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期刊信息
  • 岩土力学
    Rock and Soil Mechanics
    (月刊,1979年创刊)
    主管:中国科学院
    主办:中国科学院武汉岩土力学研究所
    主编:孔令伟
    编辑:《岩土力学》编辑部
    ISSN 1000-7598 CN 42-1199/O3
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2016年, 第37卷, 第S1期 刊出日期:2016-06-16
基础理论与实验研究
岩体破裂矩张量反演方法及其应用
吴顺川 ,黄小庆,陈 钒,柴金飞,吴昊燕,
. 2016 (S1):  1-18.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.001
摘要 ( 1015 )   PDF(6401KB) ( 2594 )  
地震及岩体失稳破裂过程中,破裂机制、震源参数及破裂能量等信息均可通过矩张量方法求解,文中详细介绍了矩张量基本理论,对比分析了绝对矩张量反演法、相对矩张量反演法、混合型矩张量反演法等3种常用方法的优缺点。在详细归纳、总结国内外相关文献的基础上,就水压致裂、采矿及深埋隧道等工程领域综述了矩张量反演理论在岩体工程中的应用现状,并结合其在德国黑林根矿区微震事件震源机制分析中的应用实例,表明通过矩张量反演获取的震源机制解及震源参数等信息,在岩体工程灾害预警及防治、水压致裂过程监测和控制等领域具有重要作用。最后分析了影响矩张量反演精度的因素及应用于岩体工程领域时存在的不足,包括定位精度低、波形识别及处理困难等问题,并对其在采矿、石油等岩体工程领域的应用前景、改进措施及需进一步研究的问题等进行了探讨,为矩张量反演方法的推广应用提供重要的参考。
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抗疏力固化剂改性黄土进失水能力研究
张虎元,彭 宇,王学文,林澄斌,
. 2016 (S1):  19-26.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.002
摘要 ( 920 )   PDF(4360KB) ( 913 )  
抗疏力固化剂在我国黄土加固中运用较少,探究抗疏力固化剂是否有利于维持黄土内部干燥状态很有必要。采用抗疏力固化剂对重塑Q3黄土改性,室内开展水滴入渗试验、柔性壁渗透试验、收缩试验及压力膜仪脱水试验,分别探讨抗疏力固化剂掺量对黄土进水、渗透及失水能力的影响。结果显示,随抗疏力固化剂掺量提高,土样斥水性急剧增大,明显优于粉煤灰、水泥、石灰改性土;渗透系数基本不变,水的流通性基本不变;干缩失水过程改性土样含水率及土-水特征曲线毛细作用区曲线斜率均变化不大,黄土失水能力基本不变。结合电镜及压汞试验结果可知,抗疏力固化剂对黄土中大孔隙、中孔隙体积含量影响较小,从而对黄土中水的流通及失去能力影响较少,证明抗疏力固化剂改性黄土斥水性明显提高,而失水能力基本不变,有利于维持黄土内部的干燥状态。
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基于多元统计的竖井井壁安全评价模型研究
杨海朋,白 冰,聂庆科,
. 2016 (S1):  27-34.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.003
摘要 ( 880 )   PDF(4350KB) ( 1007 )  
竖井井壁在复杂应力条件下的非采动破坏严重威胁着矿井的生产安全,如何准确、快捷评价其安全性一直是相关研究者们的关注重点。通过建立考虑应力-渗流-温度三场耦合的竖井井壁计算模型,结合正交试验设计原理和多元统计法,研究了大直径竖井井壁在非采动情况下的主要破坏形式,找到了主要影响因素。建立了一种安全性评价模型用于快速简捷地对工程对象进行预测和评估,可对井壁监测方案提供参考。最后利用文中方法对温家庄铁矿竖井工程进行了分析,验证了安全评价模型的可行性。
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泥质粉砂岩统一黏塑性模型的研究
肖正龙 ,陈卫忠,田洪铭,
. 2016 (S1):  35-41.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.004
摘要 ( 898 )   PDF(4281KB) ( 978 )  
统一黏塑性理论假设材料的应变仅由弹性应变和黏塑性应变组成。包含应力的黏塑性应变率表达方式,可以清晰地体现岩石材料应力增长率随应变加载速率相关的特性、在持续的偏压下的蠕变特性以及在恒定的应变下的松弛特性,但微分方程表示的本构模型在实际运用中存在计算上的困难。将无损伤Lemaitre统一黏塑性模型转换成关于应力的积分形式,并运用一致渐进展开算法得到其近似解,最后建立了基于近似解的牛顿迭代格式。开展了不同围压条件下泥质粉砂岩的三轴松弛试验,并将试验数据用于黏塑性模型的参数反分析,结果表明模型能够较好地反映泥质粉砂岩在长期作用下的力学行为特征。
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基于层间位移协调的承压水降压引起土层变形分析
贾亚杰,梁发云,崔振东,叶 华,
. 2016 (S1):  42-48.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.005
摘要 ( 1011 )   PDF(4102KB) ( 885 )  
承压水降压引起的地面沉降由含水层、弱透水层和潜水层的变形组成。当承压层降压时间短、弱透水层固结变形较小时,可以假设弱透水层为严格的隔水层。采用层状弹性体系理论,基于位移协调条件分别建立了单井抽水以及第三类基坑工程降水(隔水帷幕插入降水含水层)引起的土层变形分析模型,与数值模拟和现场抽水试验结果的对比,验证了文中方法的正确性。研究结果表明,上覆土层弹性参数变化对地表变形的影响可以忽略;抽水井附近的土层变形呈现“上小下大”特点,一定距离以外含水层与地面沉降大致相等,根据承压含水层降深要求,可估算出基坑外的水位降深。
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非稳定渗流条件下非饱和土质边坡稳定性的矢量和分析法研究
薛海斌,党发宁,尹小涛,丁卫华,刘海伟,
. 2016 (S1):  49-56.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.006
摘要 ( 1132 )   PDF(4533KB) ( 980 )  
研究可以同时考虑渗流、变形与稳定的非饱和土质边坡稳定性分析方法具有重要的理论意义及工程实用价值。基于Fredlund双应力变量理论进行非饱和非稳定渗流-应力耦合分析,同时与传统非耦合渗流方法确定的孔压场进行对比发现,两种方法确定的浸润线变化过程相近,堤底处孔压的最大相对误差为8.8%,验证了耦合分析结果的可靠性。将基质吸力对强度的贡献纳入黏聚力中得到坡体强度参数的空间分布规律,又基于滑面强度参数时空分布规律借助Matlab平台开发了非稳定渗流条件下非饱和土质边坡稳定性的矢量和法分析程序。以库水位下降条件下堤坡的稳定性分析为例,将不同方法的计算结果进行对比,发现文中方法搜索得到的滑面位置相对于传统方法要深缓,但总体位置相差不大,不同方法对应的安全系数相差不足0.096,验证了所提方法的合理性。
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考虑初始损伤和蠕变损伤的岩石蠕变全过程本构模型
王其虎,叶义成,刘艳章,姚 囝,
. 2016 (S1):  57-62.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.007
摘要 ( 1187 )   PDF(450KB) ( 1247 )  
考虑到天然岩石存在不同程度初始损伤以及蠕变过程中岩石受载后裂隙扩展而导致的新损伤,对具有初始损伤的岩石蠕变特性进行全面描述。根据不闭合结构面应力与法向变形之间的关系,提出裂隙岩石塑性变形体元件,描述岩石蠕变过程中的瞬时塑性变形。引入初始损伤影响因子,建立具有初始损伤的岩石损伤变量演化方程,构建模拟岩石加速蠕变的蠕变损伤体元件。将裂隙岩石塑性变形体和蠕变损伤体与描述瞬时弹性变形和黏弹性变形的广义开尔文模型进行串联组合,形成能够反映具有初始损伤的岩石瞬时弹-塑性变形、稳定蠕变和加速蠕变的蠕变全过程本构模型,提出了进行少量蠕变试验既能解析模型参数的方法,在不同应力水平下模型理论曲线与蠕变试验曲线吻合。
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循环荷载作用下饱和软土的各向异性边界面模型
杨召焕 ,王建华 ,
. 2016 (S1):  63-71.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.008
摘要 ( 1070 )   PDF(4624KB) ( 952 )  
在临界状态弹塑性力学的框架内,建立了可以考虑循环荷载作用下各向异性对饱和软土力学特性影响的边界面塑性模型。该模型采用非关联的流动法则,引入了反映土体各向异性的内变量,利用该内变量的初始值描述初始各向异性,采用一种理论更为严谨、模型参数确定更为恰当的旋转硬化法则描述循环加载过程中各向异性的演化,利用更新映射中心的径向映射法则和与塑性偏应变路径长度有关的塑性模量插值规律,保证模型能够模拟循环加载时应力-应变响应的非线性、滞回性、应变累积性等基本特性,解释了模型参数的物理意义和确定方法,特别是给出了一种合理确定描述土体初始各向异性状态变量方法。通过文献中等压固结和偏压固结饱和黏土的循环三轴试验结果与模型预测结果的对比验证了模型的合理性。
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干密度及冻融循环对黄土渗透性的各向异性影响
王铁行,杨 涛,鲁 洁
. 2016 (S1):  72-78.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.009
摘要 ( 1231 )   PDF(4292KB) ( 1176 )  
黄土作为特殊土之一广泛分布于我国中西部季节性冻土地区,以具有明显各向异性的西安Q3原状黄土为研究对象,采用GDS三轴渗透仪测量不同干密度原状黄土竖直向及水平向渗透系数。结果表明,原状黄土水平向渗透系数大于竖直向渗透系数,水平向渗透系数和竖直向渗透系数均随干密度增大而减小;原状黄土渗透各向异性随干密度增大而增强。在封闭系统下用冻融循环箱对干密度相同而初始含水率不同的原状黄土进行冻融试验,结果表明冻融后试样水平向及竖直向渗透系数均随冻融时试样初始含水率的增大而增大;冻融后黄土渗透各向异性随冻融时试样初始含水率的增大而减弱。随着冻融次数增加,黄土水平向及竖直向渗透系数先增大然后趋于稳定;黄土渗透各向异性随冻融次数增加而显著改变,表现在黄土的水平向渗透系数与竖直向渗透系数比值随着冻融循环次数的增加而减小。最后通过观测黄土的微观结构分析了其对黄土渗透性的重要影响。
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压裂过程中地面和井下倾斜场的主控因素研究
曾义金,郭印同,杨春和,
. 2016 (S1):  79-87.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.010
摘要 ( 974 )   PDF(5050KB) ( 726 )  
水力压裂技术改造储层已经成为非常规油气开发的重要技术手段,以井下测斜仪为代表的远场测量技术进行裂缝形态监测已经逐步应用于压后裂缝效果评价。采用不同的裂缝分析模型对压裂过程中地面和井下倾斜场进行了正演研究,验证了模型的正确性,并采用矩形张裂缝模型对影响压裂倾斜场的地层和裂缝参数进行了定量分析。研究表明,(1)地面倾斜场对于裂缝的方位角和倾角变化较为敏感,对于裂缝的尺寸及裂缝中心深度变化不敏感;(2)井下倾斜场值对于裂缝的尺寸、裂缝中心深度变化较为敏感,对于裂缝的方位角及倾角变化不敏感。研究结果可应用于储层水力压裂优化设计中。
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预制横缝条件下水力裂缝的起裂和扩展
王 磊,杨春和,侯振坤,郭印同,魏元龙,蒋廷学,
. 2016 (S1):  88-94.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.011
摘要 ( 935 )   PDF(4627KB) ( 983 )  
针对高角度天然裂缝发育地层中的水平井水力压裂问题,开展了水力裂缝自天然裂缝处起裂扩展的理论和试验研究。尝试将天然裂缝简化为与井筒轴线垂直的横向裂缝,基于线弹性断裂力学理论和最大拉应力准则,给出了水力裂缝起裂压力和扩展过程中应力强度因子的计算方法。利用预制横缝模拟高角度天然裂缝,开展了室内水力压裂试验,对水力裂缝的扩展形态和起裂压力进行了研究。理论计算表明,(1)水力裂缝自预制横缝端部起裂后,扩展距离超过1倍的预制横缝端部半径时可将预制横缝和水力裂缝合并起来,整体视作一条横向裂缝来计算应力强度因子;(2)水力裂缝尖端距井壁处的距离大于4倍的井筒半径时,应力强度因子的计算可忽略井筒的影响,近似采用硬币形裂缝的计算公式。试验研究发现,(1)水力裂缝在预制横缝端部起裂并扩展,形成与井筒轴线垂直的横向裂缝,裂缝的扩展呈现出Ⅰ型断裂的特点,形态近似呈圆形,未发现与井筒轴线平行的纵向裂缝的起裂和扩展;(2)排量对破裂净压力和起裂净压力有重要影响,大排量会导致较高的破裂净压力和起裂净压力,在大、小两种排量下起裂净压力的离散性均较小,计算得到的KⅠ临界断裂值的离散性也较小。研究结果可为改善裂缝发育储层的近井裂缝形态提供指导,也可为煤矿开采中预制横向切槽的水力压裂设计提供参考。
