固废基土质覆盖层水气响应与隔氧性能：从土柱试验到现场示范

詹良通¹，丰  田^*1，冯  嵩²，孙嘉兴³，柯  瀚¹

（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. 福州大学土木工程学院，福建 福州 350108；3. 南昌大学工程建设学院，江西 南昌 330031）

摘  要：酸性废水削减对矿山与尾矿堆场生态修复至关重要，研发固废基土质覆盖层对于防渗、隔氧与酸性废水源头削减具有重要的科学与工程价值。采用典型固废构建毛细阻滞复合防渗型土质覆盖层，通过土柱试验与现场示范研究其防渗隔氧性能。室内试验表明42 d干旱条件下此覆盖层的氧气通量仅为0.48 mol/(m²·a)，低于北美控制标准2 mol/(m²·a)；在施加的华南湿润区50 a一遇的暴雨下，底部未渗漏。后续在金矿酸性固废堆场开展了国内首个30 m×40 m大尺寸现场示范，1 a的监测期内总降雨量1193.2 mm，覆盖层底部累计渗漏量20.0 mm/a，满足北美控制标准30 mm/a；期间的年均氧气通量为0.75 mol/(m²·a)；试验区域植被复绿度100%。这表明固废基土质覆盖层在中国酸性固废场地防渗隔氧与酸性废水源头削减的应用前景广阔。

关键词：土质覆盖层；固废基；隔氧性能；防渗性能；中和渣

饱水软土中盾构隧道裂损演化统一相场模拟与韧性评价

黄宏伟¹, 王飞阳^*2

（1. 同济大学地下建筑与工程系岩土及地下工程教育部重点实验室，上海 200092；2. 东华大学环境科学与工程学院 土木工程系，上海 201620）

摘  要：受近邻工程突发扰动影响，饱水软土盾构隧道频现局部非稳定渗流，诱发接头压溃、管片开裂等不可逆的结构性非连续裂损，严重损害隧道结构的力学和耐久性能，威胁其运营安全和寿命。如何表征连续-非连续介质渗流的水力特性，以及如何描述流体、固体、非连续裂损耦合问题，成为精准预测隧道结构裂损风险及精准评价隧道结构韧性的关键。为此，基于相场理论，构建了统一断裂相场理论框架，提出了流-固-相多场耦合数值方法，精准追踪隧道结构裂损特征的演化，进而建立了基于裂损特征演化的隧道结构韧性评价模型。结合上海地铁18号线盾构隧道裂损实例开展研究，结果表明：局部非稳定渗流导致了隧道结构的力学失衡，诱发了接头压溃和管片开裂等局部裂损现象；随着裂损风险的演化，裂损截面处的内力出现了显著的重分布，这一过程伴随着能量的释放，使得隧道结构的韧性明显下降。研究成果为饱水软土盾构隧道裂损演化分析提供了可靠理论方法，为隧道结构的韧性评价和恢复提供科学依据。

关键词：断裂相场理论；连续-非连续介质；盾构隧道；承压饱水软土；韧性模型

基于反向Meyerhof破坏模式的吸力式筒型基础抗拔承载力极限分析上限解

王  胤，张晓琴，韦桐忠，王亦涵

（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：针对非均质海床地基土体中吸力式筒型基础的抗拔承载性能，引入不排水抗剪强度随深度的线性梯度效应，建立虚功平衡方程，提出了吸力式筒型基础整体剪切破坏模式的解析解。与模型试验和部分传统理论进行对比，验证了所推导的上拔承载力上限解公式的合理性和有效性，进一步通过参数敏感性研究，系统揭示了土体非均匀性和筒体长径比等参数对承载力系数N_c的影响规律，结合承载力归一化处理明晰了各因素的影响效应。结果表明上限解F与各参数之间呈正相关，当通过仅改变吸力筒半径或仅改变吸力筒筒长改变长径比时，归一化承载力系数N_c随长径比变化呈现不同趋势。所推导出的理论解析公式相对于传统理论更接近于模型试验的结果，表明该上限解析式在误差允许范围内是合理的，具有一定的工程应用潜力。

