全固废地聚物隔离墙材料干湿循环耐久性研究

屠越栋^1, 4，冯世进^1, 2，张  征¹，赵汉彬¹，陈宏信^*1, 3

（1. 同济大学地下建筑与工程系，上海 200092；2. 土木工程防灾减灾全国重点实验室，上海 200092；3. 岩土及地下工程教育部重点实验室，上海 200092；4. 上海亚新城市建设有限公司，上海 200436）

摘  要：传统膨润土、水泥及地聚物隔离墙材料在干湿循环作用下渗透系数陡增，极大影响其长期服役性能。为此，本研究以电石渣（CS）、赤泥（RM）、高炉矿渣（GGBS）和硅灰（SF）为原料，制备4种全固废地聚物隔离墙材料（CG、CGS、RCG、RCGS），系统测试其基本特性及干湿循环耐久性，并结合MIP和SEM-EDS揭示其孔隙结构演化规律及耐久性机制。研究结果表明：不同全固废体系地聚物隔离墙材料养护7 d后无侧限抗压强度和渗透系数均满足水泥基隔离墙的防渗设计要求，其中CG体系在10级干湿循环后仍能满足设计要求，显著优于传统隔离墙材料；中-大孔（≥50 nm）贡献率是影响干湿循环下渗透系数演化的关键因素，当其维持在≤5%的临界阈值内，可有效抑制孔隙连通和防渗性能劣化。机理分析表明：电石渣-赤泥协同激发体系虽能形成更致密的早期胶凝结构，但硅灰高需水量加剧干缩-湿胀应力，赤泥惰性颗粒形成应力集中，二者共同加速耐久性能劣化。相比之下，电石渣单一激发体系可通过持续二次水化实现裂纹自愈，孔隙结构进一步细化，耐久性能劣化最小。研究成果对全固废地聚物隔离墙的科学设计和工程应用具有重要意义。

关键词：隔离墙；干湿循环；地聚物；渗透特性；微观结构

曲线矩形顶管造曲机制及其方向控制力学模型

马  鹏^1, 2，郑  方^*1, 2，田小旭^1, 2，宋战平^1, 2，甄  亮³，王双院¹，SHIMADA Hideki⁴ 

（1. 西安建筑科技大学土木工程学院，陕西 西安 710005；2. 陕西省岩土与地下空间工程重点实验室，陕西 西安 710005；3. 上海公路桥梁（集团）有限公司，上海 200433；4. 九州大学地球資源工程学院，日本 福冈 8190395）

摘  要：曲线矩形顶管造曲机理与方向控制是制约该技术发展的关键理论难题。本文提出了一种基于铰接式多联矩形掘进机结构与刀盘超挖协同造曲方法，建立了曲线顶进中掘进机前后盾体与地层的相互作用力学模型，实现了偏转角、地层反力与方向控制千斤顶顶力的动态精准计算。通过案例试算，系统分析了曲线半径、覆土深度、土体内摩擦角、地层抗力系数及力臂长度等关键参数对顶力分配的影响机制，验证了模型的合理性与适用性。结果表明：增大土体内摩擦角或减少覆土深度可显著降低顶力峰值；增加地层抗力系数或减小曲线半径则显著增大外侧顶力；当曲线半径小至一定阈值时，内侧顶力由正转负，掘进机由“双侧顶推”转为“外侧顶推-内侧牵拉”模式。本研究为曲线矩形顶管施工的精准控制与装备优化提供了理论依据。

关键词：曲线矩形顶管；管土相互作用；成曲机制；顶推力

有限数据条件下石窟岩体参数空间变异性的不确定性量化与传播研究

王俊光¹，张龙国^*1，闫宏彬^2,3，邓  军⁴，齐彦明⁴，孙志民⁴

（1. 辽宁工程技术大学力学与工程学院，辽宁 阜新 123000；2. 云岗研究院，山西 大同 037001；3. 石窟寺保护与传承山西省重点实验室，山西 大同 037007；4. 辽宁有色勘察研究院有限责任公司，辽宁 抚顺 113000）

摘  要：准确表征岩体力学参数的空间变异性是开展石窟等文化遗产可靠度分析的基础。针对数据稀疏与测试噪声导致的参数不可辨识性问题，本研究构建了一套基于层级贝叶斯推断的综合分析框架。该框架通过引入块金效应实现信号与噪声分解，并结合信息性先验以增强模型的可识别性。利用条件随机场模拟，系统传播参数后验不确定性，并结合概率失效准则开展空间可靠度评估。结果表明，所提出的5参数模型在MCMC后验推断中具有良好的收敛性与稳健性；先验敏感性分析揭示了信息性先验的关键正则化作用。生成的空间失效概率图与现场破坏现象高度一致，识别出最高失效概率达32.9%的潜在风险区。研究表明，该贝叶斯框架可在高噪声、有限数据条件下实现岩体参数的稳健推断与不确定性量化，为石窟文化遗产的风险识别与动态保护提供了科学的决策支持。