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非贯通节理岩体损伤变量计算方法研究
刘红岩,李俊峰
. 2016 (S1):  95-100.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.012
摘要 ( 1000 )   PDF(4175KB) ( 816 )  
作为岩体组成部分的非贯通节理对岩体力学特性有着重要影响,然而几乎目前所有的岩体损伤变量计算方法都仅考虑节理几何参数对岩体力学特性的影响。对含单组非贯通节理的岩体力学特性进行研究,提出一个能够同时考虑节理几何及强度参数对岩体力学特性影响的新的岩体损伤变量计算方法。首先,采用弹性余能等效假设代替Lemaitre应变等效假设研究由节理引起的岩体各向异性损伤,并基于断裂力学中单个节理引起的附加应变能增量与损伤力学应变能释放量相关联的观点,推导出由单条节理引起的损伤变量计算公式。其次,根据断裂力学理论获得了单轴压缩下单条节理尖端应力强度因子(SIF)KⅠ、KⅡ的计算公式。最后,通过考虑节理间的相互作用给出了单组单排或多排节理尖端应力强度因子KⅠ、KⅡ的计算公式,得到了单组节理引起的岩体损伤变量计算公式,并与已有试验结果的对比分析证明了该公式的合理性。
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基于损伤演化的片岩应力松弛特性
刘志勇,肖明砾,谢红强,何江达,
. 2016 (S1):  101-107.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.013
摘要 ( 936 )   PDF(687KB) ( 886 )  
为揭示丹巴水电站石英云母片岩的各向异性松弛性特及松弛过程中的损伤演化规律,针对平行片理组和垂直片理组石英云母片岩,采用程控蠕变试验仪,开展为期720 h的单轴应力松弛试验。试验发现,平行片理组和垂直片理组岩样的应力松弛曲线均可分为快速松弛、减速松弛和稳定松弛3个阶段,属于非完全衰减型松弛类型;受片理发育方向影响,平行片理组应力衰减历时较垂直片理组长。结合石英云母片岩的应力松弛特征,将基于能量耗散的损伤因子代入Bingham模型流变本构方程,利用改进Euler差分算法推导应力松弛方程,并用神经网络法对模型参数进行辨识。研究表明,平行片理组与垂直片理组在快速松弛阶段损伤发展较快,且随着松弛过程的进行损伤速率逐渐降低至稳定,损伤演化与应力松弛过程是统一的;考虑损伤演化的Bingham流变模型拟合曲线与试验结果具有较高的吻合度,说明文中提出的松弛方程能很好地描述石英云母片岩的应力松弛特性,对软岩工程研究具有较高的应用价值。
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基于正态分布时间函数地表动态沉陷预测研究
李春意,高永格,崔希民,
. 2016 (S1):  108-116.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.014
摘要 ( 962 )   PDF(4459KB) ( 1131 )  
为了研究地表动态沉陷规律,基于正态分布时间函数,结合地表沉陷预测公式,构建了能够进行任意点任意时刻地表动态沉陷预测的函数模型,分析曲线形态系数对时间函数和计算误差的影响,讨论正态分布时间函数的时空完备性,建立了基于时间函数的地表动态下沉计算公式。以辛置煤矿五采区开采为例,利用空间曲面拟合方法求取了地表动态沉陷预测参数,并对特征点的下沉趋势进行了预测。结果表明,地表沉陷预测时曲线形态系数δ > 2为其合理取值,理论预测相对中误差不会超过±4.55%,且随着δ的增大,预测误差逐渐减小;正态分布时间函数在地表下沉、下沉速度以及加速度方面均体现了地表沉陷时空分布的完备性。基于叠加原理的空间曲面拟合求参方法能够进行预测参数的自动求取,地表特征点下沉趋势预测最大中误差为±64 mm,相对中误差为±5.7%,理论值与实测值相吻合,基于正态分布时间函数的预测模型能够体现地表动态下沉的时空分布特征。
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隧道开挖对下伏水平薄煤层采空区地层的扰动及衬砌受荷特征
符亚鹏,姚志刚,方 勇,陈先国,
. 2016 (S1):  117-125.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.015
摘要 ( 1252 )   PDF(5957KB) ( 922 )  
为探明下伏薄煤层采空区地层中隧道施工对地层的扰动以及衬砌结构受荷特性,采用离散元颗粒流软件,从细观角度对隧道开挖引起的地层应力变化特性进行了模拟分析,同时在室内开展模型试验量测了下伏煤层采空区地层隧道衬砌背后土压力以及二次衬砌结构内力(轴力、弯矩),分析了特定围压下间距对土压力和二次衬砌受力的影响。结果表明,下伏煤层采空区地层因隧道开挖引起的围岩松动区呈“O”形分布,隧道下伏围岩颗粒接触力反而小于隧道上覆围岩;洞周允许位移越大,颗粒接触力链间断区域越大;间距越小,颗粒接触力链间断区域越大,当间距大于2.0D(D为隧道跨度)时,下伏采空区对隧道围岩颗粒接触力影响逐渐消失,降低了地基反力,间距越小,降低程度越高;二次衬砌内力分布有一定的离散性,二次衬砌裂缝最先出现在拱底,是隧道主体结构的薄弱环节。
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四向振动空心圆柱扭剪仪模拟主应力轴旋转应力路径能力分析
周正龙,陈国兴,吴 琪
. 2016 (S1):  126-132.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.016
摘要 ( 968 )   PDF(1079KB) ( 1732 )  
主应力轴旋转对土体的动力特性有着显著影响。利用GDS动态空心圆柱扭剪仪(HCA)能够实现内围压、外围压、轴力和扭矩四向动态加载的功能,提出了3种主应力方向变化的应力路径加载方式,分析了3种应力路径在实际工程中的应用,并进行了试验验证。当四向动载根据推导的波形函数加载时,可以实现:① 平均主应力p、中主应力系数b和偏应力q保持恒定,主应力轴循环旋转的应力路径;② 平均应力p和中主应力系数b保持不变,偏应力q循环变化,而主应力方向角? = 90°突变的应力路径;③ 平均主应力p、中主应力系数b保持不变,偏应力q、主应力方向角α连续变化的应力路径。应力路径①为模拟海洋波浪荷载作用下的应力路径试验提供了理论依据,应力路径②可用于模拟不同方向地震荷载的作用,应力路径③可以模拟波浪荷载作用下桩周土体的应力路径以及交通荷载作用下的应力路径。
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岩土力学研究的一些反思
卢应发
. 2016 (S1):  133-139.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.017
摘要 ( 997 )   PDF(4391KB) ( 1200 )  
传统三轴试验径变形的测量多采用链式环状传感器,假设试件为对称破坏,呈X型或沿中心轴对称破坏为合理测量方式,绘制偏应力与体积应变曲线斜率没有意义,如果在三向等量加卸载下斜率具有含义。弹性阶段比例极限和峰值应力恒定,外加应力大于比例极限应力时比例极限和峰值应力随损伤变化。破坏区荷载与位移关系曲线是材料力学与结构综合体现,应将应力和应变改为视应力与视应变;传统的迟滞回线面积是能量耗散表征是不正确的,应是能量存储、转换和耗散表征;沿中心轴破坏应为拉破坏,能很好地解释岩体中拉裂纹现象,因此提出循环加卸载试验以卸载曲线线性段作为材料参数确定依据。对于孔隙连通材料,施加应力大于比例极限应力,在不排水任意应力状态水压力卸载至0,以卸载曲线的线性段决定相应材料参数,建议传统三轴试验改为50 mm×50 mm×100 mm六面体试件。在比例极限应力内,损伤变量恒定,在外加应力大于比例极限应力时,沿应力主轴各方向损伤演化不一致,且随应力路径变化。
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基于有限区间联系云的围岩稳定性评价模型
汪明武,朱其坤,赵奎元,蒋 辉,金菊良
. 2016 (S1):  140-144.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.018
摘要 ( 937 )   PDF(4131KB) ( 924 )  
围岩稳定性评价指标分布具有有限区间分布和等级边界模糊特性。基于联系数理论和云理论的耦合方法,探讨了能考虑指标区间分布特点和级别界限模糊转换特性的围岩稳定性分类联系云模型。首先探讨了有限区间内的联系云模型,以描述有限区间内的围岩稳定性分类指标的模糊性和转换态势,结合样本指标权重和联系概率概念分析实测评价指标对各等级的综合确定度,判定了样本的围岩稳定性级别。实例应用和与其他方法对比分析结果表明,该模型应用于围岩稳定性评价是有效可行的,取得较好效果,且弥补了理想云模型不能整体描述有限区间分布的指标间确定和不确定关系的缺陷,拓广了云模型应用的适应性。
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隧道围岩松动圈的现场测试与理论分析
黄 锋,朱合华,李秋实,李恩璞,
. 2016 (S1):  145-150.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.019
摘要 ( 1221 )   PDF(4206KB) ( 1234 )  
围岩松动圈是制定隧道支护措施和整体稳定性评价的重要参数和依据,如何快速准确地确定松动圈范围已备受关注。以张-石(张家口至石家庄)高速公路上的多条隧道工程为背景,采用声波探测和理论计算相结合的方法,对不同埋深、围岩等级条件下的隧道松动圈进行了研究。基于D-P准则推导了围岩应力松动圈的弹塑性理论和损伤理论计算方法,其计算结果均小于单孔声波法测试结果,但两者变化规律类似。由于考虑了岩体的峰后软化特性,损伤理论分析法计算结果比弹塑性理论更加接近于实测值,运用损伤理论对围岩(特别是低级别围岩)松动圈进行预测是可行的,研究结果对其他类似工程具有借鉴作用。
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多节理岩体裂纹扩展及变形破坏试验研究
刘 刚,姜清辉,熊 峰,张小波,
. 2016 (S1):  151-158.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.020
摘要 ( 959 )   PDF(5108KB) ( 1536 )  
为了研究不同倾角下多节理岩体力学行为,采用10 MN微机控制电液伺服大型多功能动静力三轴仪,开展包含较多预制非贯通节理类岩石试件的单轴压缩试验,研究了多节理岩体裂纹的特征、贯通模式、破坏模式、应力-应变特征等与节理倾角之间的关系。试验结果表明,(1)多节理岩体的裂纹类型主要有翼裂纹和次生共面裂纹,翼裂纹的扩展路径与单个节理情况下的扩展路径差异较大,翼裂纹起裂后沿起裂方向存在较长的扩展长度,直接与相邻节理或翼裂纹形成贯通,并且裂纹的贯通表现出四种不同的模式;(2)多节理岩体的破坏模式归纳为3种类型:平面破坏、块体转动式破坏和台阶式破坏;(3)根据多节理岩体的应力-应变曲线在应变软化阶段所表现出的不同非线性变形行为特征,可以将曲线归纳为4种类型;(4)多节理岩体的强度和变形各向异性特征非常显著,强度和弹性模量均在节理倾角30°时最小,90°时最大。
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筋-土界面循环剪切刚度和阻尼比的试验研究
刘飞禹,王 攀,王 军,胡秀青,蔡袁强,
. 2016 (S1):  159-165.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.021
摘要 ( 902 )   PDF(4110KB) ( 940 )  
为了研究筋-土界面在遭受动力作用时的表现,利用大型直剪仪对土工格栅、土工编织布、土工无纺布和砂土界面进行了一系列循环剪切试验,得到了不同工况下界面的剪切刚度和阻尼比,并探究了循环次数与剪切刚度和阻尼比之间的规律。研究结果表明,同一循环次数时格栅-土界面的循环剪切刚度最大,土工编织布-土界面的阻尼比最大;剪切位移幅值为3 mm时3种竖向应力下界面都呈现出循环剪切硬化的特征,随着循环次数的增加,各竖向应力下的界面阻尼比有趋于某一值的趋势;砂土密实度越大,同一循环次数对应的剪切刚度越大,阻尼比越小,且随着循环次数的增加3种砂土密实度的界面阻尼比有趋于同一值的趋势;循环剪切位移幅值为5 mm的界面发生循环剪切软化现象,剪切位移幅值越大,界面同一循环次数的阻尼比也越大。
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TBM滚刀贯入过程中泥岩破坏特征试验研究
刘泉声,潘玉丛,孔晓璇,刘建平,时 凯,崔先泽,黄诗冰,
