《岩土工程学报》2010年第3期摘要
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一种双重孔隙介质水–应力耦合模型及其有限元分析
张玉军，张维庆
(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)
摘 要：建立了一种双重孔隙介质水–应力耦合模型，其特点是可考虑裂隙的组数、间距、方向、连通率和刚度的变化的影响,并研制出相应的二维有限元程序。在假定裂隙的渗透性与裂隙间距无关的前提下，通过算例考察了不同的裂隙间距对双重介质岩体中的变形、主应力、孔隙水压力及裂隙水压力的作用，并与单重介质岩体的相应情况作了对比。结果显示：裂隙间距对双重介质岩体的位移影响很大，但对岩体主应力及孔隙与裂隙水压力的影响很小，岩体水压力主要取决于孔隙与裂隙的孔隙率与渗透系数。
关键词：双重孔隙介质；裂隙参数；水–应力耦合；模型；有限元分析
温州323 m超高层超长单桩与群桩基础实测沉降分析
张忠苗1，贺静漪1，张乾青1，曾亮春2
(1.浙江大学岩土工程研究所软弱土与环境土工教育部重点实验室，浙江 杭州 310058；2.上海建科监理有限公司，上海 200030)
摘 要：根据单桩静载试验和基础沉降实测资料表明：超长单桩在设计工作荷载作用下的桩顶沉降量St主要为桩身混凝土压缩量Ss，且侧阻力很大，端阻力发挥很小。超长单桩上部黏性土中桩侧摩阻力充分发挥所需的桩土极限相对位移约17～20 mm。当桩土相对位移大于该极限位移后，桩上部土层发生桩土滑移呈现侧阻软化现象。群桩基础的沉降随着施工荷载水平的增加而增大。其规律为：施工层数很低时（5层以下），主裙楼一体沉降；随着主楼施工层数（8层后）增加，主楼沉降增大，同时由于主楼的“促沉”作用会使得裙楼沉降得以延续；随着主楼施工层数（30层后）继续增加，由于主楼核心筒相对裙楼沉降较大引起的对裙楼的“牵拉作用”会使裙楼出现轻微上翘的现象，但由于总体沉降量较小，所以裙楼、主楼、主楼核心筒的角点和边点沉降值相差不大。群桩效应沉降比Rs随着荷载水平（施工层数）的增大而先增大后减小。
关键词：超高层；超长桩基础；桩身压缩；基础沉降；群桩效应沉降比
不同温度梯度两种应力路径冻结中砂应力–应变特性试验研究
周国庆1，2，赵晓东1，2，李生生3
（1.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221008；2.中国矿业大学建筑工程学院，江苏 徐州221116；3.天地科技股份有限公司北京中煤矿山工程有限公司，北京 100013）
摘 要：采用K0固结、负荷冻结、三轴压缩的试验方法，首次进行了4种不同温度梯度冻结中砂在加轴压（CTC）及减围压（RTC）两种路径下的三轴试验，获得了温度梯度和应力路径对冻结中砂应力–应变特性的影响。不同温度梯度及减围压试验的偏应力比–轴向应变关系曲线形态与传统均匀温度下冻结中砂加轴压试验结果类似，可用温度梯度的线性函数对双曲线模型进行修正后予以描述。但是不同温度梯度和两种应力路径条件下的应力应变特性存在很大差异，温度梯度状态和减围压应力路径对冻结中砂的应力–应变特性具有明显的“弱化效应”；温度梯度诱导了冻结中砂的非均质性，减小了模型的起始斜率，大大减低了抗变形能力；与加轴压应力路径相比，减围压应力路径试验的偏应力比大为降低，减围压应力路径（开挖过程）弱化了冻结中砂的强度。
关键词：温度梯度；冻结中砂；应力路径；应力–应变；弱化效应