关键词：吸力筒基础；上限分析；反向Meyerhof破坏模式；抗拔承载力；非均匀性

散体材料中应力传递的细观机制分析

王肖肖，刘  洋^*，于鹏强

（北京科技大学土木与资源工程学院，北京 100083）

摘  要：基于离散单元法，对不同密实度的散体试样开展了双轴压缩试验的数值模拟，以细观loop结构作为基本单元，探讨了剪切过程中散粒体内部的应力承载特征与传递机制。通过以平均应力为指标划分强/弱结构loop单元，分析其结构重组与应力响应的演化规律。结果表明，不同密实度试样在剪切过程中，loop单元均呈现出应变硬化/软化行为，并逐步演化至各自的细观临界状态。强结构loop倾向沿加载方向取向，形成细长结构链以主导偏应力传递；弱结构loop也沿加载方向取向，但其聚集成块状填充于强结构链空隙中，起到辅助支撑的作用。此外，散粒体强/弱结构更倾向于重组为各向异性较强的高阶6+-cycle单元，且宏观应力水平越高，细观组构各向异性对试样整体贡献越强。在临界状态下，不同初始密实度散粒体内部细观结构趋向于重组成具有相同数量、几何和力学水平的拓扑构型，以此来承载和传递同一围压下的临界常应力，在宏观尺度上表现为临界状态的唯一性。

关键词：散粒材料；细观loop结构；应力传递；强/弱结构；离散元法

柔性聚合物砂浆物理力学与密封性能研究

蒋中明^1, 2，杨  雪¹，石兆丰¹，肖喆臻¹，刘琛智¹，黄湘宜¹

（1. 长沙理工大学水利与海洋工程学院，湖南 长沙 410114；2. 水沙科学与水灾害防治湖南省重点实验室，湖南 长沙 410114）

摘  要：密封技术是压缩空气储能（compressed air energy storage, CAES）人工硐室储气库建设的关键技术之一，其密封材料的选择至关重要。为了验证聚氨酯类聚合物砂浆（polyurethane polymer mortar，PPM）作为CAES人工硐室储气库密封材料的可行性，对PPM进行了气体渗透性试验和力学试验，分析其气密性能和强度与变形性能，并利用FLAC^3D软件分析了PPM密封层结构的受力特性与气体泄漏率。结果表明：PPM具有极佳的气密性能，其本质渗透率量级可达到10^-20～10^-22 m²，可满足CAES密封层的密封要求。PPM的拉伸性能优异，弹性模量低，变形能力强，与混凝土之间具有自黏能力。当PPM本质渗透率为10^-19 m²时，储气库渗漏量为0.215%，满足1 d内空气质量允许泄漏率的要求。由于PPM的弹性模量低，使得PPM密封层的计算环向应力均表现为压应力；最大环向拉应变仅有1.15%～1.20%，远小于其极限拉伸应变，可有效防治密封层产生拉伸破坏。由此可见，PPM在气渗和力学指标上均可满足CAES密封材料的性能要求。

关键词：聚氨酯类聚合物砂浆；密封性能；强度与变形性能；人工硐室储气库；压缩空气储能

基于计算机视觉的地表沉降远程实时监测系统研究

李元海¹，徐晓华¹，杨  硕^*2，刘学增³，赵万勇¹

（1. 中国矿业大学深地工程智能建造与健康运维全国重点实验室，江苏 徐州 221116；2. 徐州工程学院土木工程学院，江苏 徐州 221018；3. 同济大学土木工程学院，上海 200092）

摘  要：地表沉降远程实时监测是地下工程诱发地表塌陷和地质滑坡灾害等工程风险管控中的迫切技术需求。针对地表沉降视觉监测中面临的复杂环境影响精度、实时性要求高等关键问题，提出了一种融合数字图像相关技术（DIC）和深度学习的地表沉降分析方法。首先采用YOLO V8与自制靶标实现多目标的定位与匹配，并通过DIC实现测点的精准追踪，继而采用二次曲面拟合的亚像元搜索算法提升监测精度以及单应性变换法进行真实位移值的解算。基于提出算法，构建了一套地表沉降计算机视觉远程实时监测系统，搭建了集图像远程采集、图像实时传输、位移实时计算、数据管理与风险预警的完整监测体系，具有实用性和可推广性。室内模拟试验表明，亚像元搜索算法可以提高监测精度；单应性变换法可有效减少相机轴线与测点靶面角度过大带来的监测误差，提出方法可以有效避免遮挡并精准追踪大位移；现场试验表明，相比于传统DIC算法，提出方法在强光、大雾等复杂自然环境下展现出更强的适应能力与鲁棒性。研究成果对于岩土工程灾害管控中的地表沉降监测新技术的发展具有积极的促进作用。

