非饱和土抗剪强度有效应力参数的分析与检验

陈正汉¹，郭  楠^*2，秦  冰¹，郭剑峰¹，张  昭³，杨校辉²

（1. 中国人民解放军联勤保障部队工程大学，重庆 400041；2. 兰州理工大学，甘肃 兰州 730050；3. 西安理工大学，陕西 西安 710048）

摘  要：为了搞清非饱和土抗剪强度有效应力参数的影响因素和定量检验其合理性，对国内外264个控制吸力的非饱和土三轴剪切试验和102个直剪试验资料进行了深入系统的分析，详细研究了在常见吸力范围内（0～1500 kPa）强度有效应力参数的量值大小和影响因素，对4种有效应力参数做了定量检验和明确评价。研究结果发现：当吸力为25～400 kPa时，占试验总数26.5%以上的三轴试验的抗剪强度有效应力参数值超过1（最大值为2.63），突破了其最大值为1的限制，并非偶然现象，其原因是有效应力方法把吸力对非饱和土抗剪强度的影响单纯地归结为摩擦方面而忽略了对黏聚力的影响所致；当吸力为25～450 kPa时，有15.5%以上的三轴试验和23.5%以上的直剪试验的强度有效应力参数值为0～0.35，远低于1，即低吸力下的有效应力参数值不一定高，亦非偶然现象，其机理与原状土的结构性及内摩擦角随吸力提高而增大有关；以与试验得到的强度有效应力参数的相对误差不超过±10%为合格标准，试样破坏时的饱和度、有效饱和度及文献中建议的2种有效应力参数经验公式（包括Khalili建议的公式）的计算值都与试验得到的有效应力参数值相差甚远，合格率均小于20%，严重高估/低估了吸力对非饱和土抗剪强度的贡献，似不宜充当非饱和土的有效应力参数；土因具有黏塑性、压硬性、剪胀性和结构性，其强度有效应力参数与土类、吸力、净围压（或竖向净应力）和应力路径有关，没有明确的规律可循，用考虑上述因素影响的控制吸力的非饱和土三轴排水剪切试验或直剪试验进行测定是目前可行的方法。

关键词：非饱和土的有效应力参数；影响因素；分析与检验；非饱和土三轴剪切试验；非饱和土直剪试验

基于丝状真菌生长的砂土加固技术研究

苟乐宇¹，张先伟^*1，王  港^{1, 2}，严  蕾^{1, 2}，朱华亮^{1, 2}

（1. 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程安全全国重点实验室，湖北 武汉 430071；2. 中国科学院大学，北京 100049）

摘  要：极端天气频发导致浅层土体侵蚀加剧，严重威胁沿海与岛礁地区工程结构的稳定性与安全性。本文提出一种基于丝状真菌和麦麸的砂土加固技术，通过单因素与响应面法优化菌丝生长条件，并利用不排水剪切试验、崩解试验和浸出毒性测试评估加固土的力学特性、水稳定性及环境影响。试验发现，温度在养护初期对菌丝生长具有显著影响，营养液浓度在后期作用更为突出，而含水率在整个养护周期内均表现出显著影响。基于满意度函数方法，确定菌丝加固土的最优养护条件为温度25℃、含水率10%、营养液浓度10 mg/L。与未加固试样相比，菌丝加固土的峰值强度与弹性模量的最大提升幅度分别为78.8%和369.2%。加固土的水稳性显著提升，浸泡14 d的崩解率为零，且浸出液对环境影响较小。试验结果验证了基于丝状真菌生长的砂土加固技术在浅层土体加固和岸坡防护等工程中具备应用潜力。