关键词：石窟岩体；空间变异性；贝叶斯推断；块金效应；不确定性量化

基于混合失效模型的含坚硬结核煤体截割SPH模拟

田  莹^1,3，张廷寿^1,2，董祥伟^*1,3，胡成军⁴，刘送永⁵，张  强^1,3

（1. 山东科技大学机械电子工程学院，山东 青岛 266590；2. 中国铁建重工集团股份有限公司，湖南 长沙 410199；3. 山东省矿山智能装备协同开采技术重点实验室，山东 青岛 266590；4. 中煤（天津）地下工程智能研究院有限公司，天津 300120；5. 中国矿业大学机电工程学院，江苏 徐州 221116）

摘  要：针对采煤截割过程中煤岩大变形与破裂模拟难题，提出一种基于光滑粒子法（SPH）的数值模型。融合Drucker-Prager屈服准则与Grady-Kipp模型，构建可同步表征剪切与拉伸失效行为的混合失效模型，完成了Fortran求解程序开发。通过引入人工应力、应力光滑与黏性边界等技术，有效抑制应力振荡与边界反射噪声，提高了数值稳定性。结果表明，模型能够复现预裂缝岩样压缩及单截齿贯入试验中的裂纹扩展路径与破坏模式，验证了其在不同加载方式下裂纹动态扩展模拟能力。模拟了单个截齿切割含坚硬结核煤体破裂过程，揭示了不同切入深度下煤体变形破裂与结核成块剥落的力学机制，识别出以剪切和张拉为主导的两种结核剥落模式。

关键词：光滑粒子法；混合失效模型；截齿切割；结核剥落；Grady-Kipp模型

软土地层盾构解体引起的土拱效应理论研究

陈星欣¹，陈江明燚¹，王  彪¹，施烨辉²，郭力群¹

（1. 华侨大学土木工程学院，福建 厦门 361021；2. 江苏南京地质工程勘察院，江苏 南京 210041）

摘  要：针对软土地层盾构解体引发的临空面失稳及上覆土压力变化开展理论研究，揭示复杂条件下土拱效应的机理，并为盾构对接解体施工提供理论指导。以上海地区某盾构隧道所处软土地层为背景，分别在对接段未加固与加固两种工况下，分析地层的土拱效应，并基于对接段土拱滑移面的形成特征，构建相应的土拱力学模型。在此基础上，结合大主应力轨迹线的分布，推导对接区域隧道上覆土压力的计算公式。将理论修正解与数值模拟结果进行对比，验证了所构建模型的合理性与适用性。研究结果表明：未进行注浆加固时，盾构解体引起的土拱滑移面呈斜向上延伸趋势，最终贯通至地表，其横纵断面均呈盆形滑移面，且横断面的滑移范围大于纵断面。完成注浆加固后，横断面滑移面形态表现为“上下双盆”或“上盆下塔”，而纵断面仅在隧道上方一定范围内形成塔状结构。此外，平均竖向应力与土体自重的差值随着深度的增大而增大，非注浆时竖向应力曲线平滑，而注浆加固时曲线有明显拐点。最后，未注浆加固时，土体主要通过激发滑移面处的摩擦角，以抵抗盾构解体所引发的滑移面相对错动；注浆加固后，土体发生应力重分布，地层土拱效应显著减弱。

关键词：盾构；软土地层；盾构解体；土拱效应；土拱滑移面

多排抗滑桩支护边坡稳定性计算抗力模型改进及其应用

邹  振^{1, 2}，孙  安²，蒋  楠^*3,4

（1. 广州市电力工程设计院有限公司，广东 广州 510308；2. 广东省建筑设计研究院集团股份有限公司，广东 广州 510010；3. 江汉大学数字建造与爆破工程学院，湖北 武汉 430056；4. 中国地质大学（武汉）工程学院，湖北 武汉 430074）

