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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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2019年, 第40卷, 第4期 刊出日期:2019-04-11
基础理论与实验研究
平台巴西圆盘研究综述及三维启裂点研究
吴顺川, 马 骏, 程 业, 成子桥, 李建宇,
岩土力学. 2019 (4):  1239-1247.  DOI: 10.16285/j.rsm.2017.2391
摘要 ( 726 )   PDF(8842KB) ( 405 )  
总结了对平台巴西劈裂试验平台中心角的研究,归纳总结了抗拉强度计算公式的修正系数k。通过建立两种平台角的三维有限元模型探究试样内应力分布状态,通过对受压直径所在平面及过平台末端的竖直平面的受力分析,发现Griffith等效应力分布规律会随平台角的改变而改变,且在两种平台角下等效应力最大值均出现在平台边缘处。结合三维离散元方法模拟试验中裂纹开展过程,发现微裂纹最早集中于平台末端,但随着荷载的增加致使试样破裂的裂纹起始于试样中部。有限元的力学分析与离散元的破裂过程模拟可很好地相互印证。通过与试验现象对比发现,加工精度对裂纹模式有着重要影响,为保证由平台巴西劈裂试验测量岩石抗拉强度的有效性,在试样与试验机之间垫入垫片是较为可行的方法。
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开孔管桩复合地基排水固结解析解
唐晓武, 杨晓秋, 俞 悦
岩土力学. 2019 (4):  1248-1254.  DOI: 10.16285/j.rsm.2017.1251
摘要 ( 414 )   PDF(4852KB) ( 246 )  
现有复合地基的竖向增强体往往无法兼具排水能力与竖向刚度。基于该工程现状,提出一种桩身开孔、能够达到排水效果的新型预制管桩,并针对其开展地基固结分析。假设孔洞流体满足管流条件以及管桩内往孔压连续,并考虑褥垫层的协调作用,推导出排水桩等应变固结解析解。基于该解析解,首先对砂井、碎石桩、不排水桩以及排水桩在相同外径尺寸情况下的排水固结能力进行了对比,结果显示开孔排水桩具有最好的排水固结能力。接着分析了桩身模量、褥垫层模量以及井径比的影响。最后分析了桩身性质(桩身开孔和桩体弹性模量)的影响,计算结果表明,排水能力和模量是影响固结性能的两个主要因素,且排水能力最为重要。但在排水能力相同的情况下,桩身模量越大,则固结越快。
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基于平面应变统一强度公式的结构性黄土填料 挡墙地震被动土压力研究
邵生俊, 陈 菲, 邓国华,
岩土力学. 2019 (4):  1255-1262.  DOI: 10.16285/j.rsm.2017.2276
摘要 ( 337 )   PDF(6891KB) ( 185 )  
基于结构性黄土不同含水率方形试样的三轴剪切试验,研究了非饱和黄土的残余强度效应和构度与强度参数的关系,引入两种效应修正了平面应变统一强度公式,分析了地震荷载作用下墙后土应力摩尔圆的变化规律,采用水平层分析法,建立了综合考虑中主应力、土结构性、残余强度的黄土填料被动动土压力公式。研究表明:平面应变统一强度公式计算得到的峰值或残余黏聚力和摩擦角随统一强度参数b值增大而增大,结构性对黏聚力的增幅较大,而对摩擦角影响则不明显;结构性黄土的地震被动土压力系数随b值、构度指标的增大而增大,而随水平地震系数的增大而减小;结构性较大时残余强度计算的地震被动土压力系数较峰值强度大,结构性较小时,两者计算结果接近。