关键词：真菌；响应面法；微生物加固技术；崩解；抗侵蚀能力

散体材料局部化失稳的细观力学机理分析

王肖肖，刘  洋^*，于鹏强，宝音贺西格

（北京科技大学土木工程系，北京 100083）

摘  要：基于离散单元法，在二阶功理论框架下对散粒体在剪切过程中的稳定性演化规律开展研究。以细观loop结构为基本分析单元，构建细观尺度下的二阶功指标，重点揭示剪切带内、外区域的稳定特征及不同类型loop单元对局部与整体稳定性的贡献。研究表明：密实试样在剪切带初步形成的应力峰值状态出现宏观负二阶功，标志试样由稳定状态向不稳定状态发生分岔。随着剪切过程推进，剪切带内细观单元的不稳定性显著增强，局部失稳现象逐步集中，表现出明显的空间局部化特征；而剪切带外区域整体维持较高稳定性。剪切带内区域的二阶功消失规律与试样整体具有较高的一致性，说明试样整体的潜在不稳定性主要受剪切带内区域的局部不稳定性所控制。此外，剪切带内各类loop单元稳定性差异显著，其中3-cycle单元稳定性较高，4-cycle、5-cycle及高阶6+-cycle单元更易失稳，尤其当高阶不稳定单元协同发展时，易引发局部失稳并导致整体结构破坏。

关键词：散粒介质；局部化失稳；多尺度二阶功；剪切带；细观loop结构；离散元法

深部硐室塑性区围岩软化特性分析

郭  纬¹，王明洋^1, 2，李  杰¹，陈昊祥^*3

（1. 中国人民解放军陆军工程大学爆炸冲击防灾减灾全国重点实验室，江苏 南京 210007；2. 南京理工大学机械工程学院，江苏 南京 210094；3. 北京建筑大学土木与交通工程学院，北京 100044）

摘  要：岩体介质的非线性和非均匀性表现在任意尺度上，基于连续性假设建立的几何方程以及本构方程难以适用于工程岩体的峰后变形与破坏过程，考虑到连续介质力学求解工程围岩应力与变形问题时所存在的现实短板，仅利用边界条件与平衡方程，以平均近似数学方法描述了围岩软化区内的应力分布，估算了圆形硐室塑性软化区的初始半径，并反演出了峰后内摩擦角的软化规律，结果表明软化规律可通过Boltzmann函数较好地描述；利用质量守恒定律对围岩变形进行了分析，研究结果可为深部地下工程长期稳定支护设计提供理论依据。

关键词：深部岩体；峰后软化；剪切破坏；泰勒级数展开

囊袋扩张-电渗法软黏土加固及变形控制试验研究

孟凡衍^{1, 2, 3}，唐垚峰^{1, 2, 3}，赵  荣^{1, 2, 3}，陈  曈^{1, 2, 3}，陈仁朋^{1, 2, 3}

（1. 湖南大学地下空间先进技术研究中心，湖南 长沙 410082；2. 湖南大学土木工程学院，湖南 长沙 410082；3. 湖南大学建筑安全与节能教育部重点实验室，湖南 长沙 410082）

摘  要：软黏土地层注浆加固会引起超孔压和土体结构破坏，导致土体强度提升有限且注浆后产生较大固结沉降。本文提出“囊袋扩张-电渗法”软土地基加固新方法：通过囊袋膨胀控制浆液无序流动，同步电渗实时快速消散囊袋扩张引起的超孔压并加固土体，进而提高地基加固效果，降低加固后地基固结沉降。为探究“囊袋扩张-电渗法”加固机理及变形控制效果，开展了两个不同含砂量的淤泥夹砂地层加固室内模型试验，获取了地表竖向位移、地层超孔压及压缩模量。研究发现，电渗作用能有效消散囊袋扩张引发的超孔压；土体含砂率越低，注浆产生的超孔压越大，电渗消散效果也越显著。在囊袋扩张与电渗协同作用下，地表竖向位移呈现小而均匀的特征。此外，两者联合作用可显著提升土体刚度，土体压缩模量最高提高至初始值的2.3倍，距离注浆区域越近加固效果越显著。