摘  要：为解决当前多排抗滑桩设计中因抗力定义模糊及推力分配机制复杂导致的稳定性分析结果离散难题，本研究旨在建立一种物理概念清晰、计算过程稳定、且能直接应用于工程实践的多排抗滑桩支护滑坡稳定性分析方法。提出一种基于“逐级静力平衡”原理的分析模型，将滑坡体划分为若干滑块，通过滑块与前序桩群合成抗力逐级平衡下滑力的机制进行求解；并建立一种综合考虑桩身刚度、嵌固段地基反力及桩顶位移的“桩-土协同变形”抗力计算模型。典型工程案例计算表明，本方法所得滑坡整体稳定系数为1.005，关键桩排抗力为2547.2 kN/m。该结果介于理正软件（稳定系数0.987，抗力1175.0 kN/m）与GEO5软件（稳定系数1.09，抗力3186.8 kN/m）之间，有效规避了传统方法“过度保守”或“可能冒进”的设计风险。本研究证实，以“确定性抗力”为核心的稳定性分析框架，概念清晰、结果合理，为多排抗滑桩设计提供了一条规避复杂推力分配难题的新路径，具有一定的理论价值与工程应用前景。

关键词：多排抗滑桩；逐级静力平衡；确定性抗力；稳定性分析；抗力计算

串联板锚内部配置对其嵌入特性的影响研究

舒  爽^{1, 2}，管大为^{3, 4}，赖  莹⁵，陈浩然^{1, 2}，张  飞^{*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 210024；2. 河海大学土木与交通学院，江苏 南京 210024；3. 河海大学海岸灾害及防护教育部重点实验室，江苏 南京 210024；4. 河海大学港口海岸与近海工程学院，江苏 南京 210024；5. 浙江大学建筑工程学院，浙江 杭州 310058）

摘  要：通过一系列拖曳试验，系统地研究了串联板锚内部配置对其嵌入行为的影响。重点探讨了前后锚的连接方式、锚间距以及内部板锚的具体类型（双拖曳锚串联、双法向承力锚串联、拖曳锚与法向承力锚串联）对嵌入轨迹和安装承载力的影响。研究结果表明：锚眼-锚板连接可提升埋深与安装承载力；前后锚间距不小于锚板宽度3倍可减弱干涉效应；以前锚为拖曳锚、后锚为法向承力锚的串联布置表现出最佳性能，其最大安装承载力可达对应单锚承载力之和的1.3倍。本研究可为深水系泊系统中串联板锚的优化设计与工程应用提供理论参考。

关键词：串联板锚；内部配置；黏土；嵌入轨迹；安装承载力

土的非正交塑性模型的归一化求解格式

李海潮¹，李  希²，叶新宇³，贺佐跃⁴，童晨曦^*3，张  升³

（1. 中国民航大学交通科学与工程学院，天津 300300；2. 长沙理工大学土木工程学院，湖南 长沙 410075，3. 中南大学土木工程学院，湖南 长沙 410075；4. 广东省交通规划设计研究院集团股份有限公司，广东 广州 510507）

摘  要：岩土材料通常具有非正交变形特性，在剪切过程中应变增量矢量并不始终垂直于屈服面。该特性可以采用分数阶微分方法进行数学描述，由此建立非正交塑性模型。为数值实现土的非正交塑性模型，通过定义新的塑性流动方向和加载方向得到具有普遍适用性的应力-应变关系，采用E-S方法开展不同类型的土的单元试验，并且引入带误差控制的应力积分算法，构建完整的归一化求解格式。基于该方法，建立并完善了非正交状态硬化模型，采用状态硬化法则描述超固结黏土的应变软化和剪胀特性，并根据临界状态基本假定建立分数阶数和状态参量之间的联系。修正剑桥模型可以视作非正交状态硬化模型的特例，通过对比不同应力路径下模型计算结果，发现该模型能够合理的描述超固结黏土的应变软化和剪胀特性。随后采用Weald黏土的三轴试验结果做进一步验证，结果表明：修正剑桥模型将明显高估超固结土样的峰值强度，带来显著误差。而非正交状态硬化模型在相同材料参数下可以得到准确的计算结果，同时能够很好的描述非正交变形特性对其力学行为的影响。对于Kaolinite P300黏土的等P三轴压缩试验结果，该模型同样取得良好的计算效果。提出的归一化求解格式具有普遍适用性，可用于快速实现不同类型的非正交塑性模型，为开展岩土有限元分析提供新的技术手段。