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微倾斜场地中地铁地下结构周围地基液化与变形特性振动台模型试验研究
庄海洋, 付继赛, 陈 苏, 陈国兴, 王雪剑,
岩土力学. 2019 (4):  1263-1272.  DOI: 10.16285/j.rsm.2017.2376
摘要 ( 406 )   PDF(1922KB) ( 187 )  
强震中场地砂土液化产生的土层侧移对地面建筑结构和地下生命线工程造成了严重的破坏。可以预见,微倾斜液化场地的土层侧移也将对地铁地下结构的地震安全造成严重的威胁。鉴于此,开展了微倾斜(倾角为6o)可液化场地中两层三跨地铁地下车站结构与区间隧道连接部位地震反应的大型振动台模型试验研究。结果表明:微倾斜可液化场地中地铁车站结构两侧地基出现了明显的非对称液化分布特征,坡体下方水平土层比上方水平土层更易液化;因坡体内土体液化沿坡向下流滑引起了下方水平土层发生了明显的地面抬升,总体上坡体段内的地面侧移量最大,下方水平土层地面侧移量次之,坡体上方水平土层地面侧移量最小。同时,在试验过程中也发现,隧道和车站结构之间发生了明显的差异上浮,可能会造成连接部位附近结构的应力集中或加重该部位的地震破坏。
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考虑荷载与浸水条件的预崩解炭质泥岩 变形与强度试验
付宏渊, 刘 杰, 曾 铃, 卞汉兵, 史振宁,
岩土力学. 2019 (4):  1273-1280.  DOI: 10.16285/j.rsm.2017.2307
摘要 ( 415 )   PDF(7827KB) ( 247 )  
预崩解炭质泥岩作为路堤填料已在我国西南地区路堤工程中广泛应用,为研究荷载与浸水条件下预崩解炭质泥岩变形与强度特性,研发一套可综合考虑多因素影响的湿化变形试验装置,并设计正交试验方案开展预崩解炭质泥岩湿化变形与直剪试验。结果表明:在加载初期和首次浸水时,预崩解炭质泥岩将产生较大竖向变形,分别为压缩变形和湿化变形,竖向荷载、循环次数、浸水时间、压实度、含水率对预崩解炭质泥岩竖向变形影响程度依次降低;预崩解炭质泥岩湿化变形过程中抗剪强度的变化主要源于黏聚力的变化,各因素对黏聚力的影响程度由强至弱依次为循环次数、浸水时间、竖向荷载、压实度及含水率;抗剪强度随竖向变形的增加先急剧降低后逐渐趋于稳定,拟合得到抗剪强度与竖向变形的函数关系式,可为炭质泥岩变形计算及工程实践提供一定参考依据。
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考虑卸荷作用的黄土湿陷性评价方法研究
王铁行, 金 鑫, 罗 扬, 张松林
岩土力学. 2019 (4):  1281-1290.  DOI: 10.16285/j.rsm.2017.2198
摘要 ( 353 )   PDF(7898KB) ( 230 )  
卸荷作用会导致湿陷性黄土部分湿陷量未发生,但目前黄土湿陷性评价方法中未考虑卸荷因素的影响。推导并建立了卸荷条件下黄土湿陷系数的表达式,并通过卸荷湿陷试验确定了表达式中的参数取值。首先定义湿陷完成比、卸荷应力比分别用来表征卸荷作用发生前黄土湿陷变形的完成程度及卸荷作用发生时卸荷量的大小。运用湿陷完成比及卸荷应力比推导出卸荷湿陷系数的计算公式。该公式揭示出卸荷湿陷系数是对湿陷系数一定程度的折减,而该折减与湿陷完成比及卸荷应力比有关。随后进行黄土在不同湿陷完成比和卸荷应力比下的卸荷湿陷试验,得到上述条件下黄土卸荷湿陷量的取值。对试验结果进行分析得到卸荷湿陷系数的具体表达式。该公式可用于计算在不同初始压力下,任意湿陷完成比及卸荷应力比下的卸荷湿陷系数。通过对比卸荷湿陷系数的试验值与计算值验证了所推公式的合理性及准确性。得到了考虑卸荷作用的黄土湿陷性影响系数的确定方法,进一步总结了卸荷作用对黄土湿陷性的影响规律。