. 2016 (S1):  166-174.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.022
摘要 ( 1030 )   PDF(6431KB) ( 984 )  
为研究无侧限和有侧限条件下软岩贯入破坏特征,结合声发射检测技术和电镜扫描试验进行泥岩立方体试样常截面滚刀贯入试验,分析试验过程中荷载-贯入度曲线和声发射参数特征,并对岩石渣块断口进行细观电镜扫描,研究了破坏时细观和宏观裂纹形成过程。试验结果表明,(1)无侧限和有侧限贯入试验中荷载-贯入度曲线在跃进荷载处均出现明显峰值,跃进荷载峰值以后无侧限试样完全破坏,有侧限试样尚未完全破坏;(2)当宏观裂纹产生时无侧限试样声发射参数出现明显峰值,主要源于该宏观裂纹在试样内部的扩展。有侧限试样破坏过程中出现多次声发射参数峰值,对应多条宏观裂纹形成和扩展;(3)常截面滚刀贯入过程中试样内部出现微滑动,剪切破坏现象比较明显,可以认为滚刀贯入过程中泥岩破坏模式以剪切破坏为主。
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变轴压加载煤体变形破坏及瓦斯渗流试验研究
王 刚,李文鑫,杜文州,王海洋,王鹏飞,孙文斌,
. 2016 (S1):  175-182.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.023
摘要 ( 5887 )   PDF(734KB) ( 814 )  
为探究煤岩在变轴压加载下的变形破坏和瓦斯渗流演化规律,以原煤煤粉压制的煤体试件为研究对象,采用含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流试验系统,进行了5种不同轴压加载路径下的煤体三轴压缩及瓦斯渗流试验。研究结果表明,煤体变形可分为压密、稳定发展、非稳定破裂发展和破裂后4个阶段;压密阶段试件的应变变化速率主要与张开性结构面和裂隙有关,与轴压加载区间无关,稳定发展阶段虽然轴压加载速率不同,但在相同的轴压加载区间,轴向应变变化速率基本相同;变轴压加载前期煤体渗透率与轴压的加载速率呈负相关变化,中后期渗透率变化速率与轴压加载速率相关性不大。研究结论对指导冲击地压以及煤与瓦斯突出的监测预警有着重要意义。
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灰岩三轴高温后效流变特性及长期强度研究
武东生,孟陆波,李天斌,赖 林
. 2016 (S1):  183-191.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.024
摘要 ( 1105 )   PDF(4443KB) ( 983 )  
流变特性是岩石的变形特征之一,长期强度作为岩石流变特性重要的强度指标也越来越受到工程建设的重视。开展了高温后灰岩三轴蠕变试验,首先采用高温前后岩样纵波波速的变化引入热损伤因子D,量化岩石热损伤,然后分别采用等时曲线法、过渡蠕变法和稳态蠕变速率法进行了灰岩蠕变长期强度分析,并提出一种改进的稳态蠕变速率曲线切线法。结果表明,基于波速的热损伤因子能较为准确地量化温度对灰岩性质的影响;热损伤因子与灰岩经历高温后的长期强度呈现高度相关性,确定灰岩的温度阈值在380 ℃附近,低于此温度表现为灰岩性质强化效应,高于此温度表现为损伤效应;提出的稳态蠕变速率曲线切线法对于灰岩的长期强度预测较为准确,与实际情况相符;各温度下岩样蠕变破坏形态均表现为剪切破坏,亚裂纹逐渐由与主剪切面平行转为垂直扩展。
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不同含水率砂岩无损检测参数的尺度效应研究
刘新荣,王子娟,傅 晏,袁 文,邓志云,
. 2016 (S1):  192-200.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.025
摘要 ( 868 )   PDF(4519KB) ( 837 )  
利用螺旋CT机和智能超声波测速仪对5种尺寸的砂岩试样进行干燥及不同饱和条件下的无损检测试验。试验结果表明,当试件直径一定时(D = 50 mm),真空饱和法吸水率比自然浸水法略大,饱和吸水率与试件高度几乎成线性相关,试件两个方向的尺寸比值为2.0附近时其吸水能力较强,高径比最大的h/D=3.5时其吸水能力最差;由于岩石天然缺陷造成的各向异性,试件尺寸选取越小其各向异性指数越高,尺寸足够大其宏观均匀性才明显;砂岩的宏观力学参数和细观特征都存在尺度效应,当试件高径比h/D<2.0时岩样的弹性模量波动比较大,当高径比h/D≥2.0时试件计算弹性模量随着高度的增加而缓慢增加。得到了不同含水率砂岩无损检测参数的尺度效应方程,公式表明砂岩的吸水效果与试件的纵波波速的平方和CT数反比例相关,对于研究水岩相互作用时考虑试件的尺度效应有一定的指导意义。
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减围压平面应变压缩试验条件下丰浦砂中剪切带特性研究
庄 丽,宫全美,
. 2016 (S1):  201-208.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.026
摘要 ( 1258 )   PDF(4706KB) ( 885 )  
不同于常规土体单元试验中恒定围压的应力路径,进行了减围压(卸载)应力路径下丰浦砂的平面应变压缩试验,研究了初始围压和初始相对密度对砂土的剪切强度和剪切带特性的影响。结合二维数字图像(DIC)相关方法,分析剪切带的形成过程,对剪切带的厚度和倾角及其影响因素进行定量地分析。研究结果表明,剪切带形成于峰值剪切强度之前;对于密实丰浦砂试样,随着围压的增加,其剪切强度(最大有效主应力比)减小且峰值强度出现越晚,剪切带厚度减小而剪切带倾角变化不大;丰浦砂试样的相对密度越高,剪切强度越大且峰值强度出现越早,剪切带厚度越小而剪切带倾角越高。此外,基于峰值内摩擦角的Coulomb公式可以较好地预测平面应变试验条件下丰浦砂的最大剪切带倾角。
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粗糙条形基础极限承载力系数Nγ的计算
谢新宇,韩冬冬,黄 利,王忠瑾,刘开富,
. 2016 (S1):  209-214.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.027
摘要 ( 2560 )   PDF(443KB) ( 911 )  
假定土体为服从Mohr-Coulomb屈服准则的理想刚塑性体,利用滑移线理论求解粗糙条形基础极限承载力。采用有限差分方法并结合边界条件对承载力进行数值计算,进而得到非叠加假定下地基承载力系数Nγ。计算公式表明,Nγ不仅与土的内摩擦角φ有关,还与无量纲系数F有关,当φ和F为定值时,Nγ即为定值。将Nγ的数值与现有学者的解答进行了对比发现,学者采用的不同假定是导致结果与精确解产生误差的主要原因;计算了不同φ和F取值对应的Nγ,并与朱大勇等的计算结果进行了对比分析。最后,根据数值计算结果提出了Nγ的两个拟合公式,分析了拟合公式与数值解之间的误差。计算结果表明,采用拟合公式的计算结果与精确解接近,具有较好的应用价值。
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磷酸镁水泥固化铅污染土的应力-应变特性研究
张亭亭,李江山,王 平,李振泽
. 2016 (S1):  215-225.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.028
摘要 ( 992 )   PDF(4258KB) ( 1016 )  
采用磷酸镁水泥(MPC)对铅污染土进行固化/稳定化处理。基于无侧限抗压强度试验,系统地研究了MPC添加量、养护龄期、水土比和污染土铅含量对固化污染土应力-应变特性的影响规律。结果表明,固化污染土的应力-应变曲线呈现出3个阶段,即压密阶段、弹性阶段和破坏阶段;随着MPC添加量和养护龄期的增加,固化污染土的抗压强度qu增大,变形模量E50增大,破坏应变εf减小;水土比和铅含量对固化土的抗压强度qu和E50均存在临界值,分别为0.45和500 mg/kg,低于临界值时,固化土的qu和E50随着铅含量和水土比的增加而增加,εf随着qu增加呈幂函数规律减小,E50随着qu的增加呈线性增加,E50随着εf的增加呈幂函数规律减小。
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黏性土中钻孔灌注桩自平衡转换系数取值研究
李小娟,陈雪奖,戴国亮,龚维明,
. 2016 (S1):  226-232.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.029
摘要 ( 873 )   PDF(4254KB) ( 911 )  
自平衡检测法在桩基检测中有效解决了传统静载法面临的许多问题,已得到广泛地推广和运用,其中自平衡法承载力计算中转换系数γ的取值是关键性问题之一。针对我国桥梁工程地基土质普遍存在黏性土的情况,依托台州湾项目工程,对黏性土中自平衡承载力测试法中的转换系数的取值进行了原位试验研究。选取3根钻孔灌注桩,桩径为1.5 m、桩长83.5 m,在原桩上先后进行自平衡法和堆载法试验,在桩身土层交界处布设钢筋计得到相应的桩侧摩阻力,将每根桩的上段桩在同一土层处自平衡法测的极限侧摩阻力值与堆载法测的极限侧摩阻力值进行对比,得到了各层土自平衡转换系数值,在该基础上收集了相似工程2根桩检测数据进行分析,结果表明在黏性土中钻孔灌注桩自平衡法与堆载法测得的上段桩极限摩阻力之比为0.7~0.8。
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四种因素对纤维加筋盐渍土抗压性能的影响
姜宇波,柴寿喜,魏 丽,郑娇娇
. 2016 (S1):  233-239.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.030
摘要 ( 998 )   PDF(4284KB) ( 830 )  
滨海盐渍土的盐胀、溶陷和吸湿软化等不良特性导致其抗压性能的降低。选择含水率13%、15%、17%,干密度1.77、1.80、1.84 g/cm3,加筋长度为6、12、19、25、31 mm,质量加筋率为0.1%、0.15%、0.2%、0.25%、0.3%四种影响因素,开展聚丙烯纤维加筋土的无侧限抗压试验。试验表明,抗压强度随含水率的增加而减小,随干密度的增大而增大,随加筋长度和质量加筋率的增加先增大后减小,在加筋长度为19 mm和质量加筋率为0.2%时强度达到峰值;应力-应变曲线均呈应变软化型,含水率对应力-应变的影响程度最大。多元非线性逐步回归分析得出4种因素对抗压性能的影响程度大小依次为含水率、干密度、质量加筋率和加筋长度,纤维加筋可明显提高滨海盐渍土的抗压强度及抗变形性能。
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砂土中群锚锚周土体变形特性模型试验研究
张 昕 ,乐金朝,刘汉东,
. 2016 (S1):  240-248.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.031
摘要 ( 932 )   PDF(5428KB) ( 840 )  
群锚是常见的基础形式应用较为广泛,由于群锚之间的相互作用,群锚上拔过程中锚周土体的变形破坏机制比较复杂。采用非接触式数字图像相关方法(DIC)对群锚上拔过程开展模型试验研究,分析了群锚上拔过程中上拔力-位移关系曲线特征和锚周土体变形破坏机制。试验结果表明,密实度和埋深对群锚上拔力-位移关系曲线特征具有显著影响,在相同密实度、相同埋深率下浅埋与深埋群锚与同条件下的单锚具有相似的上拔力-位移关系曲线特征;群锚抗拔承载力具有明显的叠加效应,且砂土密实度、埋深和锚间距等参数因素对群锚效应具有显著影响。通过变形场的研究,得出了砂土密实度、埋深以及锚间距对群锚效应的影响规律。
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高钙粉煤灰固化重金属污染土的工程性质试验研究
查甫生,王连斌,刘晶晶,许 龙,崔可锐
. 2016 (S1):  249-254.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.032
摘要 ( 981 )   PDF(4082KB) ( 911 )  
高钙粉煤灰是燃煤电厂排出的固体废物,其堆放不仅需占用大量土地,而且对周围环境存在严重威胁。通过系统的室内试验,着重研究了高钙粉煤灰固化铅与锌污染土的工程性质,揭示了其作用机制,探讨了利用高钙粉煤灰固化重金属污染土的可行性。试验结果表明,土体受到重金属离子污染后其无侧限抗压强度降低,掺入高钙粉煤灰可提高土体强度,并能抑制重金属离子的滤出;污染物浓度较低时,固化污染土中的Pb2+和Zn2+均能得到有效固化,污染物浓度较高时,Zn2+的固化效果优于Pb2+。干湿循环试验结果表明,高钙粉煤灰固化污染土的强度随干湿循环次数的增加,先增大后减小;固化土体中重金属离子浓度较低时,滤出液中金属离子浓度随干湿循环次数增加而增大;重金属离子浓度较高时,滤出液中金属离子浓度基本保持不变。
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高液限土路堤填筑的双指标控制方法研究
洪宝宁,化君晖,刘 鑫,易进翔,
. 2016 (S1):  255-262.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.033