关键词：非正交塑性模型；流动法则；状态硬化法则；黏土；本构关系

液态CO₂地层冻结温度场演化的原位试验与数值模拟

曹明洋，亓立刚，孙  旻，吴元昊^*，吴剑秋

（中国建筑第八工程局有限公司，上海 200112）

摘要：人工冻结施工中，传统低温冷媒因冻结效率低、能耗高，难以满足复杂地层的施工需求。提出一种基于液态CO₂的新型冻结技术，通过三大闭环循环系统实现地层高效热量转移与快速冻结。结合原位试验与数值模拟，系统研究了液态CO₂冻结的温度场演化规律与加固效能。试验表明：该技术降温速率较传统盐水冻结提升3倍，冻结1 d地温即降至-30℃，36 d后冻结壁厚度达3.06 m，平均温度-23.9℃，扩展速率达33.6 mm/d，各项指标均显著优于传统盐水冻结法。通过建立水热耦合模型，揭示了冻结壁扩展与交圈机制，模拟结果显示冻结5 d即实现交圈。液态CO₂技术凭借高效相变潜热释放与冷量传递，在提升冻结效率的同时显著降低施工成本，具备良好的工程应用前景。

关键词：液态CO₂冻结；温度场演化；原位试验；数值模拟；冻结壁

深埋超大直径JPCCP顶管力学行为现场实测分析

周  浩¹，马保松^*2，黄  胜²，王万琼¹，彭寿海¹，王福芝¹，陈晓龙¹

（1. 中国长江三峡集团有限公司长江经济带生态环境国家工程研究中心，湖北 武汉 430014；2. 中山大学土木工程学院，广东 珠海 519080）

摘  要：预应力钢筒混凝土顶管（JPCCP）在大断面引调水工程中应用日益广泛，其施工过程中管周水土压力与结构响应对工程安全至关重要，但相关实测研究仍较匮乏。依托中国某超大直径JPCCP顶管工程，开展了顶进全过程的现场监测。结果表明：管周接触压力与泥浆压力变化基本同步，并可按注浆工序划分为高压与低压两个阶段。有效土压力理论能够较好地评估管-土-浆接触状态，实测数据表明管道长期处于上浮状态。管节轴向变形受“顶-停循环”影响呈周期性波动，中层混凝土环向变形表现出上下受压、左右受拉的非对称分布特征，中-外层混凝土在复杂工况下仍维持良好变形协调性。进一步研究表明，相较于传统顶管，JPCCP结构在推进过程中需同时应对顶力传递、非对称接触压力及界面剪切协调等多因素作用，体现出“管-土-浆-结构”四元耦合的三维受力机制。

关键词：JPCCP；接触压力；混凝土变形；管-土-浆接触状态；受力传递

基于Boltzmann方法粗糙岩石裂隙渗流-传热-传质耦合机制研究

吕倩文，申林方^*，王志良，普姜超，李  泽

（昆明理工大学建筑工程学院，云南 昆明 650500）

摘  要：为研究粗糙岩石裂隙渗流-传热-传质耦合作用机制，基于格子Boltzmann方法，采用3个分布函数分别表征渗流速度场、温度场和浓度场的演化，考虑流体温度对其运动黏度、热扩散系数以及溶质扩散系数的影响，建立了模拟三维粗糙岩石裂隙渗流-传热-传质耦合过程的数值计算模型，并通过两个经典算例证明其准确性。最后，讨论了岩石温度、压力梯度和裂隙粗糙度等因素对裂隙溶质运移过程的影响，并基于参数敏感性综合评价方法，探讨了裂隙开度、压力梯度、岩石温度、裂隙粗糙度、溶质初始扩散系数5个影响因素的综合敏感度。研究结果表明：随着岩石温度的升高，裂隙内流体的运动黏度降低，溶质扩散系数增大，使得岩石裂隙溶质运移显著加快。当岩石温度从20℃升高至70℃时，流体运动黏度降低至初始值的48%，溶质扩散系数增大为初始值的5.17倍。当渗流流速增大时，流速与温度的耦合作用加速了溶质运移过程，但流速的提高在一定程度上削弱了温度升高对溶质运移的促进作用；在裂隙壁面附近，溶质运移对温度变化更为敏感，其控制作用明显强于压力梯度。随着裂隙粗糙程度的增大，裂隙内流体流速变缓，裂隙内流体温度逐渐升高，流速降低对溶质运移的影响明显高于温度升高诱导的溶质扩散作用，最终呈现裂隙粗糙度越大，流体流速越低，溶质运移越慢。粗糙岩石裂隙溶质运移过程中，裂隙开度表现最为敏感，而溶质初始扩散系数则敏感性最低。