(1.北京航空航天大学交通科学与工程学院，北京 100083；2.北京科技大学土木与环境学院，北京100083；3.中国矿业大学矿业工程学院，江苏 徐州 221008)
摘 要：针对目前对露井联采边坡稳定研究方法的局限性和不足，首先根据露井联采边坡稳定的特征，基于塑性力学上限定理的边坡稳定极限分析方法，建立了井工长壁开采沉陷岩体的机动位移场，对沉陷岩体利用塑性极限分析方法建立功能方程。其次，利用该方法对安太堡南侧排土场下井工开采导致地表沉陷岩体进行了研究，分析了井工开采产生的沉陷对周围岩体特别是边坡岩体沉陷稳定和边坡稳定的影响，提出了露井联采边界参数应以井工开采工作面与边坡台阶的垂直安全距离为依据确定，其井工矿工作面开切眼位置应以Y＝74160（与露天矿边坡水平距离为231 m）为界布置，才能保证其安全高度在105 m以上，实现安太堡南帮在露井联采下的安全稳定。
关键词：露井联采；塑性力学上限定理；沉陷岩体；边界参数；垂直安全高度
桐油和糯米汁改良土体防渗性和耐久性的研究
唐晓武1，王 艳1，林廷松2，林 捷3
(1.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；2.浙江大学建筑设计研究院岩土工程分院，浙江 杭州 310012；3.中国联合工程公司，浙江 杭州 310022)
摘 要：利用桐油防渗性好、易于氧化成膜的特性和糯米汁黏糊度高的特点，将桐油和糯米汁按适当比例添加到粉土、黏土和BS土（粉土中添加15%膨润土）中。改良后土体的平均渗透系数均大幅减小，达1～2个数量级，说明桐油和糯米汁对多种土类均有效。同时采用渗滤液和柴油进行渗透试验，渗透系数无明显变化，表明桐油形成的高分子膜比较稳定，没有被侵蚀或溶解；干湿循环作用后改良土的强度衰减得到减缓。总体而言，在合适配合比下，桐油和糯米汁能显著提高土体的防渗性和耐久性。
关键词：防渗；桐油；糯米汁；衬垫；干湿循环；耐久性
北京某公路沉陷变形地质灾害发育特征及成因分析
陈昌彦1，岳中琦2，陈爱新1，陈义军1，白朝旭1
（1.北京市勘察设计研究院有限公司，北京 100038；2.香港大学土木工程系，香港）
摘 要：修建于20世纪50年代的某国道k125～k129路段是北京的主要产煤区，地下发育数层可采煤层，公路两侧分布有许多正在开采或废弃的煤矿。自80年代后期以来该公路不断发生沉陷变形，其中k125+600～800路段变形最严重，最大垂向累加沉降变形量约4～4.5 m，侧向位移达2.0～2.5 m，严重威胁到公路的正常运营。以该路段为例，讨论采用地质调查、综合物探和适量地质钻探等综合方法探测和评价地下煤矿采空区对公路沉陷变形的影响，建立有效的综合物探解释标志，以推广应用于其它路段公路变形的探测和评价，为地质灾害治理提供依据。
关键词：公路沉陷变形；煤矿采空影响区；综合探测
粉喷桩复合地基工后沉降的现场研究
王 祥
（中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北 武汉 430063）
摘 要：通过采用粉喷桩复合地基处理工后沉降要求严格的高速铁路软土地基的现场试验，对粉喷桩复合地基处理软土地基的加固效果进行了系统的研究。试验表明，粉喷桩复合地基处理类似本试验段条件的高速铁路软土地基可以在较短工期内满足5 cm工后沉降的要求。无论是硬壳层还是淤泥质黏土层，粉喷桩复合地基的单位压缩值比塑料排水板排水固结法地基要小的多，黏土层的压缩模量得到了明显的提高。设置了碎石垫层后，粉喷桩桩体并无明显的向柔性基础刺入的现象发生，且垫层的设置达到了均化基底应力及调整差异沉降的目的。实测的孔隙水压力和沉降分析表明，与天然地基相比，粉喷桩复合地基的固结速率得到了较为明显的提高。位于地基不同位置的桩土应力比在不同时间不同荷载作用下是不同的，荷载稳定后的桩土应力比平均值为5.0。