关键词：囊袋扩张；电渗；地基加固；超孔压

基于实验室随钻参数的围岩应力智能反演方法

王明年^{1, 2}，彭  鑫^{1, 2}，易文豪³，童建军^{*1, 2}，黄丙旭^{1, 2}，沈红霖^{1, 2}，钟  浩^{1, 2}，于  丽^{1, 2}

（1. 西南交通大学极端环境岩土和隧道工程智能建养全国重点实验室，四川 成都 610031；2. 西南交通大学土木工程学院，四川 成都 610031；3. 重庆交通大学未来土木科技研究院，重庆 400074）

摘  要：为突破钻爆法隧道施工过程中地应力实时获取难题，研制了冲击回转式随钻参数高精度同步采集装备与三向可控应力加载平台，开展12组不同围岩应力状态的钻进试验，系统揭示随钻参数与地应力、地应力与波速之间的响应规律。在此基础上，构建6000条多工况五维随钻特征-波速样本库，设计Bagging决策树集成模型，实现三向波速智能预测，并依托声弹性理论反演主应力大小；同时提出基于波速椭球回归的主应力方向解析算法。结果表明：三向波速模型预测准确率84.44%～88.21%，利用预测波速反演的主应力大小与加载值吻合良好；波速椭球法解析的最大主应力方向误差≤0.1°，其余主应力方向误差≤18.3°。研究成果为隧道围岩应力场的快速、智能化解析提供了新思路，可为高地应力隧道围岩应力分析提供方法参考。

关键词：随钻参数；高精度同步采集装备；三向可控应力加载平台；Bagging决策树；钻进试验；地应力智能解析方法

气温变化对填埋场浅层垃圾土体积变形特性影响研究

李玉萍¹，吴小林¹，施建勇^*1，曹梦雪¹，陈嘉瑞¹，章  涛²，舒  实¹，吴  珣¹

（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. 南昌航空大学土木建筑学院，江西 南昌 330063）

摘  要：城市生活垃圾填埋场浅层垃圾土温度受大气温度影响发生周期性变化，温度循环对浅层垃圾土体积变形特性影响尚不清楚，不利于填埋场长期稳定运营和土地资源二次开发利用。垃圾土温控三轴试验结果发现，温度循环导致垃圾土产生远高于黏土的弹塑性体积变形，垃圾土累积塑性体积应变随着温度循环次数的增加而增加，并逐渐趋于稳定；温度循环对垃圾土体积变形特性的影响与应力水平和垃圾土龄期有关，应力水平越低，体积应变越大，垃圾土龄期越高，体积应变越小，老垃圾土在温度循环作用影响下依然产生了较大的体积变形，不可忽略。基于垃圾土温控三轴试验结果，推导了垃圾土热弹塑性压缩指数λ_T和热弹性压缩指数κ_T的确定方法，提出了基于垃圾土λ_T和κ_T的热弹塑性体变计算模型，模型综合考虑了温度循环次数、应力水平以及龄期的影响。与试验结果相比，该模型能够较好地预测温度循环作用下垃圾土的体积变形。

关键词：垃圾土；温度循环；体积变形特性；三轴试验；龄期

堆石料颗粒强度时变劣化特征测算方法与初步应用

郭  宇^1,2，迟世春^*1,2，周新杰^1,2，闫世豪^1,2

（1. 大连理工大学建设工程学院工程抗震研究所，辽宁 大连116024；2. 大连理工大学海岸与海洋工程全国重点实验室，辽宁 大连116024）

摘  要：使用离散元法模拟堆石料在荷载作用下的流变行为时，通常假定颗粒的强度随时间发生劣化。量化实际颗粒的强度时变劣化特征是进行定量分析的前提，但目前缺乏有效的手段来测量这一特征。为此，提出一种结合试验与理论解析的测算方法。该方法通过分级恒载压缩试验来测定颗粒的蠕变柔量，并利用理论解析给出颗粒在单级恒载作用下的应变场时空演化过程。结合最大拉应变理论，进一步推导出颗粒破坏时间的计算公式。最后，通过荷载水平与破坏时间之间的定量关系来表征颗粒强度的时变劣化过程。通过对10～50 mm灰岩颗粒的初步应用验证了该方法的有效性。应用结果表明，荷载水平与破坏时间之间满足指数型方程，衰减参数的离散性服从lognormal分布，而长期强度所对应荷载水平的离散性则服从beta分布。本文提出的方法为定量测算堆石料颗粒强度的时变劣化特征提供了一个可行的解决方案。