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沙漠微生物矿化覆膜及其稳定性的现场试验研究
李 驰, 王 硕, 王燕星, 高 瑜, 斯日古楞,
岩土力学. 2019 (4):  1291-1298.  DOI: 10.16285/j.rsm.2018.0677
摘要 ( 622 )   PDF(7887KB) ( 257 )  
将微生物诱导矿化技术应用于原位沙漠覆膜的形成,使得流动沙丘经结皮固定而成为半固定、固定沙丘,从根本上阻断沙尘暴的源头。在内蒙古乌兰布和沙漠腹地选择两个微生物矿化试验区域(TP1和TP3),分别用于两种不同矿化菌种诱导生成碳酸钙覆膜。研究沙漠微生物矿化覆膜的现场试验方法及工艺,对原位矿化覆膜的强度及其在沙漠环境中的长期稳定性进行跟踪检测。采用沙漠土中自行提取的葡萄球菌和传统的巴氏芽孢杆菌两种不同的微生物矿化菌种,通过现场贯入试验检测7、14、28、60、210 d后矿化覆膜沿深度发展的贯入阻力,并将覆膜厚度为2 cm处的平均贯入阻力换算成覆膜层强度,总结覆膜强度随时间的发展变化规律。现场观测结果显示,不同微生物菌种诱导生成的矿化覆膜均在试验的第4天开始形成,到第7天覆膜层具有稳定的强度和厚度,现场检测覆膜的平均厚度为2.0~2.5 cm,经自源葡萄球菌诱导生成的矿化覆膜(TP1)的强度是巴氏芽孢杆菌诱导生成的矿化覆膜(TP3)强度的1.05倍。当经历冬春交替后覆膜层强度都有不同程度的降低,明显地TP3较TP1区域表面剥落更为严重,第210天检测TP3的平均厚度为0.7~1.0 cm,覆膜强度较第7天时降低19%,覆膜内碳酸钙含量较第7天检测时降低15%~30%。而TP1在第210天时的强度较第7天时强度降低仅2%。因此,微生物诱导矿化技术可以应用于沙漠原位覆膜的形成,且沙漠自源葡萄球菌经诱导生成的矿化覆膜层具有更好的强度表现和稳定性。
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考虑卸荷速率的K0固结膨胀土应力-应变行为
李新明, 孔令伟, 郭爱国,
岩土力学. 2019 (4):  1299-1306.  DOI: 10.16285/j.rsm.2017.2156
摘要 ( 394 )   PDF(6648KB) ( 215 )  
通过GDS三轴试验系统对K0固结原状南阳膨胀土原状样进行了不同卸荷速率和卸荷路径下的不排水三轴剪切试验,在试验资料的基础上,建立了K0固结膨胀土的初始切线模量Ei和极限偏应力qult与固结应力及卸荷速率的关系式。发现,K0固结膨胀土在卸荷剪切过程中的应力-应变关系曲线呈典型双曲线特征;膨胀土的不排水剪切强度随轴向固结应力及卸荷速率的增加而单调增加;Ei及qult随固结应力及卸荷速率的变化规律与强度基本类似,但Ei随固结应力的增加呈指数增加,而qult则表现为线性增加。通过改进邓肯-张双曲线表达式,建立了K0固结膨胀土下不同卸荷速率时应力-应变关系的预测公式,并进行了模型验证。
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粉土中筒型基础贯入阻力的研究
马文冠, 刘 润, 练继建, 郭绍曾
岩土力学. 2019 (4):  1307-1312.  DOI: 10.16285/j.rsm.2017.2193
摘要 ( 417 )   PDF(4757KB) ( 196 )  
筒型基础在海洋工程中应用广泛,贯入阻力的准确计算是筒型基础成功应用的关键。在海洋工程中,粉土是介于砂土与黏土间的特殊土,现有计算方法中将粉土等同于砂土,忽略了黏聚力c对贯入阻力的影响。开展了粉土中筒型基础的现场贯入试验,观测了自重下沉阶段与负压贯入阶段筒型基础贯入阻力与贯入深度的关系,提出了粉土中计算沉贯阻力的方法,并对不同筒端形式的减阻效果进行了深入分析。研究结果表明,采用现有规范方法计算粉土中筒型基础的贯入阻力值较实测值偏小20%,提出的两种方法不仅适用于计算粉土中筒型基础的贯入阻力,而且能够反映负压贯入阶段的减阻效果;尖筒端可使筒端阻力减少50%,减阻环可使筒侧摩阻力减少50%,但减阻环会破坏筒壁周围土体,形成渗流通道,导致负压失效。