关键词：高速铁路；粉喷桩复合地基；工后沉降；软土地基处理
PIV技术在大型振动台模型试验中的应用
刘 君，刘福海，孔宪京，李永胜
(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：PIV（Particle image velocimetry）技术在流场试验和土体静力变形试验中已经得到了广泛应用，并取得了良好的测试分析效果。但在大型振动台模型试验中的应用还未见发表。结合边坡稳定大型振动台模型试验，对PIV技术在大型振动台模型试验中的应用进行了探索，并对边坡失稳的判别准则进行了分析。分别采用SONY高清数码摄像机、MVC高分辨率摄像头和CANON数码单反相机进行图片采集。结果发现高清数码相机所采集的照片能够为PIV技术提供较好的支持。图片分析结果表明：PIV测量技术能较好地测定大型振动台模型试验中观察面内任意点在任意时刻的位移，可以获得丰富的边坡变形直至破坏的完整过程，从而可以深入地研究地震作用下边坡变形发展、应变局部化形成及其与边坡破坏过程的关系。通过对位移时程曲线的分析表明，位移曲线曲率判别法能较准确判别边坡失稳时刻。
关键词：PIV；大型振动台；模型试验；边坡稳定；变形
新型聚氨酯堵水注浆材料的研究及应用
冯志强，康红普
（1.煤炭科学研究总院开采设计分院，北京 100013；2.天地科技股份有限公司开采设计事业部，北京 100013）
摘 要：为了对富含水、淋水状态下破碎煤岩体进行有效的化学加固，研制出新型聚氨酯堵水材料，在破碎煤岩体大范围淋水条件下，可以正常反应，凝胶时间1～10 min（可调），一次封堵裂隙水量达到95%以上；对含水破碎煤岩体具有良好的加固性能，对煤岩含水裂隙面黏结强度超过1 MPa、结石体抗压强度大于8 MPa。该材料填补了矿井大范围淋水条件下破碎煤岩体堵水与加固一次完成的技术空白，并通过在现场的应用过程中得到了验证。
关键词：聚氨酯；注浆；破碎煤岩体
斜坡地基极限承载力上限解计算与分析
尉学勇1，2，王晓谋1，怀 超2
（1.长安大学公路学院，陕西西安 710064；2.西安中交公路岩土工程有限责任公司，陕西西安 710075）
摘 要：基于极限平衡法和极限分析法理论，建立了一个新的能考虑坡后土体坡度影响的斜坡地基承载力计算模式，推导出一个上限解公式，并与有限元方法和其他上限解计算结果进行了比较分析。分析结果表明，所得结果与斜坡地基极限承载力的真实解较为接近，能较好地反映实际的斜坡地基的承载力。此外，编制斜坡地基坡后土体发挥系数的计算程序，分析了斜坡地基内摩擦角、基础下侧土体坡度、基础上侧土体坡度、相对坡顶距及基础相对埋深等因素对斜坡地基极限承载力上限解的影响，得到了不同情况下斜坡地基的承载力系数和坡后土体的发挥系数。研究成果可用于斜坡地基的理论分析，为斜坡地基的设计提供依据。
关键词：斜坡地基；承载力；极限平衡；极限分析；发挥系数
开挖条件下抗拔桩承载力的离心模型试验
郦建俊1，2，黄茂松1，3，王卫东4，陈 峥5