关键词：堆石料；颗粒强度；时变劣化；测量方法；流变变形

基于颗粒-渗流耦合计算的多孔介质渗蚀过程模拟

郜文哲¹，张鹏伟^*1, 2，张亨旗¹

（1. 北京交通大学城市地下工程教育部重点实验室，北京 100044；2. 北京交通大学智能铁路研究院，北京100044）

摘  要：基于颗粒-渗流耦合方法探究多孔介质中细颗粒迁移沉积机理。通过PFC^3D构建圆柱形多孔介质模型，结合 Python 编写渗流程序实现双向流固耦合，并推导了饱和状态下颗粒-渗流控制方程，然后通过微流控试验数据对模型细观参数进行标定与校核，最后模拟了圆柱形饱和多孔介质中颗粒迁移过程，分析了颗粒间引力对迁移过程的影响。计算中采用JKR接触模型表征颗粒间引力作用，结果表明：考虑颗粒间相互作用的模型孔隙内易形成颗粒团聚，导致细颗粒在多孔介质表面吸附增强，孔道中出现颗粒堆积拱形结构，显著提升堵塞概率。渗透率演化受颗粒间引力作用影响，考虑颗粒间引力作用时，大量细颗粒被骨架捕获而产生堵塞，多孔介质渗透率逐渐减小但最终趋于稳定；模型内部颗粒分布呈现出空间异质性，模型中层区域（L2）形成阻挡层，而模型底层区域（L3）在考虑颗粒作用时出现稳定堵塞，未考虑颗粒作用的模型则呈现迁入/迁出动态平衡。

关键词：颗粒迁移；颗粒-渗流耦合；JKR接触模型；出砂率；阻挡层

基于物理信息神经网络的桩基m法分析模型

吴泽雄^{1, 2}，黎学优^{*1, 2,3}

（1. 中山大学隧道工程与智能建养全国重点实验室，广东 广州 510275；2. 中山大学土木工程学院，广东 珠海 519082；3. 广东省海洋土木工程重点实验室，广东 广州 510275）

摘  要：中国常用m法分析水平承载桩，现已有丰富的资料推荐m的取值，但目前该方法没有解析解，通常需采用数值方法计算。数值方法需要进行网格划分和迭代计算，且一次只能计算一组参数，对于需要大量计算的任务而言效率不佳。近年来，基于物理信息的神经网络（PINN）被提出来，该方法不需要划分网格，可解高维微分方程。基于此，提出一种考虑了m法所有输入参数（包括荷载、桩参数和土参数）的PINN模型，旨在分析任意输入参数而无需重新建模、迭代计算和训练。模型对输入参数进行了规范化，同时采用了硬约束方法，大幅提高模型的训练效率。对损失项的量纲进行了统一，解决了不同损失项差别过大的问题。通过与查表法的无量纲系数对比验证了PINN模型的准确性。PINN模型的优势在于：基于微分方程训练，不需要任何标签数据；相比查表有更好的计算精度，在进行大量样本计算时相比有限元法有更高的计算效率，能通过并行运算高效获得多组样本的结果，不需要重新建模和计算，使其在可靠度分析中有显著的优势；能高效获取输出与输入的导数，使其在优化设计中具有巨大的优势；模型具有良好的扩展性，可运用于其他形式的桩基分析模型，如c法模型等。