关键词：计算机视觉；地表沉降；数字图像相关；深度学习；在线监测

赤泥磷石膏与水泥协同固化淤泥的力学特性与微观机理

丁建文¹，万   星^{* 1,2}，高洪梅²，王志华²，焦  宁¹

（1. 东南大学交通学院，江苏 南京 211102；2. 南京工业大学交通运输工程学院，江苏 南京 210000）

摘  要：在传统水泥固化淤泥的基础上掺入赤泥与磷石膏，以期利用大宗工业固废在水泥-黏土胶凝体系中的潜在化学活性，实现以废治废、减小水泥用量的目标。通过系列无侧限抗压强度试验、固结不排水三轴剪切试验、柔性壁渗透试验和微观测试，明确了淤泥复合固化土的力学性状随赤泥磷石膏配比的演化规律，揭示了复合固化土中的微观耦合效应。结果表明：赤泥与磷石膏掺入后可明显改善淤泥固化土的力学性能，且二者的协同作用效果显著，最优配比R7.5P2.5条件下固化土的无侧限抗压强度可提升80%～100%。赤泥的碱源激发作用促进了黏土矿物的溶解与火山灰反应的进行，使得土体的颗粒胶结作用增强，黏聚力增大，而磷石膏促进了钙矾石的生成，提高了孔隙密实程度，土体屈服后的内摩擦角显著增大。此外，磷石膏掺入使得复合固化土的破坏应变大幅提升，塑性变形能力增强。赤泥-磷石膏-水泥复合固化土中存在碱源激发、孔隙充填与胶结破损的耦合作用，土体力学性能的演化规律与微观耦合作用的效应特征相吻合。 

关键词：淤泥固化；赤泥与磷石膏；力学特性；微观耦合效应；协同作用

MICP加固岩体结构面剪切特性及微观机理研究

黄  曼^{1, 2, 3}，糜深悦^{1, 3}，刘  丹^{*1, 2, 3}，潘益鑫^{1, 3}，章晓栋⁴，吴月伟^{1, 3}

（1. 绍兴文理学院土木工程学院，浙江 绍兴 312000；2. 中国矿业大学(北京)力学与土木工程学院，北京 100083；3. 浙江省岩石力学与地质灾害    重点实验室，浙江 绍兴 312000；4. 绍兴文理学院生命与环境科学学院，浙江 绍兴 312000）

摘  要：微生物诱导碳酸钙沉淀（MICP）技术弥补了传统加固方法流动性较弱、能耗高和污染环境的缺陷，逐渐被应用于加固岩体结构面。基于自主设计的灌输装置对岩体结构面进行注浆，获得不同加固次数、胶结液浓度和法向应力条件下的剪切力学与破坏特征，借助超声波仪、扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）和高分辨透射电镜（HRTEM）技术综合分析微观机理。结果显示：随着加固次数和法向应力的增加，抗剪强度均逐渐增加，胶结液浓度增加时，抗剪强度先增加后减小；结构面剪切破坏主要发生在碳酸钙间、碳酸钙与岩石颗粒间和岩石颗粒间，在加固20次、胶结液浓度1 mol/L、法向应力1 MPa的条件下，破坏区域较小；加固后试样声时值变化范围为34～50 μs，且不同因素的统计规律与剪切试验结果一致；微观分析表明，抗剪强度的提高与方解石晶型的良好发育及其较高的占比密切相关。结合MICP加固过程及剪切破坏过程，揭示微观晶体局部破裂的演变行为对结构面宏观剪切破坏过程的影响机制。本研究可为岩体加固工程方案的制定与优化提供参考依据。

关键词：微生物诱导碳酸钙沉淀（MICP）；岩体结构面；抗剪强度；碳酸钙；微观机理

先盾后扩穿地裂缝设防段管片拆除盾构推力损失研究

姚  毅^{1, 2}，来弘鹏^*2，康  佐³，朱武卫¹，何朝君^{2, 4}，高  强⁵

（1. 陕西省建筑科学研究院有限公司，陕西 西安 710082；2. 长安大学公路学院，陕西 西安 710064；3. 西安市轨道交通集团有限公司，陕西 西安 710008；4. 中国港湾工程有限责任公司，北京 100027；5. 广州地铁设计研究院股份有限公司，广东 广州 510010）

摘  要：盾构管片拆除会打破环间纵向压紧平衡状态，造成推力损失，继而诱发结构变形及环缝渗漏水，是西安地铁穿地裂缝设防段采用“先盾后扩”建造面临的关键难题之一。利用自研加载平台开展1∶10比尺模型试验，探究管片拆除下推力损失和环缝张开量变化规律，分析螺栓二次预紧、拉紧措施范围、刚度以及组合措施的加固效果，并基于试验数据对既有纵向应力传递完整管模型进行修正。结果表明：距拆除位置越近，推力损失越大，残余推力总体服从指数分布。管片拆除引起的最大环缝张开量可达4.1 mm，会造成设防段两侧管片防水性能降低。螺栓二次预紧仅能改善残余推力分布均匀性，对环缝张开量作用不大。型钢拉紧措施对减小推力损失率、改善推力均匀性和减小环缝张开量均有效果，但并不随拉紧范围或拉紧刚度增大而成比例改善。采用“14b槽钢拉紧10环+螺栓二次预紧”组合措施与“14b槽钢拉紧15环”或“16b槽钢拉紧10环”的效果基本相同。为定量给出管片拆除下推力损失影响范围，基于刚度串联原理，推导了考虑环缝效应的纵向应力传递优化模型，给出的推力传递规律更符合模型试验结果和工程实际，给出的纵向影响范围仅为完整管模型约1/10。环缝效应的本质在于放大管片—地层间纵向相对位移梯度，进而增大应力传递梯度，最终改变纵向推力传递路径和影响范围。