摘要 ( 1033 )   PDF(4190KB) ( 1071 )  
对于高液限土(包括改良的高液限土)填筑的路堤只用单一的压实度指标控制常常易导致质量隐患。通过试验研究提出一个采用空气率Va和压实度Dc双指标控制高液限土路堤填筑质量的方法,并给出了具体的控制标准。当压实度控制指标Dc≥93%时,高液限黏土和粉土空气率控制标准为4%≤Va≤8%,含砂高液限黏土和粉土空气率控制标准为6%≤Va≤13%。通过系统的试验研究,验证了双指标质量控制的可行性和有效性。研究结果表明,采用空气率和压实度双指标控制,不仅可以保证高液限土填筑路堤的强度和刚度,而且具有较好的水稳定性,为进一步充分利用高液限土作为路堤填料提供了技术支持。
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边缘裂缝圆盘砂岩试体III型断裂韧度量测之研究
郭俊志,谢其泰,王建力,
. 2016 (S1):  263-266.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.034
摘要 ( 897 )   PDF(8179KB) ( 692 )  
针对含边缘裂缝之砂岩试体受反平面剪力情形进行了III型断裂韧度量测试验,搭配相关所推导之理论公式求取砂岩III型断裂韧度。研究试验条件为无围压及单轴荷重加载下进行III型断裂试验,且针对试体受高温后之性质改变为变量条件加以探讨。研究结果表明,以该方式进行III型断裂韧度之量测,为可靠且稳定;砂岩经历温度在200 ℃前,试体III型断裂韧度会提升,之后呈现下降,到600 ℃,下降趋于平缓;随着烧结温度的提升,单压强度、动态杨氏模量、动态泊松比与III型断裂韧度皆有下降之趋势,且试体出现熔融样态,表面出现明显微裂纹。
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饱和度对风化花岗岩边坡土体抗剪特性的影响
李 凯,王志兵,韦昌富,颜荣涛,卢有谦,
. 2016 (S1):  267-273.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.035
摘要 ( 1114 )   PDF(4709KB) ( 984 )  
强降雨易诱发风化花岗岩边坡浅层滑坡,其滑坡滑动面多位于具有较大孔隙尺寸的强风化带。通过对广西玉林与梧州交界处风化花岗岩边坡浅层滑坡的现场勘查和对不同层位的土体进行物理力学试验,研究了饱和度对湿热地区风化花岗岩双层土质边坡抗剪强度的影响,发现两个风化带土体都存在一个“最优饱和度”使抗剪强度达到峰值,但饱和度对抗剪强度指标的影响规律不同,即饱和度对黏聚力影响很大,对内摩擦角影响很小;花岗岩全风化带与强风化带土体性质差异明显,尤其表现在饱和度影响下抗剪强度特性方面,从基质吸力理论和颗粒间胶结作用角度分析所发现的现象,可以清楚地解释产生差异的机制,为风化花岗岩边坡的开挖和滑坡的防治提供理论基础。
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温度对国产滤纸率定曲线的影响研究
张 华,张 沣,袁 密, 申 科
. 2016 (S1):  274-280.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.036
摘要 ( 933 )   PDF(7814KB) ( 553 )  
滤纸法是一种间接测量非饱和土吸力的测量方法,在用滤纸测定土壤吸力之前需获得能够表达吸力与滤纸含水率之间关系的率定曲线。国内外的研究人员对Whatman No.42、Schleicher & Schuell No.589和国产“双圈”牌定量滤纸的率定曲线已有研究,但是考虑到温度效应的滤纸率定曲线研究还有待深入。采用不同摩尔浓度的NaCl溶液测定了国产双圈203滤纸分别在20 ℃、25 ℃、30 ℃、40 ℃下的滤纸吸湿过程的率定曲线,结果表明滤纸的持水性随着温度的升高而降低,且温度对低吸力段滤纸持水性能的影响要高于高吸力段。通过多元线性回归分析建立了考虑温度效应的率定方程,通过微观结构观测和表面物理化学理论分析了温度对率定曲线影响机制。
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循环加载下X形桩竖向承载特性模型试验研究
卢一为,丁选明,刘汉龙,孔纲强,
. 2016 (S1):  281-288.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.037
摘要 ( 948 )   PDF(4303KB) ( 990 )  
实际工程中桩基经常受到各种动荷载作用,如高铁路基中的加固桩长期承受列车行车时产生的循环动荷载作用,桩基在循环荷载作用下的承载特性研究对动荷载下的工程设计至关重要。X形桩是一种在传统圆形截面桩基础上发展而来的新型异性桩技术,其承载机制不同于传统圆形截面桩。为了深入研究X形桩在循环荷载作用下的动力特性和荷载与沉降规律,开展了砂土中X形桩竖向循环加载大比尺模型试验。试验结果表明,随着循环加载的进行,X形桩顶产生累计沉降,且循环荷载比越大,加载频率越高,桩顶沉降越快;循环加载初期,X形桩顶动刚度降低,桩身轴力响应增大,桩侧摩阻力发生弱化,之后逐渐趋于稳定,且桩身下半段侧摩阻力较大;在同等加载条件下X形桩与等截面圆形桩相比,承受动荷载能力较强,桩侧摩阻力较大,长期循环加载作用下产生的累计位移较小。研究结果可为X形桩在动荷载作用下的工程设计提供参考依据。
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岩质边坡倾倒破坏的力学分析
刘海军,赵建军,巨能攀,
. 2016 (S1):  289-294.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.038
摘要 ( 1230 )   PDF(4068KB) ( 1049 )  
以岩质边坡倾倒破坏地质过程分析为基础,假定岩体倾倒破坏过程中始终处于力平衡状态以及层面上下缘存在着阻止剪切错动破坏的层间阻力,岩体中某一点应力根据弹性力学原理可以简化为垂直的自重应力和水平的侧应力,将倾倒破坏岩体的力学过程概化为平面应变模型,并基于最大拉应力破坏准则,推导出岩体倾倒折断破坏深度的临界公式。实例计算及讨论表明,倾倒破坏临界深度理论适用范围广,并且考虑了边坡水平应力,计算结果更加符合实际破坏特征。另外,边坡坡角、岩层倾角及厚度对岩体倾倒破坏深度影响具有较大影响,特别是层面倾角50°~70°时边坡最易发生倾倒破坏。
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砂砾石与砂接触冲刷试验研究
陈 群,彭 君,朱分清,
. 2016 (S1):  295-300.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.039
摘要 ( 2665 )   PDF(478KB) ( 994 )  
渗流作用下土层之间的接触面是较易发生渗透破坏的薄弱环节。在开展砂砾石渗透破坏试验研究的基础上,针对砂砾石与砂的接触面渗流及渗透破坏特性,利用大型竖向渗透仪和自主研制的环状径向水平渗透仪,研究了竖向和水平渗流作用下接触面渗流和渗透破坏的影响因素及接触冲刷的发生、发展过程。研究结果表明,典型的砂砾石与砂的接触冲刷破坏过程可分为稳定渗流阶段、过渡阶段和破坏阶段3个阶段,可用2个特征水力坡降进行划分,稳定渗流阶段与过渡阶段的分界点对应的水力坡降称为启动坡降,过渡阶段与破坏阶段的分界点对应的水力坡降称为破坏坡降;砂砾石与砂组合试样的渗透系数随砂砾石密度的增大、颗粒变细而减小,砂砾石与砂接触冲刷的抗渗坡降则随砂砾石密度的增大、颗粒变细而增大,在水平渗流情况下试样的渗透系数较竖向的大,但接触冲刷的抗渗坡降较竖向的小。
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石膏矿岩三轴压缩蠕变特性试验研究
蒋玄苇,陈从新,夏开宗,刘秀敏,周意超
. 2016 (S1):  301-308.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.040
摘要 ( 842 )   PDF(4451KB) ( 851 )  
石膏矿开采多采用房柱法,其蠕变特性对采空区稳定性有重要影响。以荆花石膏矿为背景,利用RC-2000微机控制岩石三轴蠕变试验机,结合具体工程情况,对荆花石膏矿岩进行围压分别为0、2.5、5.0、7.5 MPa的蠕变试验。分析了所得的蠕变试验数据,选取合适的模型对试验曲线进行拟合,利用等时应力-应变曲线簇法求得在不同围压下的长期强度。分析可知,荆花石膏矿蠕变包含衰减蠕变和等速蠕变2个阶段,轴向应力较小时只出现衰减蠕变,轴向应变增大到一定程度时将出现衰减蠕变和等速蠕变2个阶段。选择西原模型对试验曲线进行拟合结果表明,西原模型能较好地描述石膏矿的蠕变力学特性,拟合相关系数R均大于0.9;在不同围压情况下长期强度与蠕变强度的比值为0.89~0.95,即围压对长期强度的影响不大。研究结论能为石膏矿采空区的稳定性分析提供依据。
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钙质土的剪切特性试验研究
马 林
. 2016 (S1):  309-316.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.041
摘要 ( 957 )   PDF(1367KB) ( 1150 )  
钙质土因其颗粒形状不规则、易破碎、高孔隙比等特征,其力学性质较为特殊。采用室内大型直接剪切试验设备,对取自南海珊瑚礁和三亚岸礁的粗颗粒钙质土进行了直剪试验,研究了粗颗粒钙质土在不同含水率、不同密度和不同矿物组成条件下的钙质土剪切特性。结果表明,粗颗粒钙质土表现出与常规无黏性土截然不同的力学性质,即(1)与石英砂相比,表观黏聚力较大,内摩擦角较高,软化性较弱;(2)表观黏聚力随着平均粒径的增大而增大,内摩擦角随着干密度的增大而增大;(3)与峰值强度相比,土体剪切破坏后其残余强度的表观黏聚力锐减而内摩擦角仅略有减小。研究成果可为岛礁工程建设提供借鉴,也可为其他粗颗粒土的研究提供参考。
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工作荷载下温度循环对桩基变形与应力的影响分析
王成龙,刘汉龙,孔纲强,吴 迪,
. 2016 (S1):  317-322.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.042
摘要 ( 1123 )   PDF(4280KB) ( 1104 )  
目前针对工作荷载下温度循环对桩基承载力特性的研究相对较少,基于室内模型试验方法,对饱和砂土中工作荷载下桩体在多次冷热循环作用时的承载特性和传热特性进行研究,测得温度循环作用下桩体和桩周土体温度、桩周水平土压力、桩体应变以及桩顶位移随时间的变化规律。试验结果表明,施加温度循环作用后桩体及桩周土体温度变化不大,桩周水平土压力也能基本恢复到初值,但在桩体内部则会产生较少残余应变,桩顶下沉并随着循环次数的增加不断累积,从而影响结构的整体承载能力。
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利用钻孔注水试验测试爆区周边岩体损伤场的可行性研究
潘鹏飞,孙厚广,韩忠和,冯 春,乔继延,郭汝坤,李世海,
. 2016 (S1):  323-328.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.043
摘要 ( 880 )   PDF(4140KB) ( 940 )  
穿孔爆破是露天矿开采的主要模式,爆破产生的冲击效应将导致周边岩体出现不同程度的损伤破裂,影响台阶边坡的稳定性。提出一种利用钻孔注水试验评价爆破周边岩体等效损伤场的方法,通过向若干钻孔内注满水,记录不同时间的水位,绘制水位随时间的变化曲线,并最终获得不同位置的损伤程度及损伤深度。采用相对损伤因子定量化表征爆破对岩体的损伤程度,通过水位-时间曲线中速降段与平缓段的交界点反映岩体的损伤深度及损伤距离。通过试验发现,爆破引起的周边岩体损伤范围一般在20 m之内,引起的最大损伤深度在12 m以内;铁矿的抗爆能力高于灰岩,相同位置铁矿的相对损伤因子比灰岩的小7.5%左右,铁矿的最大损伤距离及最大损伤深度均比灰岩的小4~6 m;某些情况下注水后水位会快速降至某一特定高程,然后保持不变,表明该高程出现了贯通性导水带,可通过窥视仪等设备进行观察校核。
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表面活性剂改性粉土抗剪强度特性的研究
王 艳,傅俊醒,唐 强,胡安详,刘佳鑫,
. 2016 (S1):  329-333.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.044
摘要 ( 1123 )   PDF(4072KB) ( 812 )  