关键词：水平承载桩；m法；基于物理信息的神经网络；机器学习

波浪作用下可液化海床管线上浮失稳机理研究

白笑笑¹，史敦鹏¹，鹿庆蕊^1,2，赵  凯^*1，王秋哲¹，陈国兴¹

（1. 南京工业大学岩土工程研究所，江苏 南京 211816；2. 东华理工大学土木与建筑工程学院，江西 南昌 330013）

摘  要：周围可液化海床的流场变化对于海底管线的动力稳定性具有重要影响。分别采用RANS方程和Biot动力固结方程描述海水运动（波浪）和海床内部孔隙流体运动。基于扩展Masing法则，构造了能够模拟可液化海床循环软化及循环流动大变形的黏弹塑性本构模型。通过在海水-海床交界面进行动水压力的实时传递，建立了波浪-海床-管线相互作用集成数值模型，模拟了Sumer等的波浪水槽试验以验证模型的可靠性。以金七门海域的典型钻孔作为场地条件，对波浪长期作用下管线的动力响应进行了数值分析。结果表明：①管线的存在改变了海床液化区域的空间分布，海床表面以及管线下部土体率先液化，后续液化区域沿着管线外壁向上演化；②近场偏应力减小速率较远场更为显著，管线周围产生大量的应变集中，同时其循环剪应力比CSSR相较远场更大，共同导致近场液化速度快于远场；③强烈的海床-管线相互作用加剧了近场海床的液化深度与范围，导致管线所受浮力增大与摩阻力减小，同时位于影响区内土体的塑性流动使得土体向管线底部聚集并挤压，共同导致了管线的上浮与侧移。

关键词：波浪；海床-管线相互作用；液化；黏弹塑性本构；失稳

大型海上风机多筒导管架基础地震破坏反应离心机振动台模型试验设计

杨钰荣¹，许成顺^*1，刘开源²，贾科敏³，王  博¹，豆鹏飞⁴

（1. 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；2. 中国长江三峡集团公司科学技术研究院 新能源科技创新中心，

北京 101100；3. 福州大学土木工程学院，福建 福州 350116；4. 中国水利水电科学研究院岩土工程研究所，北京 100048）

摘  要：海上风机建设逐渐向深远海发展，导管架基础是深水海域内大型风机支撑结构的优选基础型式。为深入研究可液化夹层场地中多筒导管架基础-结构体系的地震失效模式，依托交通运输部天津水运工程科学研究院TK-C500土工离心机振动台系统，开展了液化夹层场地-吸力筒导管架基础-海上风机结构体系的地震破坏反应试验。基于不等应力相似理论对吸力筒导管架基础-大型海上风机结构体系模型进行相似设计。提出了导管架基础海上风机离心机模型试验的等效水平循环荷载施加方法。介绍了夹层场地的制备过程、多筒导管架基础持续负压贯入的安装方法等技术细节。试验最终获得了较为理想的效果，达到了试验目的。本文系统地介绍了大型风机结构在复杂场地中的离心机模型试验方案及试验流程，可为今后该类型试验的开展提供技术经验与方法参考。

关键词：吸力筒导管架基础；海上风机结构；地震失效模式；试验方案设计；试验技术 

导电塑料排水板电渗联合真空预压加固滩涂软土

高明军¹，唐彤芝^*2，孙召花³，明经平²，卿雨星³

（1. 岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室（河海大学），江苏 南京 210024；2. 南京水利科学研究院岩土工程研究所，江苏 南京 210024；3. 南通大学交通与土木工程学院，江苏 南通 226019）

摘  要：针对长三角滩涂软土常规降水后基坑放坡失稳的难题，采用导电塑料排水板（EVD）与普通塑料排水板（PVD）间隔布置的电渗联合真空预压法开展现场加固应用。加固过程中对电流、温度、真空度、地表沉降及孔隙水压力进行了实时监测，并通过室内土工试验获得了处理后软土的主要物理力学性质指标。结果表明，该联合加固方法有效促进了低渗透性滩涂软土的快速排水固结，土体工程性质得到显著改善，基坑开挖过程顺利，稳定性良好。通电过程中土体内部出现明显的热温效应，其分布受通电时间与深度影响。所建立的真空–电渗多场耦合数值模型，通过有限元分析揭示了土体孔隙水压力与位移的变化规律，模拟结果与实测数据吻合良好，验证了该模型对于软土加固多场耦合过程模拟的可靠性。