关键词：地铁隧道；先盾后扩；盾构管片拆除；推力损失；拉紧措施；环缝效应

桩内单孔管波法检测理论及其应用

付鹏程^{1, 2}，吴君涛^{*1, 2}，易恩泽^{1, 2}，王奎华^{1, 2}，朱旭峰³，赵竹占⁴

（1. 浙江大学建筑工程学院，浙江 杭州 310058；2. 浙江大学平衡建筑研究中心，浙江 杭州 310063；3. 杭州西南检测技术股份有限公司，浙江 杭州 310015；4. 浙江省地球物理技术应用研究所有限公司，浙江 杭州 310005）

摘  要：近年来，单孔管波法可以通过竖向激振作用下桩内声测管中的水压响应时深规律来判断桩身完整性，但是该方法的检测理论尚不完善。因此，提出了桩周土-桩-测管内流体耦合振动模型，结合桩身三维振动控制方程以及Biot流体位移势函数控制方程，求解得出测管中不同深度处的水压响应表达式。解得桩身振动响应与退化工况下的已有解几乎一致。基于验证后的解析解，开展测管中水压传播机理的研究。通过水压响应波列图，可观察到管中水压以两种波速进行传播，管中的水压响应是应力波沿桩身传播与管波在测管内传播共同作用的结果。对不同工况下的土-桩-测管系统进行参数分析，研究水压响应的影响因素。结合现场试验结果，证明了单孔管波法进行桩基完整性检测的合理性与有效性。研究结论能为单孔管波法检测技术的推广应用提供工程指导以及理论依据。

关键词：桩基础；单孔管波法；动力响应；解析解；斯通利波

逆断层错动下直墙式管道隧道结构响应及破坏模式试验研究

申玉生^{1, 2}，骆  阳¹，黄海峰¹，刘  君¹，王浩鱇¹，杨春玲³，铁明亮³

（1. 西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室，四川 成都 610031；2. 西南交通大学国家陆地交通地质灾害防治工程研究中心，四川 成都 610031；3. 中国石油天然气管道工程有限公司河北省管道隧道和跨越技术创新中心，河北 廊坊 065000）

摘  要：依托穿越活动断层某直墙式管道隧道工程，开展逆断层错动作用下隧道结构响应模型试验，分析了衬砌竖向位移、应变及内力分布规律，结合裂缝扩展形态探究了衬砌破坏机制。研究结果表明：隧道拱顶竖向位移沿纵向呈S形分布，断层错动量50 mm工况下核心影响区为断层错动面沿上下盘侧各0.9D，一般影响区为断层错动面沿上盘侧0.9D～3.7D、下盘侧0.9D～2.6D（D为隧道宽度）；断层错动面附近衬砌发生拉伸破坏，拉应变峰值主要出现在墙脚，隧道衬砌仰拱、墙脚和拱脚损伤程度相较于其他部位更严重；受断层走向与隧道轴线交角影响，断层错动面附近隧道内力呈现非对称分布，45°对角线方向轴力和弯矩量值相对较大，衬砌发生扭转、弯曲变形，墙脚、仰拱和拱肩受力较为不利；隧道衬砌仰拱、墙脚纵向开裂破坏，断层错动面附近同时伴随隧道拱脚和边墙发生斜向剪切破坏。

关键词：管道隧道；直墙式断面；结构响应；破坏模式；模型试验；逆断层

磷基固化剂处理矿区酸性重金属污染土现场试验研究

胡  阳¹，周实际¹，徐  杨¹，林恩峰¹，曾施敏¹，田明阳²，林敏立³，杜延军^*1

（1. 东南大学岩土工程研究所，江苏 南京 211189；2. 中节能大地环境修复有限公司，北京 100082；3. 中节能（合肥）可再生能源有限公司，安徽 合肥 231602）