表面活性剂随着工业、农业、日常生活等各种活动进入到土体及地下水中,不仅会带来环境污染的风险,还会改变土体的结构等从而影响土体的工程性质。为了合理评估表面活性剂污染土体的工程适宜性,采用阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和阳离子表面活性剂三甲基十六烷基溴化铵(CTAB)对粉土进行改性,通过直剪试验研究其对粉土强度特性的影响。结果表明,表面活性剂改性后的粉土内摩擦角减小,随着表面活性剂浓度的增大,内摩擦角减小的幅值越大,当表面活性剂浓度达2%时,粉土内摩擦角减小23.9%;SDBS改性后的粉土黏聚力大大减小,SDBS浓度为2%时,黏聚力减小91.8%,CTAB改性后粉土黏聚力增大,最大增幅达41.8%;改性粉土中加入不同pH的表面活性剂时,内摩擦角变化很小,表明表面活性剂的酸碱程度对土样内摩擦角影响较小,随着表面活性剂溶液pH的增大,改性粉土的黏聚力呈现出下降的趋势,pH改变了土壤的电荷的分配,改变了土粒间的静电作用,从而引起土体黏聚力的变化。
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基于铀矿中本源硫杆菌对黄铁矿和铀矿浸出的协同作用
朱艳杰,庞园涛,杨 柳,黄建新
. 2016 (S1):  334-340.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.045
摘要 ( 773 )   PDF(4293KB) ( 1060 )  
研究砂岩型铀矿床中本源嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans, At.f)、嗜酸性氧化硫硫杆菌(Acidithiobacillus thiooxidans,At.t)对黄铁矿及铀矿浸出的协同作用。采用富集培养法、无机盐硅酸钠平板法对砂岩型铀矿中的硫杆菌分离纯化,通过分析菌株的形态学特征、生理生化结果及16S rDNA序列确定菌株的系统发育地位,并利用摇瓶培养法设计浸矿试验,向黄铁矿浸出体系中分别加入分离纯化的At.f、At.t及混合的At.f和At.t,检测pH值、氧化还原电位值(Eh值)的变化,浸矿40 d,测定浸矿体系的总铁离子浓度和硫酸根离子浓度,并分析黄铁矿矿渣表面形态及成分。根据黄铁矿的浸出结果,设计铀矿浸出试验,浸矿40 d,测定浸出体系中的pH值、Eh值、总铁离子浓度、硫酸根离子浓度等参数并计算四价铀的浸出率。结果表明,分离的两株优势菌中SW-2鉴定为嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(At.f),SW-3鉴定为嗜酸性氧化硫硫杆菌(At.t)。At.f、At.t浸出黄铁矿和铀矿时存在协同作用,At.f为浸矿体系的强氧化剂,主要将Fe2+氧化成Fe3+,Fe3+将UO2氧化成可溶性的UO22+;At.t可为浸矿体系提供酸性环境;At.f: At.t = 5:1试验组对黄铁矿和铀矿的浸矿效果最好,四价铀的浸出率为55.60%,黄铁矿矿渣表面形态显示细菌对黄铁矿存在直接的氧化作用;At.f、At.t高效浸出黄铁矿的菌量比例对以黄铁矿为伴生矿的铀矿的细菌浸出也具有明显的促进作用,研究结果可以为工业微生物浸铀时提供一定的支持并为以黄铁矿为伴生矿的其他矿物的微生物浸出提供参考。
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岩土工程研究
地下工程围岩潜在岩爆问题评估方法
张传庆 ,俞 缙,陈 珺,卢景景,周 辉,
. 2016 (S1):  341-349.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.046
摘要 ( 1055 )   PDF(4441KB) ( 1293 )  
潜在岩爆评估是工程前期或可研阶段预估工程施工风险、建设成本和规划工程布置中的重要课题,现有单独采用岩爆倾向性或应力与强度之比的评价方法存在不足。文中建议了一种地下工程潜在岩爆问题评估方法,综合考虑了岩石力学特性、围岩质量和地应力三方面的内外在因素,归纳了岩爆对应的地质条件,总结认为岩爆主要发生在II、I类围岩。以体积应变反弯点为卸载控制点,改进了岩爆倾向性指数的试验方法。综合考虑岩石弹性能指数、应力强度比和主应力比3个因素,提出了潜在岩爆指数新指标,并给出了相应界限值,可为工程可研阶段岩爆风险预估提供了一种操作简单、逻辑科学的评估方法。
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粉质黏土中沉箱-桩复合基础水平向承载性能试验研究
过 超,付佰勇,龚维明,
. 2016 (S1):  350-358.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.047
摘要 ( 1300 )   PDF(5781KB) ( 866 )  
为进一步研究沉箱-桩复合基础的水平向承载性能,开展粉质黏土中单桩、沉箱-桩复合基础在水平向荷载和竖向及水平向组合荷载作用下的系列试验,对沉箱-桩复合基础的水平荷载与位移关系、桩身弯矩、位移及土抗力分布规律及群桩效应等进行了研究。结果表明,在水平荷载作用下沉箱对桩顶的约束使桩身弯矩分布较桩顶自由情况要更均匀,并能有效地降低桩身弯矩、位移及土抗力,提高了基础水平承载能力;在同时作用有竖向和水平向组合荷载时,沉箱底摩擦力参与抵抗水平力作用、桩顶竖向力也有利于进一步提高基础水平承载力;试验获得了不同桩数、桩顶约束、荷载作用条件下的沉箱-桩复合基础群桩效应系数,对于桩距为6倍桩径的情况,桩与桩之间的相互影响很小。
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蓄水期坝肩岩质边坡微震活动性及其时频特性研究
戴 峰 ,姜 鹏 ,徐奴文,周 钟,沙 椿,郭 亮,
. 2016 (S1):  359-370.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.048
摘要 ( 1452 )   PDF(11373KB) ( 639 )  
以锦屏一级水电站左岸坝肩边坡微震监测数据为基础,研究蓄水期微震活动性规律,利用S变换(ST)对波形进行分解,并将其应用于左岸坝肩边坡蓄水期与施工期的微震波形处理,以研究其岩石微破裂信号的时频特性。研究表明,(1) 微震活动性与地质构造及蓄水活动密切相关,与施工期相比,蓄水期坝肩边坡岩体趋于稳定状态;(2) S变换综合了短时傅里叶变换(STFT)与小波变换(WT)的优点,其在微震等非平稳信号的时频分析中具有独特的优势;(3) 时频特性与波形特征相比更加稳定,基于S变换的微震波形分解能较好的揭示波形中包含的震源破坏信息;(4) 与施工期相比,左岸坝肩边坡岩石微破裂信号在蓄水期频率升高,持续时间减小,单震型微震事件比例增大,主要是由于在蓄水期左岸坝肩边坡岩体整体性和强度提高,岩体趋于稳定,从而使微震信号表现出不同的时频特征。微震时频参数可以反映岩体的内部微破裂信息,并为其稳定性分析提供参考。
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挤压地层双护盾TBM围岩变形及应力场特征研究
程建龙,杨圣奇,潘玉丛,田文岭,赵维生,
. 2016 (S1):  371-380.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.049
摘要 ( 1062 )   PDF(1020KB) ( 1059 )  
为研究挤压地层双护盾隧道掘进机(TBM)作用下围岩变形及应力场特征,采用FLAC3D建立了完整模型,并详细阐述了隧道掘进机(TBM)施工过程中的模拟方法,重点分析了隧洞纵横断面内围岩位移场、应力场、塑性区特征。模拟结果表明,两腰下部范围内的围岩与TBM护盾发生接触并产生挤压,拱顶并未接触;受刀盘与护盾连接处的尺寸高差和前后护盾的锥度影响导致仰拱围岩内出现3次加卸载,仰拱内部环向应力和径向应力均大于拱顶和两腰,而且其主应力方向与径向线斜交,受扰动剧烈,但仰拱下方70°范围内的围岩基本处于弹性状态;横向断面内围岩塑性区自上而下逐渐减小,且距掌子面越远塑性区范围越大,但后盾塑性区范围变化不大。
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渗滤液水位以下垃圾体产气对孔隙压力影响研究
居朦萌,施建勇
. 2016 (S1):  381-390.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.050
摘要 ( 851 )   PDF(4295KB) ( 769 )  
为了研究渗滤液水位以下产气对孔隙压力的影响,从孔隙气在渗滤液水位以下特定的流动状态出发,采用峰值产气模型,结合了达西定律、理想气体状态方程和多孔介质流体动力学理论,建立了渗滤液水位以下考虑产气作用的气液迁移模型。运用差分法对产气引起的气液迁移问题进行了数值求解。计算结果表明,渗滤液水位以下垃圾体的产气对孔隙压力的影响主要有渗滤液渗流引起的附加孔隙压力和水位升高引起的附加孔隙压力,按孔隙气所处阶段的不同可以分为孔隙气被封闭时孔压积聚阶段、孔隙气突破孔隙水封闭时的孔压急剧消散阶段以及由对流作用控制的气液运移阶段;高产气速率、高渗滤液水位和低渗透系数都会使得垃圾体内产生较高的孔隙压力;降低填埋场内渗滤液水位是减小产气对孔隙压力影响的有效措施。
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新建隧道近距离上穿对既有地铁隧道纵向变形影响分析
梁荣柱,夏唐代,胡军华,罗 岚,
. 2016 (S1):  391-399.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.051
摘要 ( 987 )   PDF(7589KB) ( 658 )  
新建隧道近距离上穿施工会改变地层既有平衡应力场,引起地层应力释放,导致既有下卧隧道产生纵向隆起变形。提出了在新建隧道卸荷作用下估算既有隧道纵向变形的解析解答,既有隧道简化为搁置于Pasternak地基上的Euler-Bernoulli 梁,采用两阶段分析法分析求解。首先,通过Mindlin弹性力学经典解估算新建隧道开挖卸荷引起在既有隧道位置处的竖向附加分布荷载;其次,建立在竖向附加荷载作用下的隧道纵向变形平衡微分方程,并基于有限差分原理,获得隧道变形数值解答。经与已报道的两个工程实测结果对比发现,理论计算结果与实测数据较为吻合,基本可以反映在新建隧道近距离上穿施工过程中既有隧道的纵向变形规律,从而验证其解析解答正确性。
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基于改进多因素相互作用关系矩阵的场址评价 ——以CSNS工程选址为例
李 坤,尚彦军 ,蒋 毅 ,何万通 ,林达明 ,常金源 ,陈延伟,
. 2016 (S1):  400-408.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.052
摘要 ( 991 )   PDF(600KB) ( 1037 )  
工程场址评价方法中传统的权重确定方法无法反映多元地学信息之间的复杂关系,影响评价结果的客观公正。为更好地满足大型工程设施选址的需要,将传统多因素相互作用关系矩阵法由常权改进为动态变权并引入工程场址评价,提出工程场址适宜度(ESSI)评价方法和定量评价指标,通过分析影响因素间作用关系及其在不同时空下对系统整体的影响,确定其在系统整体评价中根据实际情况动态变化的变权,根据权重计算工程场址适宜度。将该评价方法应用于中国散裂中子源工程选址工作,使用6个影响因素在5个比选场址中的变权及常权分别评价工程场址适宜度并对比分析,确定第3场址作为工程建设场址。实践证明基于多因素相互作用关系矩阵的ESSI评价方法与指标更具科学性、合理性和实用性,以期为类似工程选址提供参考。
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层状岩体深埋长隧道锚杆支护优化设计
韩昌瑞 ,白世伟 ,王玉朋 ,张东焕,
. 2016 (S1):  409-414.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.053
摘要 ( 834 )   PDF(4600KB) ( 781 )  
层状岩体是地下工程中经常遇到的一种岩体,力学性质具有明显的各向异性。选择合适的屈服准则和强度参数变化规律,结合各向异性弹性本构方程,获得横观各向同性弹塑性本构关系,利用该本构模型对共和隧道锚杆支护方案进行数值计算。首先考虑地应力、岩性的影响,从围岩的变形、破坏形式、塑性区及锚杆拉力的大小等方面改进、优化支护设计方案;其次从实际工程出发,考虑施工难度、工程造价等因素的影响,得到改进方案Ⅰ效果较理想,通过试验段现场监测确定改进方案I。本构模型对计算结果的影响很大,正确模型的计算结果可以为实际工程提供科学依据。
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卧式椭球盐岩储气库理论解及设计参数分析
罗云川,谢凌志 ,袁 炽 ,武志德,
. 2016 (S1):  415-423.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.054
摘要 ( 747 )   PDF(4354KB) ( 772 )  
我国的层状盐岩储层具有岩层厚度薄、夹层含量多、杂质含量高的特点,盐层厚度较薄时立式盐岩储气库有时难以获得较为经济的溶腔体积,通过提高储气库水平方向尺寸而建造的卧式储气库则可以达到经济体积的要求。从力学稳定性角度探讨卧式储气库的可行性,提出了卧式椭球储气库的力学简化模型。在前期研究的基础上使用弹性理论方法,推导了卧式椭球上关键点处以椭球形状比s(水平半轴与竖直半轴之比)、材料泊松比 、腔体内压 和远场应力( 、 、 )为函数的应力解。对理论解和数值解进行了对比,结果表明二者误差平均在3%左右。使用推导得到的理论公式,结合DP屈服准则,计算了当椭球形状比一定时储气库的最小运营内压值,得到了椭球形状比与储气库最小运营内压的关系曲线,并对卧式储气库运营内压的稳压范围进行了简单讨论。