关键词：岩石裂隙；渗流-传热-传质耦合；格子Boltzmann方法；溶质运移；敏感性分析

基于随机种子约束法的非均质边坡参数表征及失稳风险评估

刘  贤^{1, 3, 4}，刘亚栋^{*1, 2}，黎学优³，蒋水华⁴，许家郡⁵

（1. 广州市建筑科学研究院集团有限公司，广东 广州 510440；2. 广州建筑股份有限公司，广东 广州 510030；3. 中山大学土木工程学院，广东 珠海 519082；4. 南昌大学工程建设学院，江西 南昌 330031；5. 浙江水利水电学院水利学院，浙江 杭州 310018）

摘  要：土体参数天然具备空间变异性与不确定性，对其进行合理且准确的表征是提升边坡可靠度和风险评估精度的基本前提。随机场理论为此提供了有效工具，但传统的完全随机场模型未充分融入现场勘察数据的空间位置信息，导致在实测点处的模拟值与观测值存在显著偏差，进而影响边坡失稳风险评估结果的可靠性。鉴于此，提出随机种子约束法（constraint seed method, CSM），通过既有场地数据构建土体参数的条件随机场。该方法在随机场生成过程中引入观测数据，通过对独立随机种子进行空间约束，实现了对参数空间分布的精确控制。采用CSM生成的条件随机场具有两大优势：其一，确保测点处模拟值与实测值严格一致，提高模型与现场数据的吻合度；其二，在未观测区域，模拟结果与实测值在统计上呈现95%置信区间内的一致性，有效反映了参数的空间相关特征。两个边坡案例的验证结果表明：相较于其他方法，CSM在计算精度与效率方面均表现出显著优势。通过融入钻孔数据，所得边坡后验安全系数的概率密度函数呈现出明显的收敛趋势，方差显著减小。失效概率与风险水平与仅基于先验信息的估算结果相比存在显著差异，且更趋近于实际工况，反映出实测数据对风险认知的校正作用。同时，随着钻孔数量的增加，边坡失效概率与风险值逐步收敛于真实水平。凭借简洁、稳健和高效的特点，CSM可为勘察方案优化与边坡工程风险管控提供一种新思路。

关键词：种子约束法；边坡；条件随机场；场地信息；风险评估

控制基质吸力的非饱和盐渍黄土真三轴试验研究

张少英¹，邵  帅^*1，邵生俊^1,2,3，吴  昊¹，王泽驰¹，朱学亮¹

（1. 西安理工大学土木建筑工程学院，陕西 西安 710048；2. 西安理工大学岩土工程研究所，陕西 西安 710048；3. 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）

摘  要：为深入探究孔隙水盐度（渗透吸力）和基质吸力影响下非饱和盐渍黄土的三维力学特性，采用非饱和真三轴仪，开展控制基质吸力条件下不同盐度黄土的等向压缩和等p等b固结排水剪切试验，分析盐度影响下非饱和黄土变形和破坏强度的变化规律。同时，结合压汞与扫描电镜试验，从微观角度探讨了盐溶液引起孔隙形态与孔径分布变化对宏观力学行为的影响机制。结果表明：随盐度增加，黄土微观孔隙收缩，宏观孔隙增大，导致压缩性增强，屈服应力降低。加载时因盐度诱导增大的宏观孔隙极易坍塌，促进了颗粒间有效接触面积增加，导致剪切破坏强度增强。基于该试验结果，建立了同时考虑渗透吸力与基质吸力影响的屈服应力及临界状态线强度参数的经验表达式，以期为含盐黄土地区基础设施的力学特性演化提供理论参考。

关键词：盐渍黄土；非饱和真三轴试验；基质吸力；渗透吸力；微观孔隙测试

基于生物聚合物改性粉质黏土的覆盖屏障建造与土体气态污染物阻隔性能研究

李颖臻^{1, 2, 3}，张  庆^{1,2, 3, 4}，傅贤雷^{1, 2, 3}，王  敏^{1, 2, 3}，姜哲元^{1, 2, 3}，万佳磊^{1, 2, 3}，车  驰^{1, 2, 3}，李静文⁵，

杜延军^{*1, 2, 3}

（1. 东南大学交通学院，江苏 南京 211189；2. 东南大学岩土工程研究所，江苏 南京 211189；3. 江苏省绿色与低碳岩土工程重点实验室，江苏 南京 211189；4. 比亚迪汽车有限公司，陕西 西安 710000；5. 北京高能时代环境技术股份有限公司，北京 100080）