摘  要：针对某金矿酸性废液收集库重金属（铁、锰）复合污染土的固化稳定化修复工程开展了现场试验研究。采用12%的生物质固废牛骨粉复配电石渣（SS-H）、过磷酸钙复配电石渣（SS-E）两种固化剂固化污染土，研究现场污染土固化后的重金属浸出浓度、无侧限抗压强度、pH、干密度、贯入指数（DCPI）、重金属赋存形态，明确SS-H和SS-E的土体固化和重金属稳定化效果。结果表明：①养护28d后，SS-H和SS-E均可显著降低污染土的重金属浓度，且浸出浓度可满足地下水Ⅲ类质量标准（GB/T 14848—2017）的限制要求。②SS-H对锰的稳定化效果更显著，锰的浸出浓度由23 mg/L降低至0.02 mg/L；SS-E对铁的修复效果更好，铁的浸出浓度由34.3 mg/L降低至0.04 mg/L。③SS-H和SS-E均能有效提高固化土的强度。现场试验28 d后，固化土体平均DCPI较处理前分别降低了93.1%和93.2%。SS-H和SS-E两种固化剂可有效地固定酸性复合污染土的重金属，且提高污染土力学性能。④相比污染土，SS-H和SS-E固化土中水溶态Mn的占比分别由16.5%降低至0.19%和0.34%，修复前后Fe的形态变化不显著。

关键词：固化稳定化；磷基固化剂；现场试验；工程特性；环境安全特性

降雨诱发分散土边坡失稳破坏特性及预报研究

李泽闯，尹智艺，耿翔宇

（东北林业大学土木与交通学院，黑龙江 哈尔滨 150040）

摘  要：由于分散土具有较高的水敏性导致其边坡易发生变形破坏，目前对分散土边坡的失稳破坏特性及预测预报缺乏总体认识。基于分形理论设计了6个模型试验，通过近景摄影测量技术等研究了分散土边坡破坏模式，并提出了一种适用于降雨诱发分散土边坡失稳时间预报模型。试验结果表明：当分维值较大时（2.7687～2.8234），以渐进式水力侵蚀破坏为主；当分维值较小时（2.4977～2.6879），以滑动型破坏为主；当分维值适中时（2.6879～2.7687），以浅表层滑动型破坏为主，兼具侵蚀和滑坡的共同特征。分散土边坡失稳特性分为渗流和分散解体（初始侵蚀）、流固共存（等速侵蚀）和近饱和滑动（加速侵蚀）三阶段。采用斜率模型并选取SRR作为预测指标，通过改进切线角模型确定预测区域，可预测降雨诱发的渐进式滑动型滑坡破坏时间。发现其滑坡破坏时间预测结果的均方根误差均值为7.68，相对误差均值为2.4%。该研究成果对于认识分散土边坡破坏特性具有重要意义，并为降雨诱发分散土滑坡的准确预报提供新模型。

关键词：边坡；摄影测量；降雨；物理模型试验；分散土

不同固结路径下钙质砂临界状态演化与本构模拟

王  恒^{1, 2, 3}，林  彬^{1, 3}，王  刚^{1, 3}，陈军浩^{1, 3}

（1. 福建理工大学地下工程福建省高校重点实验室，福建 福州 350118；2. 中建海峡建设发展有限公司，福建 福州 350015；3. 福建理工大学土木工程学院，福建 福州 350118）

摘  要：钙质砂是中国南海岛礁建设的主要地基材料，建筑施工中地基将受到不同固结路径的荷载作用，研究不同固结路径对钙质砂临界状态演化的影响是建立钙质砂本构模型的迫切需求。通过开展4种相对密实度和4种固结路径下的三轴固结排水剪切试验，探究钙质砂颗粒破碎与临界状态内在联系随固结路径的演化规律。研究表明：随着有效主应力比由1.00减小至0.45，钙质砂剪切后的颗粒相对破碎率降低，对应的临界孔隙比增加，临界状态线斜率降低，即临界状态线呈现逆时针旋转趋势。同时，建立了不同固结路径下有效主应力比-相对破碎率-临界孔隙比的定量关系式，计算得到临界孔隙比预测值约为实测值的80%～120%。将其引入砂土状态相关剪胀方程，提出考虑固结路径影响的钙质砂状态相关的本构模型。该模型能够准确描述钙质砂在不同固结应力路径、不同密实度和不同应力水平下的剪切变形特性。不同固结路径和固结压力引起的颗粒破碎程度差异，是导致剪切后钙质砂临界状态线发生旋转的主要原因。