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基于Copula函数的CFG桩复合地基载荷-变形曲线的概率分析
辛军霞,吴兴征 ,高 伟,任国家 ,马骏翔 ,范 磊 ,
. 2016 (S1):  424-434.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.055
摘要 ( 1272 )   PDF(913KB) ( 1614 )  
CFG桩(cement-fly ash-gravel pile)复合地基是一种重要的地基处理形式,在日益增加的大面积住宅和商业开发中作用越来越突出,然而该种桩型的加卸荷-沉降变形特性仍然需深入研究,尤其在概率评估方面。根据北京星光影视股份有限公司生产科研基地项目工地中的21根CFG桩单桩静载试验和32个复合地基静载试验的原位加卸载测试成果,采用两参数的双曲线或幂曲线回归拟合了每一条加荷-变形曲线。由于土体的内在各向异性和其强度的变异性,评估整个场地的加荷-变形曲线时,其回归参数表现出了较大的离散性。将一个场地的多组回归参数组成一个随机向量,其加载-位移曲线的不确定性可由简单的两变量随机向量体现,引入双变量联结函数(Copula)描述随机回归参数间的相依性。最后,考虑正常使用极限状态,采用基于Copula函数的模拟模型计算了CFG桩复合地基的可靠度指标。研究结果有助于改进CFG桩复合地基的概率设计与评估。
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循环交通荷载下软土路基长期沉降理论解
吕玺琳,方 航,张甲峰 ,
. 2016 (S1):  435-440.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.056
摘要 ( 909 )   PDF(4125KB) ( 1075 )  
基于循环交通荷载下软黏土累积塑性变形、累积孔压经验公式与分层总和法结合的方法,通过计算不排水循环累积塑性变形引起的沉降和不排水循环累积孔压消散引起的固结沉降叠加,建立了一个软土路基长期沉降拟静力计算模型。对交通荷载应力路径下的软黏土空心圆柱扭剪试验数据分析,获得了不排水累积塑性应变模型和不排水累积孔压公式的参数。基于弹性理论解积分计算交通荷载下路基中的动应力,再结合分层总和法计算了路基沉降与循环周次的关系。通过工程实例分析,对比了计算沉降结果与实测结果并与以往理论分析结果,验证了所建立模型的合理性。
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U型、W型和螺旋型埋管形式能量桩热力学特性对比模型试验
刘汉龙,王成龙,孔纲强,吴 迪,
. 2016 (S1):  441-447.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.057
摘要 ( 1257 )   PDF(4431KB) ( 1110 )  
能量桩是一种可以节省地下空间和施工埋管费用的新技术,目前针对其在供暖和制冷过程中土体和桩基之间的相互作用机制研究却相对较少。基于模型试验方法,系统地研究了饱和砂土中单U型(绑扎和预埋形式)、W型和螺旋型等4种不同埋管形式情况下的能量桩热力学效应、传热和承载特性,测得桩体和桩周土体温度、桩端阻力、水平土压力、桩顶位移以及桩体应变随时间的变化规律。试验结果表明,在相同输入功率情况下W型埋管形式桩体的温度、土体压力、应力和桩顶位移均较螺旋型和U型埋管形式的情况大。
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基于PCA-DDA原理的砂土液化预测模型及应用
宫凤强,李嘉维,
. 2016 (S1):  448-454.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.058
摘要 ( 1055 )   PDF(4121KB) ( 719 )  
影响砂土液化的因素有很多,建立多指标的液化预测模型非常有必要。目前所有的多指标砂土液化预测模型,均默认选取的判别因子之间相互独立,不存在相关性,可能导致各判别因子之间存在信息叠加而发生误判。以唐山地震砂土液化的25个案例为样本,选取8个影响因素作为砂土液化预测的初始判别指标,首先采用主成分分析(PCA)对各判别指标进行分析,对存在相关性比较高的指标进行了降维处理。基于降维后的4个主成分换算得到新的样本数据,以18个案例为学习样本,建立主成分分析与距离判别分析(DDA)相结合的砂土液化预测模型。利用建立的预测模型对18个案例进行回判,结果全部正确。对其他7个案例的液化情况进行了预测,并与规范法、Seed方法、BP法、DDA法的判别结果进行分析比较,结果表明基于主成分分析与距离判别方法的砂土液化判别模型预测准确率为100%。将模型应用于工程实例,判别结果也与实际情况一致,表明该模型具有良好的预测功能,可在实际工程中应用。
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程潮铁矿东主井区地表变形特征和机制分析
邓洋洋,陈从新,夏开宗,付 华,张海娜
. 2016 (S1):  455-461.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.059
摘要 ( 775 )   PDF(7779KB) ( 564 )  
以地表变形监测成果为基础,结合数值计算分析,再现了程潮铁矿东主井区地表的变形过程,分析得到了井区地表的变形特征和变形机制。研究结果表明,当地下采空区和地表塌坑形成一定规模后,在矿区不同方向水平构造应力的释放和挤压作用下,被地质结构剖分为柱状结构的围岩向塌坑方向产生倾倒,引起了井区地表变形;地表变形主要以水平移动为主,垂直位移很小,但是随着柱状结构岩体不断倾斜,地表垂直位移与水平位移的比值也不断增大,并在地表形成漏斗形变形曲线。
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锚杆复合土钉支护协同作用的模型试验研究
刘 燕,刘俊岩,郑全明,马桂宁,
. 2016 (S1):  462-468.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.060
摘要 ( 978 )   PDF(4656KB) ( 857 )  
通过室内模型试验,利用可视化追踪技术,对锚杆拉拔过程中土体位移场和对土颗粒孔隙率、颗粒轨迹的追踪等细观观测,研究锚杆和土钉的协同作用机制。研究发现,锚杆拉拔过程中颗粒的剪涨作用使土颗粒向土钉移动,由于土钉的边界约束作用,使颗粒移动发生转向,最终在锚杆和土钉之间形成压密区;压密区的形成不但减小了土体的位移,也使土钉和锚杆的极限抗拔能力得到提高,从而解释了锚杆复合土钉支护在基坑支护中能够减小土体位移的原因,可为完善锚杆复合土钉支护设计理论提供参考。
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基坑开挖对邻近铁路路基变形影响与控制
王培鑫,周顺华,狄宏规,李 雪,
. 2016 (S1):  469-476.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.061
摘要 ( 1098 )   PDF(842KB) ( 1171 )  
以某紧邻既有铁路线的基坑工程为依托,基于现场实测数据,分析了路基与基坑的变形规律、沉降原因和控制措施。结果表明,受列车荷载与渗漏水影响,路基沉降在坑底旋喷加固和施工冠梁、混凝土撑期间迅速增加,形成了长约50 m、最大沉降95 mm的沉降槽,60%以上的路基在该阶段的沉降增量占阶段累计沉降的70%以上,而地表沉降多小于20 mm,约为开挖深度的2.4‰;路基沉降槽处坑外横断面地表沉降呈“凹槽形”,在路基处沉降最大。在坡顶进行双液注浆能够控制地表与路基沉降,减少后续开挖施工对路基的影响,但注浆施工易导致边坡变形突变,尤其是向坑内的水平位移,不利于边坡稳定和铁路安全。
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输电线路装配式基础下压计算时底面积取值研究
程永锋,郑卫锋,鲁先龙,孟宪政
. 2016 (S1):  477-481.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.062
摘要 ( 845 )   PDF(4501KB) ( 772 )  
输电线路混凝土板条与角钢支架组合的装配式基础已在工程中得到应用,由于底板板条间存在空隙,基础在下压计算时底板面积取值尚不明确。通过地基土极限承载力理论分析,相邻板条间存在土拱效应,可将整个底板下的浅层土体近似等效为刚性体共同抵抗下压荷载。不同板条间距的现场试验表明,板条间距变化对荷载位移曲线基本无影响,板条下与空隙处的土压力差值在3倍底板宽度埋深时差距较小,在5倍底板宽度埋深时差别可忽略,且由于应力扩散作用板条间距变化对深层土压力无影响。根据理论研究与现场试验成果,建议装配式基础在下压计算时底板计算原则应按照底板板条包围的整体面积进行计算。
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中国西南深切峡谷岸坡地应力场基本特征
李 华 ,李崇标 ,刘云鹏 ,韩 刚 ,赵其华,
. 2016 (S1):  482-488.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.063
摘要 ( 1052 )   PDF(524KB) ( 1092 )  
基于西南地区10个大型水电工程95点空间应力测试数据与50点硐壁应力恢复法测试数据,统计分析了边坡地应力场随垂向、水平向深度变化规律,根据主应力量级、倾角变化规律分析边坡浅表部地应力场特征,探讨了西南深切峡谷地区边坡地应力场分布规律。研究表明,(1)边坡应力场在宏观上可划分为浅表部区(0~300 m)与深部区(>300 m);(2)浅表部区主应力量级、倾角波动较为剧烈,而深部区主应力量级、倾角较为稳定,其最大主应力介于15~30 MPa,中间主应力介于10~20 MPa,最小主应力介于5~12 MPa,最大、最小主应力倾角介于0°~30°,最大主应力约为最小主应力的1.5~3.5倍;(3)浅表部区地应力场具有由主应力较小、最大主应力倾角与坡角近平行转变为主应力急剧增高、最大主应力倾角变化不明显,继而转变为主应力量级、最大主应力倾角剧烈波动,最后逐渐转变与深部应力场近于一致的特征。
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沿空掘巷应力动态变化规律研究
沈 威,窦林名,刘 鹏,贺 虎,
. 2016 (S1):  489-494.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.064
摘要 ( 663 )   PDF(1643KB) ( 899 )  
针对沿空掘巷应力动态变化问题,以张双楼煤矿沿空掘巷为例,采用钻屑法得出走向方向煤层应力动态变化特征,并对变化特征进行分析。根据实测和分析得出,受到岩性、地质构造和顶板呈现的“O-X”破断影响,采空侧煤体应力峰值呈现周期性出现,周期距离等于周期来压步距;受到采空侧围岩应力状态、巷道掘进引起的应力重新分布和覆岩运动的共同作用,沿空巷道实体煤中应力变化不一,或降低或增高或转移。沿空掘巷的应力变化特征对于防冲卸压计划安排和冲击矿压防治工作具有重要指导意义。
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三峡库区危岩稳定性断裂力学计算方法
周云涛
. 2016 (S1):  495-499.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.065
摘要 ( 869 )   PDF(4740KB) ( 776 )  
危岩崩塌实际是危岩主控结构面断裂扩展问题。基于主控结构面的断裂力学模型提出了危岩断裂稳定性判定方法,建立了以联合应力强度因子为指标的危岩稳定系数,推导得出危岩主控结构面尖端受力分布形式及计算表达式,提出了危岩主控结构面尖端断裂力学模型,推导得出主控结构面尖端联合应力强度因子计算公式。重庆万州首立山危岩断裂稳定性计算结果表明,计算结果与现场情况较吻合,采用文中的断裂稳定性计算方法比现有的地质灾害防治工程设计规范更加安全、客观、实际。
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数值分析
考虑孔隙水压力作用的岩土体弹塑性模型及其有限元实现
宋子亨,杨 强,刘耀儒
. 2016 (S1):  500-508.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.066
摘要 ( 1196 )   PDF(4702KB) ( 948 )  
岩土工程中孔隙水的作用一直是工程安全稳定分析中不容忽视的问题。基于Viesca提出的考虑饱和孔隙水压力作用的孔隙弹塑性模型,推导其在满足D-P准则的理想弹塑性情况下的具体形式。对于不排水条件,饱水状态下材料强度参数被等效化,使得屈服面的形状发生改变,同时根据最近点投影法确定其在弹塑性计算中的本构积分策略。不排水孔隙水压力对岩土体的塑性响应的影响得以表达,而对结构的稳定性的影响通过基于过应力概念的不平衡力反映出来。基于该模型开发非线性有限元程序PoreTfine,选取非均质边坡降雨入渗下的稳定问题作为算例验证其实用性,边坡随降雨作用的非平衡演化过程得到研究。Skempton系数的增大对连续降雨条件下边坡有弱化作用,对其稳定性不利。