（1.同济大学地下建筑与工程系，上海 200092；2.上海建科工程项目管理有限公司，上海 200032；3.同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室，上海 200092；4.华东建筑设计研究院，上海 200002；5.华东电力设计院，上海 200063）
摘 要：深开挖条件下抗拔桩的承载力问题正受到越来越多的岩土工程师和科研人员的重视，对这个问题的理论研究也正在逐步开展，但由于实际工程情况限制，往往工程现场无法进行原位试桩，对理论研究成果也就无法直接进行验证。基于此，采用室内离心模型试验来代替现场原位试验，通过开挖前后抗拔单桩的离心模型试验全面的考察开挖前后抗拔桩的承载力变化特性，分析开挖前与开挖后抗拔桩在竖向上拔荷载作用下的Q–s曲线、桩身轴力以及极限承载力，然后分别利用文献中的数值分析方法和极限平衡简化分析方法建立合理的模型模拟分析离心试验，并将理论方法计算结果和离心模型试验结果进行对比，以此来验证数值分析方法和极限平衡简化分析方法的合理性。
关键词：抗拔桩；深层开挖；承载力；离心模型试验
杨 璐1，孙满利1，黄建华2，曾 涛1，高 燕1
(1.西北大学文博学院，陕西西安 710069；2.秦始皇兵马俑博物馆陶质彩绘文物保护重点科研基地，陕西西安 710600)
摘 要：为了研究交河故城保护灌浆加固材料，在不同水灰比PS-C浆液实际灌浆过程中，对不同裂隙的渗透能力及灌注效果做了初步探讨。在实验室模拟灌浆墙体的基础上，依据实际施工条件分别配置了不同水灰比的PS-C浆液，并对其灌浆过程中的灌浆压力及灌注效果进行检测，通过对检测数据的比较分析，得出了现场施工中不同裂隙宽度对浆液水灰比的选择依据。对大于1 cm宽度的裂隙应使用0.6水灰比的浆液；对介于0.75～1.0 cm的裂隙应使用0.65水灰比的浆液；当裂隙宽度在0.5～0.75 cm时应使用0.7水灰比的浆液，而当裂隙小于0.5 cm时应使用0.75水灰比的浆液。
关键词：PS-C；交河故城；可灌性；文物保护
基于高精度微震监测的特厚煤层综放面支架围岩关系
孔令海1，姜福兴1，刘 杰2，王存文1
（1.北京科技大学土木与环境工程学院，北京 100083；2.大同煤矿集团大唐塔山煤矿，山西 大同 037003）
摘 要：基于高精度微地震监测技术，结合岩石力学理论、矿山压力理论和现场宏观现象，对特厚煤层综放工作面的岩层运动与支架载荷关系进行了研究。研究结果表明，正常情况下，特厚煤层综放工作面的基本载荷来源于厚度大于10 m的顶煤、厚度约30 m的下位直接顶和部分厚度为20 m左右的上位直接顶；冲击载荷来源于老顶的断裂冲击，老顶在工作面前方断裂并强迫其下位岩层断裂，从而在支架上形成冲击载荷，这也是特厚煤层综放工作面设计支架支撑能力13000 kN/架但被压死的主要原因。指出了特厚煤层综放工作面支架选型的方向是：支架的基本支撑能力能够承担顶煤和部分直接顶的作用力，通过缩小支架控顶距、加大支架可缩量等措施，可减小冲击对支架的影响。
关键词：高精度微地震监测技术；特厚煤层；综放开采；顶板结构；支架围岩关系
基底宽度对承载力系数Nγ的影响分析