关键词：钙质砂；应力路径；临界状态；颗粒破碎；本构模拟

盾构下穿既有隧道扰动预测模型及掘进参数优化

费瑞振^1,2，施成华²，张春雷¹，李敬梅¹

（1. 中国铁路设计集团有限公司，天津 300142；2. 中南大学土木工程学院，湖南 长沙 410075）

摘  要：为解决盾构下穿高速铁路隧道变形超限引起既有隧道结构损坏及高速铁路行车安全问题，精确预测盾构隧道开挖引起上覆隧道最大变形至关重要。基于盾构下穿既有隧道扰动变形多源异构数据库，通过XGBoost、支持向量机、神经网络机器学习算法构建了适用于新建盾构下穿施工诱发上覆高铁隧道变形的通用预测模型。基于依托工程案例，使用XGBoost算法对盾构下穿高铁隧道诱发沉降开展建模预测，借助Bayesian算法实现模型超参数优化，基于高铁隧道沉降限值提出盾构下穿施工的掘进参数建议范围。研究结果表明：①采用贝叶斯优化的XGBoost模型建立盾构穿越诱发既有隧道扰动预测代理模型，该模型预测误差95%以上小于0.65 mm，决定系数R²达0.997，明显优于支持向量机与神经网络模型；②将预测代理模型与粒子群优化算法结合，建立盾构掘进速度、刀盘转速、同步注浆压力与同步注浆量为决策变量的优化控制模型，对盾构下穿浏阳河隧道段实施掘进参数优化并指导施工，无砟轨道结构沉降最大值为1.12 mm，满足轨道变形控制标准；③盾构掘进参数优化后的高铁隧道沉降预测值与现场监测值的时程变化规律一致，最大偏差0.198 mm，验证了盾构下穿既有隧道扰动预测与掘进参数优化控制方法的实用性与准确性。研究结果可进一步指导盾构下穿高铁隧道掘进参数范围拟定，并为保障高铁安全运营提供理论参考。

关键词：隧道沉降；盾构下穿既有隧道；扰动预测模型；掘进参数；安全控制

铅污染废弃黏土在水热条件下的固化/稳定化规律和机理探究

郁灵芝¹，陈  萍^*1，沈云扬^1,2，万怡灵¹，侯  坤¹，杨奕健¹

（1. 浙江理工大学建筑工程学院，浙江 杭州 310018；2. 浙江省建工集团有限责任公司，浙江 杭州 310030）

摘  要：铅是废弃黏土中常见的重金属污染物，通过水热技术将铅污染废弃黏土固化/稳定化处理，有望实现铅离子的高稳定化。开展了水热条件下（200℃、12 h）不同铅含量废弃黏土固化/稳定化试验，研究Pb²⁺稳定化机理及对固化体强度、体积密度、吸水等性能的影响规律。结果表明：经水热反应后各含量Pb²⁺的稳定率均达到99%以上，其稳定化主要通过生成CaPb(OH)₄、Pb(OH)₂、PbO化合物实现。水热反应显著提高了固化体强度，抗压强度较常温反应28 d提高约3倍，但Pb²⁺小幅度降低了试件强度，这可能与Pb²⁺抑制了托勃莫来石、硬硅钙石的生成有关。

关键词：铅含量；水热条件；废弃黏土；固化/稳定化

水-力-化耦合效应下膨润土衬垫防渗特性研究

侯  娟^{1, 2, 3}，楚辰玺¹，孙银玉¹，张金榜¹，孙  瑞¹

（1. 上海大学力学与工程科学学院，上海 200444；2. 青海大学土木工程学院，青海 西宁 810016；3. 弗吉尼亚大学工程学院 夏洛茨维尔弗吉尼亚州 美国）

摘  要：采用柔性壁渗透试验，研究了不同围压和化学溶液对钠基膨润土防水毯（GCL）防渗性能的影响。研究结果表明，去离子水作用下，GCL的渗透系数随围压增大呈对数降低关系，体现出显著的应力敏感性。中低浓度下，二价阳离子对GCL防渗性能的破坏作用远高于一价阳离子。NaCl溶液对GCL防渗性能的影响在1个量级以内，但是，CaCl₂溶液会显著抑制膨润土的膨胀能力，进而增大粒间孔隙，使得GCL的渗透系数随浓度升高而显著上升5个数量级。此外，GCL发生褶皱等扰动后，因为颗粒分布不均而易形成优势流通道，使得渗透系数增大1个数量级。应力和化学耦合作用下，低浓度或单价阳离子环境中，GCL的渗透系数对围压变化不敏感，高浓度高价阳离子环境中，围压升高可使得GCL的渗透系数降低约3个数量级，但仍难满足国家标准10^-11 m/s的要求。介观尺度上，膨润土颗粒尺寸、分布、孔隙率与贯通流径的形成是导致GCL渗透破坏的关键机制。