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土体三维卸荷弹塑性模型及其试验验证
张坤勇, 臧振君, 李 威, 文德宝, Charkley Frederick Nai,
岩土力学. 2019 (4):  1313-1323.  DOI: 10.16285/j.rsm.2017.2429
摘要 ( 387 )   PDF(7569KB) ( 193 )  
天然土体经历开挖卸荷应力路径后,其应力变形特性与常规加载应力路径条件下规律存在较大差异。目前常用土体本构模型大多建立在等向固结单向加载三轴试验基础上,没有考虑初始K0固结和开挖卸荷应力路径的影响。以剑桥模型为基础,借鉴关口-太田模型的建模思想,通过引入新的应力比参数,对p-q平面上屈服轨迹硬化轴进行旋转,调整弹性区范围,以反映初始K0固结的影响;再运用变换应力法将模型三维化处理,从而使模型可以描述土体三向不等向应力状态,最终得到一个能综合反映土体K0固结开挖卸荷应力-应变特性的三维弹塑性本构模型。通过和典型室内应力路径试验结果进行对比,验证了模型的合理性。
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车辆载重与动荷载对X形桩桩-网复合地基动力 特性影响的试验研究
尹 锋, 周 航, 刘汉龙, 楚 剑,
岩土力学. 2019 (4):  1324-1330.  DOI: 10.16285/j.rsm.2017.2363
摘要 ( 353 )   PDF(5630KB) ( 164 )  
基于大比例模型试验,采用半正弦波模拟移动车辆荷载,通过开展不同车辆载重和动荷载作用下X形桩桩-网复合地基的动力特性模型试验,分析桩身动应力、土拱效应、动土压力、垫层应力传递系数、格栅动应变等的变化规律,初步揭示了车辆载重和动荷载对X形桩桩-网复合地基的影响机制。试验结果表明,车辆动荷载对X形桩桩身动应力的影响深度约为2 m;车辆载重和动荷载的增加会导致桩间土承受更多的动应力,并且会降低路肩处土工格栅的作用;但是,路基中心的垫层应力传递系数几乎保持不变;土工格栅的动应变比超过0.048时,格栅累积变形会随着车辆载重和动荷载的增加迅速增大。
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不同饱水度花岗岩的真三轴岩爆试验研究
罗丹旎, 苏国韶, 何保煜,
岩土力学. 2019 (4):  1331-1340.  DOI: 10.16285/j.rsm.2017.2432
摘要 ( 361 )   PDF(11899KB) ( 214 )  
利用真三轴岩爆试验系统,开展了不同饱水度红色粗晶花岗岩的岩爆试验,分析了不同饱水度下岩爆破坏岩样的强度与变形特征、破坏与弹射特征、声发射特性等,探讨了岩石饱水度与岩爆弹射动能的定量关系以及水对岩爆的影响机制。研究结果表明:(1)当岩样的相对饱水度超过0.3,其峰值应力和屈服应力较天然状态的明显降低;(2)岩样饱水度的增加使得岩爆过程中小颗粒弹射减少、小岩片剥落增多、岩板外鼓现象减弱,且岩爆坑体积减小、岩爆碎块的粒径分布由连续分布变为不连续分布;(3)随饱水度的增加,岩爆发生前夕声发射撞击数显著下降的平静期的总历时呈缩短趋势,岩爆发生时刻的声发射撞击数呈增大趋势,且累积绝对能量呈减小趋势、能量释放速度呈放缓趋势,表明岩样塑性破坏特性有所增强;(4)岩爆弹射动能随饱水度的增大而显著减小,二者呈单调线性的负相关关系,水对岩石的作用主要是软化和水楔作用,水的黏性也会对碎块弹射产生影响。