杜佐龙1，2，黄茂松1，2，秦会来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：在地基极限承载力计算中，基底宽度对极限承载力产生重要影响。在通用的条形基础承载力计算公式中，Nc和Nq已有真解，此两项与基底宽度无关；而Nγ目前还没有准确的统一解，因此基底宽度对极限承载力的影响就转化为其对Nγ的影响，目前研究涉及到这一点的还不多基于M采用基极限承载力的两种计算方强单独作用方法和共同作用方法ohr-Coulomb准则，对不同基底粗糙程度和不同剪胀角情况下的基底宽度对γ–c–φ土地基Nγ的影响进行了弹塑性有限元分析，计算结果与经典的极限平衡法和极限分析法以及多块体上限解的对比证明了本文方法的合理性和有效性。分析结果表明：相比于粗糙基础，基底宽度对光滑基础的Nγ影响更大；相比于关联流动法则，考虑非关联流动法则时基底宽度对Nγ影响更大，剪胀角越小，影响承载力计算中，基底宽度对极限承载力产生重要影响。通用的承载力公式中，Nc和Nq已有真解，此两项与基底宽度无关；而Nγ目前还没有准确的统一解，基底宽度对极限承载力的影响就转化为其对Nγ的影响，目前研究涉及到这一点的还不多采用基极限承载力的两种计算方强单独作用方法和共同作用方法ohr-Coulomb准则，不同基底粗糙程度和不同剪胀角情况下的基底宽度对γ–c–φ土Nγ的影响进行了有限元分析，计算结果与经典的极限平衡法和极限分析法的对比证明了本文方法的合理性和有效性
关键词：刚性条形基础；地基极限承载力系数；基底宽度单独作；基底共同作单独作；共同作
基于最小势能原理的土钉支护结构位移解析解
王广冰1，张远芳1*，高 盟2，3，高广运3
(1.新疆农业大学水利与土木工程学院，新疆 乌鲁木齐 830052；2.山东科技大学土木建筑工程学院岩土力学研究所，山东 青岛 266510；3.同济大学地下建筑与工程系，上海 200092)
摘 要：土钉支护是一种经济便捷的基坑支护方式。以往的土钉支护结构的设计中，多以强度为控制指标，而很少考虑支护结构的变形。通过对土钉面层受力分析，建立了其势能方程。基于最小势能原理推求了土钉支护基坑水平位移的闭合形式解。通过工程算例，将结果分别与实测数据和数值解进行了对比。结果表明：此解析解是合理可行的，可以满足工程需要。
关键词：基坑；土钉支护；最小势能原理；闭合形式解
输运性质受固结过程影响的污染物输运模型
黄 璐，赵成刚，张雪东，刘 艳
(北京交通大学岩土工程系，北京 100044)
摘 要：由于污染物的堆积和上部覆盖层自重的作用，污染物填埋场中的防渗层会发生固结，并由此产生压缩变形。固结过程可诱发污染物的对流输运，同时也会引起土层体积和结构的变化从而改变其固有的输运性质。考虑了固结过程对土层中污染物的输运过程和输运系数这两种情况的影响，建立了土层非线性固结过程与污染物对流–扩散输运过程耦合的模型。采用Crank-Nicolson有限差分法求解了此非线性模型在单面排水条件下的一维输运问题。编制了相应的matlab程序，利用这一程序进行了计算，并对计算结果进行了分析和比较。
关键词：孔隙率；污染物输运；固结；非线性；有限差分法
废弃轮胎橡胶颗粒轻质混合土强度特性试验研究
辛 凌1，2，刘汉龙1，2，沈 扬1，2，何 稼1，2
(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.河海大学岩土工程科学研究所，江苏 南京 210098)
摘 要：废弃轮胎橡胶颗粒轻质混合土（RST轻质土）是一种由原料土、废弃轮胎橡胶颗粒、水泥和水混合而成的新型轻质填筑材料。它不仅可以减小资源浪费和环境污染，还具有轻质高强的优点，可以改善填土的工程性质。为了研究其抗剪强度特性，对不同配合比的废弃轮胎橡胶颗粒轻质混合土，进行常规三轴固结不排水剪切试验，得出了固结不排水剪破坏形态及应力应变曲线、孔压应变曲线形态。结果表明随着橡胶颗粒含量的增加，RST轻质土的应力应变曲线从软化型向硬化型过渡。试验还得出了材料配比对固结不排水剪切试验下RST轻质土的抗剪强度、抗剪强度指标及孔隙水压力系数的影响规律，并从强度机理和土体骨架结构的角度分别解释了材料配比影响抗剪强度指标和孔隙水压力系数的原因，结果表明RST轻质土的强度可以用灰土比进行线性拟合。研究成果可作为进一步研究这种新材料本构关系的依据。