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控制应力路径散体材料真三轴试验强度特征的离散元模拟与细观机制分析
张 铎,刘 洋,吴顺川 ,
. 2016 (S1):  509-520.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.067
摘要 ( 1139 )   PDF(4359KB) ( 1073 )  
通过一系列真三轴离散元数值试验,模拟了不同应力路径下的等b试验中散体材料的强度特征。根据模拟结果详细地分析了三维应力条件下中主应力和应力路径对散体材料峰值强度的影响,研究了峰值摩擦角、峰值应力比的变化规律,并根据真应力的概念和组构张量的演化结果分析了散体材料的强度成因。研究表明,在不同类型的数值试验中峰值偏应力随b参数的变化规律不同,但采用初始围压归一化后的应力-应变曲线规律一致。峰值强度线的斜率只与b值有关而与应力路径无关,且随着b值的增加,峰值应力比qf /pf逐渐减小,数值模拟结果与室内试验结果吻合较好;随着应变的发展,数值试样的组构也随之发生变化,产生了明显的应力诱发各向异性;散体的强度为颗粒摩擦及材料各向异性共同作用的结果;理论上,组构比-应力比坐标系中破坏点位置仅取决于颗粒摩擦角 ,而数值模拟结果与理论值的差异源于颗粒间咬合和滚动摩擦的影响,其影响与颗粒表面摩擦系数有关,也受空间应力状态的影响。
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低温环境下含表面裂隙硬岩温度场及冻胀演化过程分析
申艳军,杨更社,荣腾龙,刘 慧
. 2016 (S1):  521-529.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.068
摘要 ( 1079 )   PDF(4914KB) ( 935 )  
寒区含表面裂隙硬岩与大气连通,易受外界低温环境引起裂隙内部水分凝结,造成裂隙带附近形成温度场突变,进而随水冰相变产生冻胀力,二者随着冻结活动处于动态演化之中,涉及到温度场、渗流场及应力场等多场问题。目前的研究大多依据数值模拟结果,描述裂隙岩体温度场、应力场分布特征及规律,考虑从基础理论解析计算角度,探究低温环境下裂隙岩体温度场、冻胀力演化规律鲜有报道。针对含表面裂隙硬岩在低温环境下发生的冻结现象,从传热学理论、相变理论、弹塑性力学及断裂力学理论等多角度出发,探讨随着冻结深入含表面裂隙硬岩内部温度场及冻胀荷载演化过程,提出对应解析表达式,引入多场耦合数值程序Comsol-Multiphysics进行数值模拟验证,结果表明,文中提出的温度场及冻胀荷载演化解析表达式与数值模拟结果具有较好吻合度,可满足对含表面裂隙半无限板模型温度场、应力场演化过程分析,对于裂隙岩体在低温环境下温度场、应力场演化及热-力耦合分析具有较好借鉴价值。
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基于无网格法的含缺陷岩石变形局部化数值模拟研究
李术才,孙超群,许振浩,李利平,张延欢,吴 静,周 轮
. 2016 (S1):  530-536.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.069
摘要 ( 1118 )   PDF(4896KB) ( 782 )  
利用自主开发的基于无网格法的岩石力学计算分析程序,采用Mohr-Coulomb破坏准则,考虑材料塑性屈服后的软化特性,研究单轴压缩条件下含一个缺陷的岩石试样的变形特性,探讨含缺陷材料的岩石变形局部化的演化规律。计算结果表明,岩石试件的破坏是一个渐进破坏的过程;加载过程中试件中的缺陷弱粒子首先出现粒子破坏并产生声发射,随加载进行试件产生微裂隙并扩张形成一个变形局部化带,局部化带扩张、发展,最终形成一个明显的剪切破坏带,缺陷粒子对试件的破坏起到了控制作用。岩石的声发射记录了岩石材料的塑性破坏过程,岩石试件的剪切破坏带与塑性区的发展具有非常类似的规律,但塑性区面积要大于剪切破坏带,从所处位置来看剪切破坏带位于塑性区之内,通过研究声发射特征信息发现变形局部化发生在应力-加载步(应变)达到峰值强度前。
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渗透压-应力耦合作用下煤体常规三轴试验的颗粒流模拟
王 刚,王 锐 ,武猛猛 ,王鹏飞 ,周煜明,
. 2016 (S1):  537-546.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.070
摘要 ( 932 )   PDF(5515KB) ( 896 )  
为了研究在渗透压-应力耦合作用下围压和瓦斯压力对煤体变形破坏规律的影响,借助PFC2D软件进行了340组抗压及抗拉试验模拟,建立了煤体宏观力学参数与细观参数之间的关系。利用平行黏结模型和推导得出的细观参数,对煤体进行了不同围压和瓦斯压力条件下常规三轴试验的颗粒流模拟,并将模拟结果与物理试验结果进行对比及误差分析,对煤体宏观力学参数的变化规律进行了总结。分析结果表明,经过推导得到的宏细观参数关系,可以控制模拟结果的误差在10%之内,能较好地模拟煤体的力学特征;围压增大时,煤体的抗压强度、残余强度及弹性模量呈增大趋势,泊松比以及煤体的破裂角度变小,与物理试验所得围压对煤体的刚度和强度起增强作用的结论一致;瓦斯压力的升高会导致煤体抗压强度,残余强度及弹性模量减小,泊松比以及煤体破裂角度变大,验证了物理试验中瓦斯压力对煤体强度具有劣化作用的结论。
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北山花岗岩热破裂室内模拟试验研究
陈世万 ,杨春和,刘鹏君,王贵宾,魏 翔,
. 2016 (S1):  547-556.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.071
摘要 ( 934 )   PDF(1334KB) ( 1081 )  
岩石热破裂是高放废物地质处置工程中需深入研究的课题。对我国高放废物重点预选场址甘肃北山的花岗岩开展室内热破裂模拟试验研究,采用多通道温度测试仪、声发射、波速层析成像和数码显微镜等手段研究了该花岗岩热破裂过程。试验表明,(1)热破裂从试件端部开始产生,逐步向内缓慢扩展,表现出分段性和独立性;(2)根据声发射撞击率可将热破裂可分为稳定热损伤、宏观裂纹形成、宏观裂纹扩展、裂纹冷却闭合4个阶段,声发射定位的时空演化规律清楚地揭示了裂纹从试件上端部向内部扩展的规律;(3)波速层析成像指示了宏观裂纹位置及高温对岩石造成显著损伤的区域,热应力产生的损伤集中在试件边界,范围小,损伤严重,高温造成的损伤集中在钻孔附近高温区,范围较大,损伤略轻微;(4)监测多通道温度,获得了试件内的温度场并为数值模拟参数选取提供验证,采用有限元程序进行了热力耦合数值模拟,从机制上初步解释了热破裂现象,研究认为综合声发射实时监测热破裂过程和波速层析成像能实现对热损伤的量化的特性可实现岩石热破裂的动态监测和损伤量化,为今后地下实验室相关试验的开展和认识高放废物处置长期稳定性做了有意义的探索。
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液化流动条件下隧道结构动力分布场研究
左 熹,任 艳 ,周恩全,
. 2016 (S1):  557-562.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.072
摘要 ( 951 )   PDF(15146KB) ( 519 )  
将液化流动的土体视为流体,运用流体力学原理,基于矢量符号运算法进行液化场地的动力场分析,求解出动力场解析解。采用ABAQUS/CFD进行液化场地流体动力学有限元分析,根据流动基本控制方程,计算出动力场的数值解。分析结果表明,液化土体横向流动时,隧道结构周围的应力场既包括由表面压力引起的压力阻力,也包括由剪应力引起的摩擦阻力;隧道结构周围的液化土体流动速度很小,但在隧道结构下方存在流动速度加强区;理论计算的动力场解析解大于有限元计算的数值解,但总体的分布变化趋势基本一致;隧道结构附近的应力场变化较为密集,所受到的应力主要分布在液化土体流动的迎面位置。
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“钻孔法”消除穿刺风险的有限元分析
高 攀,刘秀丽,段梦兰,李明婕,
. 2016 (S1):  563-569.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.073
摘要 ( 775 )   PDF(4421KB) ( 848 )  
用“钻孔法”消除穿刺风险,在工程应用中已经取得了成功,但其相关研究和评估方法却十分有限。基于ABAQUS软件提供的耦合欧拉-拉格朗日方法,对“钻孔法”消除穿刺风险进行了有限元模拟,详细地分析了“钻孔法”消除穿刺风险的作用机制,给出了钻孔数量、钻孔深度、钻孔直径和范围对于穿刺风险消除效果的影响规律。分析结果表明,“钻孔法”消除穿刺风险的效果与钻孔数量(面积)、钻孔直径和钻孔深度成正比,但与桩靴面积外钻孔范围成反比;钻孔直径对于峰值承载力的影响比其他因素小,桩靴面积外钻孔范围对峰值承载力几乎无影响,但对后峰值承载力影响较大。基于75组数值模拟结果,提出了一种评估“钻孔法”消除穿刺风险效果的评估方法,同时考虑了桩靴覆盖面积内外的钻孔作用,对于工程实践具有很强的指导意义。
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移动荷载下三维半空间动力安定性下限分析
王永刚,钱建固,
. 2016 (S1):  570-576.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.074
摘要 ( 721 )   PDF(4283KB) ( 1275 )  
针对交通移动荷载,基于第一动力安定性理论预测了弹塑性半无限空间动力安定性下限值。通过建立无限元边界的三维动力有限元模型,研究了移动荷载作用下弹塑性半无限空间的动应力分布,构造了稳态动应力下的残余应力场,基于残余应力场的构造提出了动力安定性下限值的预测方法,分析了交通动应力下的安定性下限值以及车辆移动速度对安定性的影响,同时分析了均布荷载和Hertz荷载分布对动力安定性下限值的影响。当荷载移动速度低于Rayleigh波速时,安定性极限值随着速度的增加而增加,而当速度超过Rayleigh波速时,随着速度的增加而减小。研究还发现,当荷载和总重相等时采用圆形均布荷载和Hertz荷载的安定性极限值较为相似。
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边坡稳定性的CPSO-BP模型研究
胡 军,董建华 ,王凯凯 ,黄贵臣,
. 2016 (S1):  577-582.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.075
摘要 ( 1155 )   PDF(4090KB) ( 779 )  
为了分析边坡的稳定性,利用协调粒子群算法和BP网络建立了边坡稳定性CPSO-BP预测模型。BP网络能够很好地描述边坡稳定性与其影响因素之间复杂的非线性关系,将内摩擦角、边坡角、岩石重度、边坡高度、黏聚力、孔隙压力比6个主要影响因素作为网络的输入,将边坡稳定性系数作为网络的输出。为避免BP网络陷入局部最优,利用协调粒子群算法的全局优化能力确定BP网络的连接权值和阀值,使BP网络的优势得到分发挥,达到提高模型预测精度目的。实例表明CPSO-BP模型有更好地预测精度以及将其应用于边坡稳定性预测是可行的。
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考虑辐射阻尼的土-结构相互作用体系等效输入
雷素素,高永涛 ,潘旦光 ,
. 2016 (S1):  583-590.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.076
摘要 ( 921 )   PDF(4544KB) ( 1076 )  
为考虑土-结构相互作用对输入地震波的影响,基于两步法思想,建立了考虑辐射阻尼效应的等效输入地震波。在该种方法中,将单自由度体系的基础地震反应为上部结构的输入,然后用状态空间法计算考虑土-结构相互作用后体系阻尼比的变换情况,用以修正上部结构的阻尼系数,从而利用刚性基础的反应近似计算土-结构相互作用的影响。对一个单自由度体系和一个5层框架结构进行计算分析,算例分析表明,直接利用自由场的地震波或基岩波作为上部结构的输入,计算误差甚至超过100%,而两步法可使体系的计算误差小于10%,采用修正阻尼系数的两步法,误差将小于5%,满足工程需要。
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注浆成型螺纹桩桩土接触面机制的离散元模拟
周敏明,钱建固,黄茂松,胡玉银,
. 2016 (S1):  591-595.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.077
摘要 ( 898 )   PDF(4308KB) ( 860 )  