关键词：膨润土衬垫；渗透试验；化学；应力；渗透系数

不同岩体交叉裂隙结构下滴状流的分流机理研究

郭  涛¹，李富春¹，陈彦州²，李华仙³

（1. 昆明理工大学建筑工程学院，云南 昆明 650500；2. 上海财经大学数学学院，上海 200433；3. 云南省水文水资源局红河分局，云南 蒙自 661100）

摘  要：岩土体中存在由大量天然裂隙组成的复杂且庞大的裂隙结构，地表积水沿裂隙下渗将引起岩土体力学性质改变。由于交叉裂隙对于非饱和裂隙结构渗流起重要控制作用，采用相场方法模拟两相界面，对不同几何结构的交叉裂隙中滴状流进行了计算。探讨了交叉裂隙的几何结构（开度比、倾斜角、裂隙夹角等）对于液滴在裂隙交叉口处分流行为的影响，并结合XGBoost方法对几何结构的3个参数进行了特征重要性分析。结果表明：通过与文献试验结果对比，验证了该计算方法的准确性和有效性；液滴在裂隙交叉口处表现出完全分流、部分分流且无拖曳、部分分流有拖曳和不分流4种流动形态；当液滴长度为2 cm时，随着裂隙开度比、裂隙整体与水平面夹角及裂隙间夹角的增大，液滴的分流比例在减小甚至出现不分流现象；在时出现明显的拖曳现象、时液滴完全分流进入另一通道、当时，液滴在到达交叉口处时将不在流动，储存于裂隙中；通过特征重要性分析，发现裂隙整体与水平面夹角和裂隙间夹角对于液滴分流行为的影响远高于裂隙开度比。将此计算模型推广至裂隙网络结构中，对自然界中地表积水在裂隙结构中的非饱和渗流进行了分析。发现裂隙结构中常出现由于裂隙内空气的“阻塞效应”引起的非饱和流动现象，液滴在其中选择的“优势通道”与出入口间通道的笔直程度、过流面积等因素密切相关。研究结果可为工程中随机裂隙、裂隙结构的渗流仿真和工程设计提供一定的理论分析基础和方法借鉴。

关键词：交叉裂隙；滴状流；动态分流行为；随机裂隙结构

考虑轴力与刚度突变的盾构隧道纵向地震响应解析

关振长¹，杨泽龙¹，任璐瑶¹，陈思明²，罗  嵩²

（1. 福州大学土木工程学院，福建 福州 350116；2. 中铁南方投资集团有限公司，广东 深圳 518052）

摘  要：为合理估算盾构隧道纵向地震响应，将隧道简化为Pasternak弹性地基上的Timoshenko梁，考虑轴力与刚度突变的影响，推导出纵向与横向地层位移作用下的微分控制方程，并通过有限差分理论进行求解。进一步地，将理论计算结果与有限元模拟结果对比，验证了理论方法的有效性和可靠性，并探讨了盾构隧道加强段与常规段的纵向刚度比、地基反力系数、残余轴力等关键参数对隧道纵向地震响应的影响规律。结果表明：盾构隧道刚度的提升能够有效提高隧道的抗震性能，但在刚度突变处附近，隧道刚度相对较小的区段（常规段或劣化段）在地震作用下可能发生较大的环间局部非连续变形（张开、错台）；降低隧道纵向刚度比以及缩短加强段的长度，可以显著减少刚度突变对隧道纵向地震响应的不利影响。盾构隧道的环间局部变形与地基反力系数呈正相关，且局部变形随着地震波波长的增大先增后减；当地基反力系数较大时，且地震波波长在20～120 m范围内，隧道刚度突变处可能发生较大的张开和错台。隧道残余轴力能够在一定程度上提升盾构隧道抗震性能，且入射角和隧道刚度相对较小时，提升效果更为显著。

关键词：盾构隧道；纵向地震响应；反应位移法；纵向刚度突变

西部地区侏罗系岩层钻井法凿井铣齿滚刀破岩力计算模型

程  桦^1, 2，王晓云^*1，姚直书¹，朱  建³，荣传新¹，付新鹏⁴

（1. 安徽理工大学土木建筑学院，安徽 淮南 232001；2. 安徽大学资源与环境工程学院，安徽 合肥 230022；3. 鄂尔多斯市成达矿业有限公司，内蒙古 鄂尔多斯 017000；4. 中煤特殊凿井有限责任公司，安徽 合肥 230001）