关键词：轻质混合土；废弃轮胎；水泥土；橡胶颗粒；固结不排水剪切试验
小净距隧道夹岩力学特征分析
章慧健，仇文革，冯冀蒙
(西南交通大学土木工程学院，四川 成都 610031)
摘 要：以深圳地铁3号线老街站—晒布路站区间盾构隧道为背景，针对小净距双孔盾构隧道中间夹岩的复杂三维受力状态，引入基于Mohr-Coulomb剪切屈服准则与拉伸屈服准则的屈服接近度函数，采用数值模拟计算和离心模型试验相结合的手段，对上下重叠和水平并行两类小净距隧道中间夹岩力学特征进行了深入研究。研究结果表明，无论是重叠还是并行隧道，其夹岩的中间部分屈服接近度值均大于两侧部分，即中间比两侧相对稳定，但两者的原因侧重点不同，前者侧重于减小应力圆“半径”，而后者主要是通过应力圆“圆心”外移来相对改善夹岩中间部分的受力状态；对于城市浅埋隧道，在同等静力学条件下，上下重叠隧道夹岩的受力优于水平并行隧道。计算结果可为今后类似工程的设计、超前注浆孔的合理布置提供指导。
关键词：重叠隧道；并行隧道；中间夹岩；屈服接近度；应力圆
土壤冻结水热耦合有限容积模拟研究
周 扬，周国庆
(中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室，建筑工程学院，江苏 徐州 221008)
摘 要：针对土壤一维冻结水热耦合模型的数值模拟，指出现有计算存在收敛性差、引入不必要条件等问题，基于有限容积法，建立了一种全隐计算格式。详细介绍了时间步长选择、特殊节点离散等问题，模拟了石英粉及张掖壤土试样的冻结过程，温度场及水分场的计算值与实验值基本吻合。研究表明：已冻土区水分迁移弱，水分重分布主要发生于未冻土区至冻结锋面，且冻结锋面推进速度对水分迁移影响较大，较显著的水分积累出现在冻结锋面推进缓慢时；试样的导湿能力差异导致对计算参数冰阻抗因子敏感程度不同，石英粉试样导湿能力强，对阻抗因子敏感。忽略水流条件下，水热耦合模型简化后，得到了温度场的等效热容模型，该模型更符合土壤介质的特点，适用于计算低含水率土壤的冻结温度场，而当土壤含水率高，水分流动剧烈时，还应考虑水分迁移对温度场的影响。
关键词：冻土；水热耦合；有限容积法；温度场；等效热容
数字照相量测在大型洞群模型试验中的应用研究
张乾兵，朱维申，孙林锋，郑文华
(山东大学岩土与结构工程研究中心，山东 济南 250061)
摘 要：地质力学模型试验和数值模拟方法是研究深埋、高地应力条件下大型地下洞室群围岩稳定性状况的重要方法。以双江口水电站地下洞群模型试验为研究对象，为解决洞周边墙关键点微小位移的量测问题，通过在洞周表面布置人工量测标志点和全程数字图像采集，应用PhotoInfor图像分析软件系统对洞室拱顶及边墙收敛位移进行了计算分析。获得了洞室加载与开挖过程中位移的变化过程与规律曲线。同时，利用FLAC3D软件模拟了洞群围岩的稳定性状况。研究结果表明：在大型洞群模型实验中，数字照相量测能够识别0.02 mm以下的微小位移；数值计算结果与照相量测结果规律基本吻合；数字照相量测弥补了三维模型试验中传统预埋量测仪器而破坏模型整体性的缺点，能够广泛应用在岩土工程试验之中。