关键词：真空预压；电渗；导电塑料排水板；滩涂软土；有限元

时变降雨条件下非饱和植被土中水分瞬态渗流解析解及应用分析

江文豪^1, 2，侯泓冰^1, 2，李江山^*2

（1. 福州大学紫金地质与矿业学院，福建 福州 350108；2. 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程安全全国重点实验室，湖北武汉 430071）

摘  要：针对时变降雨条件下非饱和植被土中水分瞬态渗流问题，基于几点假定，采用多种数学方法求得了相应解析解。该解还考虑了两类典型底边界和任意初始含水率分布形式。随后，给出了几种常见降雨模式下解析解表达式。在此基础上，通过对比分析验证了所得解析解的可靠性。最后，以一类填埋场植被盖层为对象，应用解析解，研究了多个因素对其底部水分渗漏影响。结果表明：当降雨总量相同时，总体上，前期降雨强度较大模式下的渗漏量较大；对于初始总储水量相等的不同分布形式，底部含水率较大形式会导致较大的渗漏量，但其影响主要发生在降雨入渗前期；对于所考虑的四种典型根系形状，均布形根系下植被盖层阻隔底部水分渗漏效果最好，指数形根系最差，但根系形状影响相对较小；蒸腾速率增大可降低渗漏量，且这种影响会随降雨入渗过程的进行逐渐变得更显著。

关键词：时变降雨；非饱和植被土；水分渗流；解析解；应用分析

顾及范德华力作用的月壤离散元模拟及其圆锥贯入试验

三郎斯基^{1, 2, 3}，王  超^{*1, 2, 3}，童小华^{1, 2, 3}，谢  欢^{1, 2, 3}，许凯涵⁴，李  佳^{1, 2, 3}，蒋明镜⁵，许  雄^{1, 2, 3}，                冯永玖^{1, 2, 3}，金雁敏^{1, 2, 3}

（1. 同济大学上海市航天测绘遥感与空间探测重点实验室，上海 200092；2. 同济大学上海市载人月球探测融合创新中心，上海 200092；3. 同济大学测绘与地理信息学院，上海 200092；4. 同济大学土木工程学院，上海 200092；5. 苏州科技大学土木工程学院，江苏 苏州 215009）

摘  要：月壤作为月面建造、资源勘查等任务的重要材料，其力学响应特性对探月工程至关重要。月壤颗粒间的范德华力作用因月面的高真空环境而显著，是月壤表现出黏聚力的主要原因，使其力学行为与地球环境下存在差异。因此，研究范德华力对月壤力学特性的影响，对于理解月壤的力学行为及优化月面作业工具具有重要意义。本文首先利用离散元方法建立了包含月壤范德华力的接触模型，通过三轴剪切试验分析了不同范德华力系数下月壤抗剪强度（黏聚力和内摩擦角）、体变和力学配位数的变化情况。结果表明，随着范德华力系数从0增至1×10⁵，月壤黏聚力从0提升至2.7 kPa，内摩擦角从45.5°增至47.3°。对比月面与地面环境下模拟月壤的抗剪强度，发现试样在较低的月球重力环境下反而表现出了更高的抗剪强度，这主要是由于范德华力的存在稳定了颗粒间的联结。参考月壤的原位抗剪强度数据，离散元模拟月壤的力学特性标定为黏聚力1.1 kPa，内摩擦角46.8°。在此基础上，进一步开展了圆锥贯入试验数值模拟，重点分析了贯入速度和锥尖角度对锥尖阻力与侧摩阻力的影响。结果表明，二者与锥尖阻力及侧摩阻力均呈线性正相关关系，且月壤在贯入初期所受扰动最为显著。该研究为月壤的数值模拟与力学特性分析提供了重要理论依据，并可为未来月面建造、钻探及资源勘查等任务提供技术支持。