为了揭示新型注浆成型螺纹桩的承载力特性及桩土接触特性,利用二维离散元(DEM)数值分析不同螺纹间距的桩-土接触特性。在既有螺纹桩-土界面的大型直剪试验方案的基础上,建立模拟试验的离散元模型。通过模拟试验的伺服加载机制,实现在接触面法向上施加恒定的压力,然后水平移动接触面底板进行剪切,得到不同螺纹数下剪切位移与剪切应力的关系曲线、孔隙比分布图和力链传力机制。离散元分析表明,存在一个最优的螺纹间距,使接触面的极限抗剪强度最大;螺纹桩桩土接触面周围土体会出现一个拱形的破坏面,该微观机制与室内试验观察一致。
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基于熵权-正态云模型的岩爆烈度分级预测研究
周科平,林 允,胡建华,周彦龙,
. 2016 (S1):  596-602.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.078
摘要 ( 1068 )   PDF(999KB) ( 1489 )  
岩爆是深埋地下工程主要的工程地质灾害之一,其烈度分级预测是必须解决的岩石工程重大问题。针对岩爆烈度分级的不确定性,选取岩石单轴抗压强度与抗拉强度比?c /?t、切向应力与岩石单轴抗压强度比?? /?c、弹性变形能指数Wet和岩石完整性系数Kv等定量化指标建立评价指标体系,应用熵权法确定各评价指标权重,结合云理论建立了岩爆烈度分级预测的熵权-正态云模型。以国内外12组典型岩爆工程实例对所建模型进行检验,并与逼近理想解法、高斯径向基函数法的判别结果及实际情况进行对比。为进一步考察该模型的有效性和实用性,利用该模型对终南山公路隧道工程竖井的岩爆实例进行分析。研究结果显示,基于熵权-正态云模型的岩爆判别预测结果与实际岩爆情况较吻合,表明熵权-正态云模型在研究岩爆烈度分级预测中具有良好的实用性和可靠性,可为深部地下工程岩爆烈度分级预测提供一种新思路。
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微生物灌浆的颗粒流细观力学数值模拟研究
秦鹏飞
. 2016 (S1):  603-608.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.079
摘要 ( 1212 )   PDF(4609KB) ( 1100 )  
基于流固耦合原理的PFC2D颗粒流数值模拟程序,运用其内置FISHTANK函数库和FISH语言,分别定义流体域的流动方程和压力方程,对微生物灌浆过程中菌液在地层中的扩散过程和形态进行了数值模拟计算。通过调节PFC命令流中的注浆压力p、时步step、水力传导系数perm等参数对菌液的注浆过程进行了模拟计算。数值模拟计算表明,灌浆过程中菌液与地基土的作用形式与灌浆压力大小密切相关,过高的注浆压力会对地层结构造成一定的破坏。对钻孔周围土体的应力状态进行了理论推导和分析,理论推导结果与数值模拟结果相符。劈裂灌浆作用发生时,孔隙率和应变率均增加。
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基于贝叶斯方法的船坞双排钢板桩围堰整体稳定性可靠度分析
朱 艳,顾倩燕,江 杰,彭 铭,肖炳辉,
. 2016 (S1):  609-615.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.080
摘要 ( 873 )   PDF(4259KB) ( 877 )  
双排钢板桩围堰的整体稳定性具有较大的不确定性,同样安全系数情况下对应的失稳概率可能不同。为了更准确地分析双排钢板桩围堰的整体稳定性,降低稳定性分析中的不确定性,采用贝叶斯方法对船坞双排钢板桩围堰的整体稳定性进行可靠度分析。首先通过统计数据获取土体参数的先验分布,然后基于实测数据采用贝叶斯方法更新参数以得到后验分布,最后根据参数的后验分布采用一次二阶矩计算围堰结构的可靠度。贝叶斯方法从理论的角度解决了已有工程经验和实际案例数据两方面信息有效综合的问题,能在更接近实际情况的前提下进行可靠度分析。
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地下厂房岩锚梁锚杆涂沥青段有限元模拟研究与应用
李冬冬,肖 明,陈俊涛,赵 健,
. 2016 (S1):  616-624.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.081
摘要 ( 2082 )   PDF(5333KB) ( 506 )  
基于AutoCAD和OpenGL有限元可视化建模,利用Fortran语言对模型文件中的单元信息进行改写,提出了一种在地下厂房有限元模型中生成沥青单元网格的方法,显著减少了模型单元数与节点数,提高了建模与计算效率。采用隐式杆单元法模拟涂沥青锚杆,隐式柱单元法模拟普通锚杆,推导了其刚度矩阵及有限元迭代计算公式,并应用于地下厂房岩锚梁锚杆涂沥青段的有限元分析中。结果表明,吊车梁附近围岩破坏区减少,围岩深部锚杆应力增大,说明围岩受力特性得以改善,围岩和吊车梁整体安全度增大,符合工程实践经验。所提出的计算和单元再分方法可操作性和实用性大,可为类似工程有限元分析提供参考。
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基于分形几何理论的DFN模型构建方法研究
刘 波,金爱兵,高永涛,肖 术,
. 2016 (S1):  625-630.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.082
摘要 ( 1179 )   PDF(4434KB) ( 1062 )  
以重庆梁-忠(梁平县-忠县)高速公路礼让隧道为工程研究背景,通过测线法调查现场节理,获得了节理产状分布概率密度函数,并从分形几何学的角度分析了节理间距及迹长的分形分布规律,推导出能反映节理间距及迹长分布状态的分形维数D及分形分布概率密度函数。在该基础上采用Matlab软件以及Monte-Carlo随机分析方法,产生节理参数随机数,结合3DEC中最新模块离散裂隙网络(DFN)技术,建立了能反映节理裂隙分布特征的离散裂隙网络模型并验证了模型的有效性,结果表明,分形分布比负指数分布包含更多的间距、迹长分布信息,更接近于实际分布;分形维数D反映了节理间距、迹长在其变化范围内的分布特征,分形维数的大小取决于小间距、小迹长部分数量在总节理数量中的比例,为节理裂隙岩体网络模型构建提供了一种新方法。
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围岩力学参数反演的GSA-BP神经网络模型及应用
王开禾,罗先启,沈 辉,张海涛
. 2016 (S1):  631-638.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.083
摘要 ( 1098 )   PDF(4519KB) ( 686 )  
针对遗传算法(GA)存在早熟现象和局部寻优能力较差等缺陷,引入具有很强局部搜索能力的模拟退火算法(SA),组成改进的遗传模拟退火算法(GSA)提高优化问题的能力和求解质量。针对BP神经网络容易陷入局部最小和收敛速度慢等方面的不足,应用改进的遗传模拟退火算法搜索BP神经网络的最优权值和阀值,提高BP神经网络的预测精度,建立了围岩力学参数反分析的GSA-BP神经网络模型。将该模型应用于乌东德水电站右岸地下厂房围岩力学参数的反演分析中,根据监测围岩变形数据反演围岩力学参数,反演所得参数应用到正计算分析中,得出的计算位移与实测值吻合较好,说明该方法的有效性和应用于该工程的可行性。
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考虑剪胀角的节理化岩体隧道开挖进尺优化研究
蔡 俊,叶海旺,雷 涛,贺怀建,
. 2016 (S1):  639-644.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.084
摘要 ( 1240 )   PDF(10380KB) ( 313 )  
合理进尺的选取是影响隧道开挖施工安全和效率的关键问题之一。以杨家坪隧道现场监测数据为根据,通过ABAQUS软件开展数值试算确定了最接近实际隧道围岩的剪胀角,建立了考虑剪胀角影响的Mohr-Coulomb模型的隧道开挖数值模型,并按1.5、2.0、2.5、3.0、3.5 m开挖进尺开展了计算,对开挖过程中隧道围岩的变形和力学响应规律进行了对比研究。结果显示,考虑剪胀角影响的数值模型计算结果的总体规律与实测结果一致性较好;有锚杆支护的情况下开挖进尺选择为3.0 m能较好地兼顾施工安全与效率,应注意控制距开挖面5.0 m范围内的拱顶变形。
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平台巴西圆盘复合型加载下T应力计算法
李一凡,董世明,李念斌
. 2016 (S1):  645-650.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.085
摘要 ( 872 )   PDF(4362KB) ( 711 )  
平台巴西圆盘(CFBD)具有避免加载点处应力集中、保证破坏由预制裂纹尖端处起始的优点,成为研究脆性材料断裂性能的常用试件之一。最近的研究发现,T应力也会影响材料断裂性能,但平台巴西圆盘并没有计算T应力的解析公式。使用解析分析与有限元数值分析相结合的方法,对复合型加载条件下平台巴西圆盘试件的T应力进行了计算,并对误差进行了系统的分析。结果表明,在一定载荷分布角内相对裂纹长度 时,不管是纯I、纯II还是复合型加载条件下平台巴西圆盘计算的T应力都可以用中心裂纹巴西圆盘均布载荷下T应力计算公式来计算;T应力相对误差随着相对裂纹长度的增加而增加。
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测试技术
针贯入仪在软岩强度测试中的应用
李志刚 ,徐光黎 ,袁 杰 ,黄 鹏 ,赵 欣 ,伏永朋 ,苏 昌,
. 2016 (S1):  651-658.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.086
摘要 ( 1102 )   PDF(4308KB) ( 716 )  
软岩强度较低,结构松散,难以加工成标准试件测其单轴抗压强度,为解决这一工程实践难题,引入了日本的一种通过测试软岩针贯入指标间接推算其抗压强度的试验仪器——针贯入仪。首先简要地介绍了针贯入试验的仪器装置、操作过程、注意事项以及数据处理方法,然后运用该仪器在现场和室内分别对不同软岩进行强度测试。统计分析测试结果表明,测试数据离散性大小与岩性均一程度、结构面分布情况密切相关。最后,选取了一组软岩岩样进行针贯入和点荷载对比试验,计算得出两种试验结果相差不大。因此,采用针贯入仪测试软岩强度是合理可行的,可在软岩工程中推广使用。
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砂性土中自平衡试验转换系数取值研究
李小娟,戴国亮,龚维明,徐文希,王 磊 ,
. 2016 (S1):  659-668.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.087
摘要 ( 965 )   PDF(4293KB) ( 466 )  
自平衡法测试基桩抗压承载力时转换系数取值的合理性直接影响到检测结论的准确性。为确定砂性土中转换系数?的准确性,选取3个工程,主要土层均为砂性土,同一场地均进行了自平衡法和传统静载试验。每个工程中选取自平衡检测的基桩与传统静载的基桩为对比组,其地质条件、施工工艺、桩的几何尺寸、桩顶和桩底高相近或一致,以传统静载法测得结果为基准,采用Matlab编程对自平衡法测得等效荷载-位移曲线进行拟合,得出与传统静载法结果拟合度最佳的? 取值。将? 的拟合值和? = 0.6、0.7和? 原工程取值分别得到的等效位移荷载曲线与传统静载试验结果进行对比。结果表明,(1)3个工程中所得转换系数γ拟合值取值范围在0.42~0.71之间,与原工程中采用的γ值相比均偏小;(2)? 取值对等效受压桩上段桩总摩阻力和弹性压缩量的影响很大;(3)采用转换系数γ拟合值计算的等效转换曲线与原工程中采用的? 值相比更接近传统静载法所得结果,表明3个工程中? 的取值均过大,导致所测极限承载力过于保守;(4)砂性土中自平衡转换系数建议取值为0.6~0.7左右。
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基于井间电磁CT探测的岩溶空间分布特征
罗彩红,邢 健,郭 蕾,秦尚林,
. 2016 (S1):  669-673.  DOI: 10.16285/j.rsm.2016.S1.088
摘要 ( 690 )   PDF(4258KB) ( 695 )  
岩溶是桥梁桩基施工中的安全隐患之一,探明桥梁范围内岩溶的空间分布特征对桥梁安全尤其重要。岩溶勘查目前多以钻探与物探方法相结合,但特定的岩溶勘察需要根据具体情况选择合适的物探方法,常用的地质雷达等方法由于受限于各自的适用范围,往往不能精确地确定局部范围内溶洞的边界。井间电磁波CT探测技术主要依据电磁波在不同介质中传播时的吸收差异,重建井间介质吸收系数的分布图像,形象而直观地展现地质体内部结构,具有分辨率高,勘探距离小的特点,特别适合于探测桥墩等局部范围内的溶洞分布情况。以惠州S119线水西大桥主桥墩溶洞探测为例,介绍了电磁波法CT探测技术的原理、工作方法及应用效果,结果表明井间电磁波CT探测技术有较高的精度和可信度,可全面清晰地揭示场地岩溶的空间分布,为工程设计提供可靠的地质资料。
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