摘  要：以低碳生物聚合物黄原胶为改性剂，采用两种工艺改性非正规填埋污染地块场地内原有覆土：①湿法工艺。将黄原胶干粉水化为溶液并喷洒在松铺的粉质黏土上方，待溶液渗透浸入后碾压成型压实粉质黏土；②干法工艺。将黄原胶干粉与原有覆土混拌后碾压成为压实黏土。覆盖阻隔屏障由保护土层和防渗阻气层构成，防渗阻气层类型包括：改性压实土、改性压实土-黄原胶改性膨润土防水毯复合层、未改性压实土-土工膜复合层，以及未改性压实土。针对压实土层和保护层的取芯结果表明，湿法和干法工艺所形成压实土的体积含水率、压实度、孔隙比的数值相近。在饱和度77%～90%时，改性压实土与未改性土相比，气体渗透率从8×10^-13～3.3×10^-12 m² 降低至4.7×10^-14～4.2×10^-13 m²，气体扩散系数从1.2×10^-8～6.9×10^-8 m²/s降低至4.9×10^-9～1.7×10^-8 m²/s。未改性压实土的饱和水力渗透系数为8.8×10^-8 m/s，改性后压实土的水力渗透系数均低于1×10^-9 m/s。原位监测结果表明：改性压实土在降雨前后含水率的相对变化幅度小于1%，而未改性压实土的含水率相对变化幅度为33%；改性压实土层上方保护土层内VOC气体浓度均低于0.2 mg/m³，是未改性压实土层上方保护层内VOC气体浓度（2 mg/m³）1/10，污染土内VOC气体浓度（12.5 mg/m³）1/60，表明改性压实土的防渗阻气性能良好。

关键词：覆盖阻隔屏障；黄原胶；改性粉质黏土；防渗阻气

考虑细部构造的有压隧洞衬砌管片纵向接头抗弯性能研究

龚  睿¹，苏  凯^{*1, 2}，周  鑫¹，朱洪泽¹

（1. 武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室，湖北 武汉 430072；2. 武汉大学水工岩石力学教育部重点实验室，湖北 武汉 430072）

摘  要：有压隧洞衬砌管片纵向接头多具有双排螺栓、多重防水、边缘间隙等细部构造特点，其抗弯性能影响结构整体力学响应，为分析接头细部构造对接头抗弯性能影响，构建了接头抗弯力学模型，基于张开过程推导了接头力学平衡方程，并与足尺试验进行了验证；重点分析了边缘间隙、螺栓与止水槽布置对接头抗弯性能的影响。结果表明：接头弯矩-转角曲线呈S型分布，抗弯刚度随接头张开整体呈非线性衰减趋势；边缘间隙会降低接头初始抗弯刚度，其闭合使抗弯性能再次提升，接头抗弯极限承载力在一定边缘间隙条件下最优，且低轴压条件下提升越显著；双排螺栓布置显著提升接头双侧的抗弯性能，如2 MN轴压下其正、负极限弯矩较无螺栓方案分别提升215.0%，91.6%，较外侧单排螺栓方案正极限弯矩提升120.5%，较内侧单排螺栓方案负极限弯矩提升67.9%；将螺栓适当向管片边缘调整可提升同侧抗弯性能。

关键词：有压隧洞；衬砌管片；纵向接头；细部构造；抗弯性能

巷道开挖诱发围岩主应力旋转特征及推进方向优化

郑智勇¹，刘家顺^*1，李  根²，贾宝新¹，王思宇¹，米  鹏³

（1. 辽宁工程技术大学土木工程学院，辽宁 阜新 123000；2. 大连理工大学建设工程学院，辽宁 大连 116024；3. 山西潞安集团蒲县黑龙关煤业有限公司，山西 临汾 041000）

摘  要：巷道开挖将引起围岩主应力场重分布并伴随主应力方向旋转，容易导致围岩失稳、支护失效等工程问题，严重威胁软岩巷道安全。为揭示巷道开挖过程中围岩主应力旋转特征，采用Mohr圆空间坐标变换方法，提出了考虑主应力方向的软岩临界破坏判据，研究了巷道开挖过程中围岩主应力大小和方向的演化规律，探索了主应力空间旋转特征，揭示了巷道开挖诱发围岩失稳机理。结果表明：巷道开挖过程中，围岩主应力大小和方向变化经历了初始稳定、剧烈扰动和新平衡3个阶段。围岩两帮主应力集中现象最强，达到初始应力的152%，主应力作用方向经剧烈扰动后在新平衡阶段恢复初始方向。顶、底板主应力次之，是初始应力的132%，121%，经剧烈扰动后最大和最小主应力方向互换。基于不同开挖方向下含弱面岩体的主应力旋转轨迹，提出了单一弱面、多组弱面及随机弱面条件下巷道推进方向最优确定方法。研究成果能够指导含弱面软岩巷道优选推进方向，为围岩稳定性控制提供新思路。