摘  要：针对中国西部地区侏罗系岩层钻井法凿井滚刀磨损严重、破岩效率低下问题，以该工法常用的铣齿滚刀为研究对象，阐明了滚刀与岩石的接触行为，分析了单圈、单排刀齿的破岩模式，推导了垂直力和滚动力计算公式，建立了三刀齿铣齿滚刀破岩力计算模型；采用数值模拟方法获得了界定破岩模式的临界贯入度，并通过旋转破岩试验验证了破岩力计算模型的合理性；最后，探讨了贯入度、滚刀转速、刀身参数等主要因素对破岩力的影响规律。研究表明，铣齿滚刀单圈刀齿破岩模式可分为递进式破岩和非递进式破岩，单排刀齿破岩模式可分为刀齿协同破岩和刀齿非协同破岩；当h≥5.33 mm时，前后排刀齿为递进式破岩；当h≥3.06 mm时，同排刀齿为协同破岩；垂直力和滚动力均与贯入度、滚刀转速、刀齿刀刃长度呈正相关关系，减小排间距、齿间距可分别减小递进式破岩、刀齿协同破岩的临界贯入度。研究成果可为西部侏罗系岩层钻井法凿井破岩刀具设计优化，以及类似条件机械破岩机理研究提供有益参考。

关键词：钻井法凿井；铣齿滚刀；破岩力计算模型；贯入度；破岩试验

富水卵石砂土地层盾构穿越立交桥桩基群施工力学行为研究

王  毅¹，卢  锋^{*1, 2}，张俊儒²，孔  超³，雷沙沙⁴，吴  城⁴

（1. 西华大学应急管理学院，四川 成都 610039；2. 西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室，四川 成都 610031；3. 西南科技大学土木工程与建筑学院，四川 绵阳 621010；4. 中铁四局集团第二工程有限公司，江苏 苏州 215131）

摘  要：为研究富水卵石砂土地层中桩基托换和盾构隧道施工全过程力学行为，以成都地铁13号线盾构隧道穿越娇子立交桥桩基群为工程依托，通过大型直剪试验研究了风干、天然和饱和状态3种不同含水率（2%，12%，22%）下卵石砂土的力学特性，采用数值模拟分析了桩基托换和盾构施工全过程的变形受力机制，提出了桩基和隧道的变形控制措施，并将数值模拟结果和现场监测数据进行了验证。结果表明：卵石砂土含水率越高抗剪强度越低，饱和状态相比风干状态的黏聚力和内摩擦角分别降低了62.5%和82.8%，风干和天然状态表现出剪胀性，饱和状态下表现出剪缩性。桩基托换后托换桩轴力显著降低，盾构施工后隧道附近处桩身轴力明显增大，而含水率升高会减少桩身侧摩阻力，增大桩基沉降量。桩基沉降主要由桩基托换和盾构隧道施工产生，其中桩基托换对桥墩产生的沉降量占总沉降量的73.2%～96.8%，计算结果与现场实测较为吻合。隧道拱顶沉降受含水率影响显著，将卵石砂土地层含水率控制在12%左右时，所提出的控制措施可有效控制桥梁与隧道的沉降量。

关键词：富水卵石砂土地层；大型直剪试验；桩基托换；盾构穿越；力学行为

不同形状TDA改良道砟大型三轴试验研究

常建梅¹，陈高明¹，王  爱¹，冯怀平^*1，崔  瑛²

（1. 石家庄铁道大学土木工程学院，河北 石家庄 050043；2. 日本横滨国立大学，日本 横滨）

摘  要：道砟混合废旧轮胎颗粒（TDA）是道床结构改良的一种新型方法，具有推动有砟轨道基础设施可持续发展和提升固体废物利用率的双重优势，受到铁路研究人员的重点关注。已有研究主要围绕不同TDA掺量的影响开展，有关TDA颗粒形状影响的研究非常少见。颗粒形状是影响散粒体力学性能的重要因素，研究不同形状TDA改良道砟力学性能非常必要。基于中国铁路规范中颗粒形状的基本分类方法，以已有研究中大多数认定的10%体积比为最佳掺量混入TDA，相同颗粒体积条件下考虑颗粒尺寸影响，设计加工了不同形状的TDA颗粒（块、针、片状），开展了不同围压下混合集料的大三轴试验。结果表明：与纯道砟相比，各形状TDA改良道砟均能够保持或提高强度、降低初始弹性模量和体胀变形、减少模量退化和道砟破碎程度。然而由于TDA颗粒形状差异下颗粒变形、接触作用的不同，不同围压下改良道砟力学性能存在明显差异。针状TDA改良道砟模量退化程度较低，块状改良道砟的能量吸收能力较强、片状改良道砟具有较小膨胀角和体胀速率。综合不同形状TDA改良道砟在强度、变形等方面的影响作用，基于提出的合理选择原则可得针状TDA改良作用最佳。

关键词：TDA形状；道砟；三轴试验