关键词：深空探测；模拟月壤；离散元法；范德华力

可循环碳质材料协同电渗法处理软土的试验研究

侯方宇^1, 2，张  雷^*1，王炳辉²，金海晖²，贾仲泽²，张云飞²，金丹丹³

（1. 浙江水利水电学院建筑工程学院，浙江 杭州 310018；2. 江苏科技大学土木工程与建筑学院，江苏 镇江 212100；3. 江苏大学土木工程与力学学院，江苏 镇江 212013）

摘  要：软土具有高含水率和低抗剪强度等特点，该类地质条件下地基处理施工难度大且施工周期长。为践行绿色地基处理理念，提高软土地基的电渗加固效果，本文使用不同尺寸的可循环碳质材料协同电渗法，采用自制模型箱进行七组室内试验。试验过程中，监测土体的电流、排水量、抗剪强度等参数的变化规律，同时，采用SEM扫描电镜获取土体的微观结构图片，利用图像处理软件PCAS分析软土加固后的土体孔隙特征变化，从微观角度探究软土的电渗加固机理。结果表明：通过掺入可循环碳质材料，能够有效改善软土的电渗排水效果，碳质材料与土颗粒形成的复合导电体在提高电流强度的同时，能够大幅提升土体承载力。相对对照组，掺入可循环碳质材料后，排水量提高约17.28%～79.77%，阳极附近的土体承载力提高约20～60 kPa。此外，本文创新性地提出生态效能地基评价因子的概念，可以正确评估优化后的协同电渗法对环境的影响，且与可循环碳质材料的尺寸成反比。

关键词：软土地基；可循环碳质材料；电渗加固；生态效能地基评价因子；环境评估

土体四电极电阻率敏感度研究

李志杰¹，储  亚^*1，蔡国军^{2, 3,4}，闫  超^{2, 3}，刘松玉⁴，韩爱民¹

（1. 南京工业大学交通运输工程学院，江苏 南京 211816；2. 安徽建筑大学，安徽 合肥 230009；3. 安徽省膨胀土力学与工程研究院，安徽 合肥 230009；4. 东南大学岩土工程研究所，江苏 南京 210096）

摘  要：土体电阻率是表征其导电特性的关键参数，受测试方法（如电源电压、电极针入深度）、试样状态及矿物组成、颗粒大小与形状、孔隙结构、含水率、孔隙液成分、饱和度、环境温度等因素影响。但目前，针对土性状态与测试装置对导电特性影响规律及因素间相互作用对电阻率敏感度的机理研究尚不深入。以黏性土、砂质土及4种电解质溶液为样本，采用室内四电极法测试电阻率，探究含水率、干密度、孔隙液浓度、测试电压、针入深度、砂质土颗粒特征（形貌、粒径）及介质类型对电阻率的影响规律与作用机制。通过正交试验结合极差与方差分析，评估各因素对不同介质电阻率的敏感性，并分析电阻率与组内因素的线性相关性，以深化对影响机理的认识。研究结果表明：①砂质土中，电阻率对各因素敏感度依次为孔隙液浓度、含水率、干密度、颗粒粒径、针入深度、颗粒形貌及测试电压；②黏性土中敏感度排序为含水率、干密度、针入深度和测试电压；③介质类型方面，敏感度排序为溶液浓度、介质类型、针入深度、电压；④通过皮尔逊线性分析，揭示了影响因素间的线性相关性，并阐明了状态参数单因素及多因素耦合对电阻率的作用机制。该研究为构建科学、准确的岩土体电阻率正演模型及科学评估其工程特性提供了依据。

关键词：土体电阻率；四电极法；正交试验法；相关性分析；敏感度分析

裂隙贯通率对膨胀土长期强度影响试验研究

胡  波¹，王  帅¹，李  乐¹，夏  冬²，张  琰²，鲁  松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. 武汉科技大学城市建设学院，湖北 武汉430065）