关键词：软岩；巷道开挖；主应力轴旋转；临界破坏判据；围岩稳定性

高庙子膨润土中蒙脱石晶体化学特性及非均质晶层膨胀特征

张伊然¹，陈永贵¹，李裕诚^*1，张国平²，谢敬礼³

（1. 同济大学土木工程学院地质与水利工程系，上海 200092；2. 马萨诸塞大学阿默斯特分校土木与环境系，美国 马萨诸塞州 01003；3. 核工业北京地质研究院，北京 100029）

摘  要：中国已选定高压实高庙子（GMZ）膨润土作为深地质处置库的缓冲/回填材料，其主要矿物成分蒙脱石的晶体化学特性是影响膨润土工程屏障性能发挥的关键因素。借助X射线衍射（XRD）和X射线荧光光谱（XRF）分析，确定了GMZ膨润土中蒙脱石的层间电荷量为0.98 e^-/单位晶胞，属于Cheto型蒙脱石。同时，采用非原位湿度控制实现不同相对湿度蒙脱石晶层的掠入射X射线衍射（GIXRD）测试，揭示了相对湿度为12%～100%时蒙脱石层间距由12.6 Å扩展至18.7 Å的演化规律。进一步，结合高斯分峰拟合定量解析，发现蒙脱石水化过程受自身结构和化学组分异质性影响多处于非均匀水化状态；对比不同类型膨润土内蒙脱石的晶层膨胀特性，表明层间电荷量和可交换阳离子类型是导致晶体膨胀差异的重要因素，但高相对湿度和二价阳离子的存在会削弱作用效果。结果不仅深化了对GMZ膨润土中蒙脱石晶层膨胀行为的理解，也为未来阐明膨润土宏-微观水力学性质关联机制提供了理论依据。

关键词：回填材料；GMZ膨润土；晶层膨胀；层间距；层间电荷

不同水压下间断级配砂层中盾构隧道渗流侵蚀试验研究

陈思睿¹，张冬梅^*1,2，陈辉浩¹，陈兆庚¹，谢小创¹

（1. 同济大学地下建筑与工程系，上海 200092；2. 同济大学土木工程防灾减灾全国重点实验室，上海 200332）

摘  要：盾构隧道长期运营过程中管片接缝漏损引起的周边土体侵蚀，是导致地层空洞、地表塌陷的关键诱因。当下针对间断级配砂层中盾构隧道渗流侵蚀水压影响规律不明、致灾机制不清，通过自主研发的高精度水压控制-可视化模型试验系统，从侵蚀形态、土体流失、隧道受力及土体强度等多方面分析水压对盾构隧道渗流侵蚀的影响，揭示了渗流侵蚀潜蚀、涌砂共同作用发展规律及地层灾变机制。试验结果表明低水压条件下出现“地层空洞-局部潜蚀”侵蚀模式，高水压加速形成“地表塌陷-集中潜蚀”模式，驱动地层产生流动区（贯入阻力衰减54%）、粗颗粒区（贯入阻力衰减69%）、空洞区三级强度退化带。渗流侵蚀经历“潜蚀-涌砂-阻塞”三阶段演化，随水压升高，一方面冲击作用和渗漏孔的间歇性阻塞会造成隧道表面压力突增（较侵蚀前水平高35%），另一方面侵蚀对隧道结构表面压力影响范围扩大，从顶部渗漏孔向拱腰、拱底区域传递。研究结果可为盾构隧道接缝漏损诱发的侵蚀灾害防控提供指导。

关键词：盾构隧道；渗流侵蚀；模型试验；水压影响；间断级配砂土

真空预压-辐射式电渗技术处理河道淤泥脱水效果与重金属去除机制研究

邢道润¹，冯双喜^{*1, 3, 4}，雷华阳^{1, 2, 3, 4}，加  瑞^{1, 3, 4}，喻胜朋⁵

（1. 天津大学建筑工程学院，天津 300350；2. 广西大学土木建筑工程学院，广西 南宁 530000；3. 天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室，天津 300350；4. 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 300350；5. 中铁二十局集团有限公司，陕西 西安 710016）