关键词：地质力学模型试验；位移量测；数字照相量测；数值模拟
基坑施工对运营地铁隧道的变形影响及控制研究
高广运1，高 盟1，2，杨成斌3，余志松4
(1.同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室，上海 200092；2.山东科技大学土木建筑工程学院岩土力学研究所，山东 青岛 266510；3.合肥工业大学建筑设计研究院，安徽 合肥 230009；4.上海隧道工程股份有限公司，上海 200082)
摘 要：以上海某邻近地铁隧道的基坑工程为背景，运用FLAC-3D软件建立三维数值分析模型，对基坑施工进行全过程动态模拟。结果表明：计算结果与工程监测数据基本吻合，邻近地铁隧道单侧基坑开挖可引起隧道结构的不对称变形。为保护邻近隧道，提出并采用了坑外二次加固的施工新工艺，首次指出地基加固体和地下结构物作为异质体对邻近基坑开挖产生的位移传递具有阻断作用。并对不同的施工方案进行数值模拟，对比分析表明，对紧贴基坑地下连续墙的土体进行二次加固及结构逆筑施工，可有效控制相邻隧道变形。
关键词：地铁隧道；开挖；二次加固；变形控制；屏障作用
粗粒土非线性剪胀模型研究
程展林1，姜景山1，2，3，丁红顺1，左永振1
（1.长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室，湖北武汉 430010；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；3.河海大学岩土工程科学研究所，江苏 南京 210098）
摘 要：粗粒土具有明显的剪胀剪缩性，为非虎克材料。对8种颗粒材料进行了11组三轴试验，将体应变分为球应力和偏应力引起的体应变两部分，并假定弹性变形泊松比为常数，对实测体应变两部分大小进行了分离。假定三轴试验的轴向应变和剪应力引起的体应变服从Rowe剪胀方程，分析表明，对任一种颗粒材料而言，Rowe剪胀方程参数Kf的归一性良好，即不同应力状态下参数Kf均近似为一个常数。在此基础上，基于邓肯–张模型和Rowe剪胀方程，建立了体变模量KP、剪胀模量Kq、剪切模量G三参量与应力状态的关系，初步提出了一种新的非线性剪胀模型。该模型可视为邓肯–张模型的改进型模型。经验证，该模型能比较准确地描述各种颗粒材料的体变过程，是一种物理概念明确，简单实用的非线性剪胀模型。
关键词：应力应变关系；剪胀性；邓肯–张模型；Rowe剪胀方程；粗粒土；土石坝
缓倾角岩质陡坡后退演化的力学机制
陈洪凯1，2，唐红梅1，2，王林峰1，鲜学福2
(1.重庆交通大学岩土工程研究所，重庆 400074；2.西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室（重庆大学），重庆 400040)
摘 要：岩质陡坡后退演化是一个复杂的地质力学过程及动力地貌过程，也是山区危岩、崩塌灾害的形成机制，符合岩质边坡链式演化规律。针对单一危岩块，将危岩主控结构面类比为Ⅰ型裂纹，引入广义Kelvin蠕变模型，建立了考虑危岩蠕变效应的危岩断裂应力强度因子计算方法；针对缓倾角岩质陡坡，运用工程力学方法建立了陡坡上各危岩块所受荷载的计算方法；联合危岩主控结构面蠕变断裂应力强度因子和岩石断裂韧度，建立了危岩块崩落判据。实例分析表明，建立的岩质陡坡后退力学分析方法与实际情况基本一致。
关键词：动力地貌学；力学机制；后退演化；岩质陡坡；断裂力学
土体劈裂注浆过程的细观模拟研究