摘  要：膨胀土土体内普遍分布大量裂隙，其存在显著影响了土体的力学性质。为探究裂隙贯通率对膨胀土蠕变性质的影响，选用土工膜模拟土体内部裂隙，进行了卸荷路径下的三轴蠕变试验。研究结果表明，裂隙对膨胀土强度存在显著衰减效应，随着裂隙贯通率的增加，试样的破坏偏应力呈现出线性递减趋势。在卸荷蠕变试验过程中，偏应力较低时，蠕变曲线呈现衰减蠕变与稳态蠕变特征，随着偏应力水平提高，蠕变曲线开始表现出加速蠕变特征，试样在较短的时间内发生剪切破坏，产生较大的轴向变形。膨胀土在蠕变过程中，其应力-应变等时曲线发生显著偏转，由线性特征逐渐向非线性特征过渡，呈现出明显的非线性变化特征。在试样发生最终破坏之前，各级偏应力作用下的轴向应变速率均从初始值开始逐渐减小，且随着偏应力的增大，对应级别的初始蠕变速率呈现递增趋势。基于等时曲线法，确立了含裂隙膨胀土的长期强度值，结果表明：在长期荷载作用下，土体长期强度显著降低，约为破坏偏应力的54.5%～60.5%。针对膨胀土的蠕变特征，构建了指数型蠕变经验模型，对试验结果的拟合精度均在0.97以上，具有较好的适用性。研究成果可为含裂隙土体的长期稳定性问题提供参考。

关键词：膨胀土；裂隙；贯通率；长期强度；蠕变

非饱和多孔介质浅埋洞室对平面P波散射特性的研究

杨  喆^1,2，李伟华^*1,2，朱赛男³

（1. 北京交通大学教育部城市地下工程重点实验室，北京 100044；2. 北京交通大学土木建筑工程学院，北京 100044；3. 华北理工大学建筑工程学院，河北 唐山 063210）

摘  要：基于波函数展开法与Hankel函数积分变换法，推导了非饱和多孔介质半空间中圆柱形洞室对平面波散射的解析解。通过引入Hankel积分变换，有效处理了半空间与洞室边界条件的正交性问题，精确求解了地表位移和洞周应力响应。系统分析了饱和度，入射角、频率及洞室埋深对波动响应的影响，为相关解析研究与工程应用提供理论支持。

关键词：非饱和多孔介质；Hankel函数积分变换法；半空间表面处理；洞室散射；解析解；平面P波

不同裂缝形态下黏土-反滤级配渗透变形试验研究

王  亚，王红雨^*，李宇杨，何  月

（宁夏大学土木与水利工程学院，宁夏 银川 750021）

摘  要：以黏性土为筑坝材料的防渗体，易因拱效应、不均匀沉降产生局部或贯穿竖向裂缝，诱发集中渗流侵蚀，威胁坝体结构安全。以重塑黏土为研究对象，预制竖向非贯穿与贯穿型裂缝模拟坝体开裂，采用RST-300型多功能渗透管涌测试仪，探究裂缝位置、开度及反滤级配对防渗体渗透变形的影响，同步监测渗流量、孔压和渗出液浊度，判定裂缝自愈或侵蚀破坏状态。结果表明：适宜反滤级配下，非贯穿裂缝仅开度≤3 mm时可通过缝内颗粒淤积自愈，自愈特性与裂缝-无缝土相对位置相关；贯穿裂缝开度≤3 mm时可实现自愈，开度>3 mm时破坏形态受反滤级配调控，易引发层状起裂、分叉型或台阶型破坏；含裂缝黏土渗流过程中，土颗粒穿越反滤级配的临界条件随水力坡降动态变化，反滤准则需从单一几何条件向“几何-水力”耦合条件转化。

关键词：裂缝；集中渗流；反滤；内部侵蚀；渗透变形