摘  要：河道淤泥处置与资源化利用是保障工程安全和环境质量的关键。遵循淤泥“减量化、无害化”理念，提出了一种兼具脱水和重金属去除功能的真空预压-辐射式电渗技术。为了系统说明真空预压-辐射式电渗技术处理淤泥脱水效果与重金属去除机制，基于库仑定律，建立了重金属迁移模型，通过比较辐射式电极电渗法与传统竖向电极电渗法重金属运移机制，证明了辐射式电极电渗法重金属迁移速度更快，有效缩短了同等作用距离下的迁移路径，提高了重金属处理效率。此外，自主研发了真空预压-辐射式电渗技术模型装置和辐射式电极，开展了真空预压-电渗法、真空预压-阴极辐射式电渗、真空预压-阳极辐射式电渗、真空预压-阴阳极辐射式电渗模型试验，分析了排水量、沉降量、脱水后十字板剪切强度、含水率、固结度、重金属Cu全量等指标变化规律。研究证明，相比较于传统竖向电极，采用辐射式电极对淤泥的脱水与重金属去除效果具有明显优势。在脱水方面，电渗开启48 h内，真空预压-阴极辐射式电渗、真空预压-阳极辐射式电渗、真空预压-阴阳极辐射式电渗比真空预压-电渗排水量提升了3.09%～6.93%，最终沉降量方面提高了3.26%～7.07%，同时土体表面的含水率差值明显降低，十字板剪切强度最高提升了21.38%，在重金属去除方面，重金属Cu的去除效果提升了8.15%～21.66%。研究成果可拓宽传统真空预压技术应用范围，为地基绿色安全设计和施工提供科学参考。

关键词：河道淤泥；真空预压；辐射式电极；重金属去除

基于小尺寸试样的干湿循环下加筋膨胀土强度及裂隙特性变化试验研究

蔡  蕤²，张坤勇^*1,2，苏政凯³，叶  昊²，方  园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. 河海大学岩土工程科学研究所，江苏 南京 210024；3. 中国电力工程顾问集团华东电力设计院有限公司，上海 200331；4. 中建三局集团有限公司 江苏 南京 210000）

摘  要：为分析加筋对干湿循环下膨胀土强度的影响，采用两次压样法制得中间竖向加筋的小尺寸常规环刀试样，沿垂直于加筋网的方向进行剪切试验。对素膨胀土及加筋膨胀土试样开展了5次干湿循环下考虑低应力段的直剪试验，并观察循环过程中膨胀土裂隙的变化。试验结果表明：加筋后形成的复合体黏聚力得到显著提高，且在干湿循环下基本保持不变，而加筋后内摩擦角变化幅度较小。提出了干湿循环下常规大尺寸格栅加筋膨胀土强度预测方法，分析了表面裂隙率和体积裂隙率在干湿循环过程中的变化规律，以及加筋在抑制裂隙发育及强度衰减方面的作用；建议采用体积裂隙率对土体强度参数进行预测。研究成果可为进一步揭示加筋提高膨胀土边坡稳定的机理提供参考。

关键词：加筋膨胀土；小尺寸试样；干湿循环；强度；裂隙

山地型隧洞式储气库侧向稳定性分析方法

蒋中明¹，刘琛智¹，杨  雪¹，张世殊²，张  敬²，尹崇林²

（1. 长沙理工大学水利与海洋工程学院，湖南 长沙 410114；2. 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都 610072）

摘  要：围岩稳定性是保证压缩空气储能储气库安全运行的基础。山地型隧洞式储气库因地表倾斜，在高内压作用下易面临侧向失稳风险，现有分析方法对此类工况的适用性存在局限。基于极限平衡理论，建立了山地型隧洞式储气库侧向极限承载力学模型，求解极限储气压力，推导了基于压力储备定义的安全系数计算公式，作为评价稳定性的定量指标。通过与强度折减法计算结果的对比分析，验证了利用该方法分析储气库侧向安全稳定性的合理性。在此基础之上，研究了洞室设计参数、地表坡度以及抗剪强度参数对储气库安全稳定性的影响。结果表明：该方法所得破裂面与强度折减法剪应变集中区域基本一致，安全系数平均相对误差小于5%。增加埋深能显著提升储气库稳定性；增大洞径则反之，但影响效果呈减弱趋势；地表坡度越平缓越有利于洞室稳定；提高岩体内摩擦角和黏聚力均能提升储气库稳定性，且内摩擦角的提升效果更为明显。研究成果能为山地型隧洞式储气库安全评价提供理论支撑。

关键词：压缩空气储能；山地型隧洞式储气库；岩体侧向稳定性；极限平衡法；安全系数