岩块总质量的比率定义为岩块定向率，采用自制的大尺度渗透仪分别研究了定向角和定向率对千枚岩堆积体渗透特性的影响。试验结果表明：随着定向角的增大，其渗透系数增大，临界水力梯度减小，而破坏水力梯度呈现“减小—增大—缓慢减小”的阶段性演化趋势；随着定向率的增大，其渗透系数增大，临界、破坏水力梯度均减小。研究成果可为千枚岩堆积体的渗透变形研究及水力特性评价提供参考。

关键词：千枚岩堆积体；定向角；定向率；渗透特性

黄土丘陵区边坡动力响应及震陷变形分析方法

张  彬1，邵  帅*1, 2，邵生俊1, 2，魏军政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. 中铁第一勘察设计院集团有限公司，陕西 西安 710043)

摘  要：黄土丘陵区易发生震陷型边坡失稳。通过动力离心模型试验和有限差分非线性动力分析方法研究地震时黄土边坡的动力响应及变形机制，探究了地震作用下概化黄土边坡的加速度及位移响应，提出了基于动单剪试验条件下黄土震陷系数经验公式及黄土场地震陷量估算方法，并应用于黄土边坡震陷变形计算。结果表明：黄土边坡对地震荷载具有放大效应，加速度放大系数沿高程呈非线性增大，且坡面动力放大效应大于坡体内部；边坡的震陷量与土层厚度关系密切，土层震陷系数随高程呈对数式增加；地震作用下黄土边坡的破坏形式是水平滑移变形与竖向震陷变形双向耦合的结果，震陷变形表现显著，边坡向临空面滑动，坡顶张拉裂隙和坡面错位裂隙大量发育，震陷沉降不均导致坡面形成错位阶梯。

关键词：黄土边坡；动力离心模型试验；数值模拟；震陷

生物炭对不同土体干缩开裂特性的影响及其机理研究

王  翔，顾  凯*，张玉萍，卢  宇，唐朝生，沈征涛，施  斌

（南京大学地球科学与工程学院，江苏 南京 210023）

摘  要：自然界许多土体失水干缩后常发育裂隙，引起各类工程地质问题，在土中掺入生物炭可以有效改变土体干缩开裂特性。本研究重点针对下蜀土、红黏土两种特殊土体，探究了不同掺量木质生物炭（0，0.01，0.03，0.05，0.1 kg/kg）对土体干缩开裂特征的影响，并结合微观结构分析及液塑限试验结果，阐明了影响机理。结果表明：①生物炭对于不同土体的影响有显著区别。生物炭能够加快下蜀土裂隙发育初期的速度，但会降低后期裂隙发育速度并抑制开裂；抑制效果随着掺量的增加而增强，裂隙比最高可下降32.2%。生物炭显著促进红黏土的裂隙发育，且促进效果随着生物炭掺量的增加而愈加明显，裂隙比最高可上升80.4%。②生物炭通过两种方式影响土体干缩开裂，一方面是作为非塑性材料占据土体可收缩空间；另一方面是影响土体颗粒的水化膜厚度进而影响土体膨胀。不同生物炭改性土体的开裂特性的不同取决于两种作用方式的相对强弱。

关键词：生物炭；干缩开裂；微观结构；图像处理