孙 锋1，张顶立1，陈铁林1，张晓平2
（1.北京交通大学隧道及地下工程教育部工程研究中心，北京 100044；2.中国科学院地质与地球物理研究所工程地质力学重点研究实验室，北京 100029）
摘 要：基于散体介质理论的颗粒流分析方法，运用其内置的Fish语言定义流体域，建立了流动方程和压力方程。同时，针对具有凝聚力的致密土体，引入颗粒接触黏结模型，建立能反映颗粒体与流体域耦合作用的土体注浆颗粒流模型。在此基础上，通过数值仿真试验，对土体劈裂注浆过程进行细观模拟研究，分别对比了不同注浆压力和不同土体性质下浆体压力扩散及劈裂缝的发生、发展规律。模拟结果表明：注浆压力是影响土体改性效果的主要因素，但实际应用中注浆压力的确定，应以浆脉网络的形成为标志，合理控制最大压力。一定注浆压力下，土体颗粒的粒径比，颗粒间的摩擦系数及颗粒之间的黏结强度等细观参数对土体注浆后的宏观力学行为有比较明显的影响。这些结论与土体劈裂注浆现场试验及理论分析相吻合，验证了颗粒流模拟土体劈裂注浆过程的可行性，对注浆机理有了更深入的理解，研究成果对从微观领域研究注浆理论奠定了基础。
关键词：细观模拟；颗粒流；接触黏结模型；流固耦合；劈裂注浆
地裂缝活动对跨越裂缝带地铁隧道的影响分析
邓龙胜1，范 文1，2，3，闫芙蓉1，熊 炜1
（1.长安大学地质工程与测绘工程学院，陕西西安 710054；2.西部地质资源与地质工程教育部重点实验室，陕西西安 710054；3.国土资源部岩土工程开放研究实验室，陕西西安 710054）
摘 要：根据西安地裂缝的分布特征与活动方式，结合西安地铁二号线的实际情况，建立地质模型。通过数值计算，分析了地裂缝环境下隧道的变形和受力，并据此来研究穿越地裂缝隧道的设防范围、重点设防位置；研究了地裂缝环境下围岩压力的分布特征，为隧道受力模型的简化提供依据。由分析结果可见，地裂缝环境下隧道变形和受力的主要设防范围为上盘距离地裂缝40 m至下盘距离裂缝30 m共70 m范围；隧道纵向受力的最危险位置为裂缝两侧15～20 m处，隧道受剪最危险范围为裂缝两侧各15 m之内；在上盘地裂缝影响范围内隧道顶部的竖向围岩压力远远大于底部竖向围岩压力，此时可以忽略隧道底部土体的竖向作用力，将结构当作一根以沉降变形区两端为支撑的简支梁构件，采用极限平衡理论求解作用于隧道顶部的竖向围岩压力，并据此进行纵向抗弯设计。
关键词：地裂缝；地铁隧道；设防范围；围岩压力；极限平衡原理
迎坡条件下盾构隧道开挖面极限支护力计算与分析
雷明锋，彭立敏，施成华，赵 丹
（中南大学土木建筑学院，湖南 长沙 410075）
摘 要：开挖面的稳定性是盾构隧道施工技术的关键。针对目前考虑坡度因素的盾构隧道开挖面极限支护力计算尚未见到报道的现状，基于筒仓理论，采用极限平衡分析法，引入线路坡度角，建立了迎坡施工条件下，盾构隧道开挖面极限支护力的计算模型，推导了相应的计算公式，并进行了实例分析，结果表明：该方法具有很好的可靠性，可用于同类工程的设计与施工。在此基础上，进一步计算得到了不同坡度时的盾构隧道开挖面极限支护力的大小，探讨了线路坡度对开挖面极限支护力大小的影响，主要得出了以下结论：开挖面极限支护力随线路坡度增大而呈线性显著增大；而开挖面前方土体破裂角随线路坡度增大反而线性减小，且两者之和可视为一常数。可见，线路坡度的存在对开挖面支护力的影响较大，不能简单地等同为平坡条件，设计、施工过程中应予以充分考虑。
关键词：盾构隧道；极限支护力；线路坡度；筒仓理论；极限平衡分析法