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考虑不同影响因素的砂岩损伤特征 及其卸荷破坏细观特性研究
王 宇, 艾 芊, 李建林, 邓华锋,
岩土力学. 2019 (4):  1341-1350.  DOI: 10.16285/j.rsm.2017.2310
摘要 ( 449 )   PDF(14452KB) ( 255 )  
实际赋存环境中损伤岩体普遍存在,选取典型砂岩进行蠕变、饱水损伤模拟,进行不同影响因素作用下的岩样损伤变量分析计算,并进行不同影响因素作用下的损伤砂岩卸荷破坏试验,利用ST400型三维表面形貌仪对损伤砂岩卸荷破坏表面进行形貌特征参数对比分析,探讨蠕变、饱水损伤对卸荷破坏面形貌变化影响机制。通过损伤变量分析表明:弹性模量法能较好地反映不同影响因素作用下的岩样损伤程度;而超声波检测法对水敏感性强,不能准确描述蠕变劣化岩样饱水后的损伤程度。不同损伤程度试样卸荷破坏面形貌高度特征参数及分形参数分析表明:蠕变、饱水损伤增加了破坏面的整体粗糙程度,使破坏面形貌的离散性和波动性较大;蠕变、饱水损伤导致试样破坏面形貌平整度较低、各向异性显著,且分形维数随着试样由负损伤向正损伤转化出现先减小后增大的趋势;对比分析两组试样可知,蠕变损伤后的饱水作用对试样破坏面形貌特征影响不显著,蠕变损伤仍起控制作用。
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非饱和压实黄土结构特性试验研究
王娟娟, 郝延周, 王铁行
岩土力学. 2019 (4):  1351-1357.  DOI: 10.16285/j.rsm.2017.2473
摘要 ( 435 )   PDF(6399KB) ( 192 )  
对增(减)湿到相同含水率及相同干密度的不同结构性非饱和压实黄土进行土-水特征曲线试验和三轴剪切试验,研究制样含水率引起的结构变化对非饱和压实黄土基质吸力、应力-应变特征及结构性参数的影响。研究结果表明:制样含水率引起的结构性对非饱和压实黄土的土-水特征曲线有明显的影响,小于塑限时基质吸力随制样含水率的增大而增大,最优制样含水率时非饱和压实黄土具有均匀小孔隙的团粒凝聚结构使其吸力相对最大;应力-应变曲线在最优结构状态时位于坐标最上端,小于最优制样含水率时的结构弱化程度相对较低,其应力-应变曲线逐渐下移,大于最优制样含水率时土样的结构弱化程度较高,其应力-应变曲线位于最下端;定义的结构性参数m?r能够合理反映压实黄土的结构性,弥补了压实土工程中用最优含水率和最大干密度指标无法反映土结构性影响的不足;屈服结构性参数m?r0能够合理反映出不同制样含水率压实黄土的结构弱化程度,结构弱化程度还反映在三轴剪切破坏强度上。
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基于细观力学脆性岩石剪切特性演化模型研究
李晓照, 戚承志, 邵珠山, 屈小磊,
岩土力学. 2019 (4):  1358-1367.  DOI: 10.16285/j.rsm.2017.2443
摘要 ( 507 )   PDF(8886KB) ( 267 )  
压缩作用下岩石内部细观裂纹扩展导致岩石产生损伤,其对岩石变形、强度等力学特性有着重要影响;然而,岩石内部裂纹扩展与剪切特性(黏聚力、内摩擦角及剪切应力)动态演化关系很少被研究。基于裂纹扩展机制推出的岩石应力-应变本构模型,并结合摩尔-库仑失效准则,推出了在岩石应力-应变关系峰值应力(对应岩石压缩强度)状态时,本构模型细观力学参数与岩石黏聚力、内摩擦角及剪切强度之间的状态关系。然后,引入岩石应力-应变本构关系塑性变形阶段服从摩尔-库仑屈服准则的力学流动规律,进而将已推出的应力-应变关系峰值状态点所满足的细观力学参数与黏聚力、内摩擦角关系,推广到岩石进入塑性变形后,岩石内部裂纹扩展(或应变)与黏聚力、内摩擦角及剪切应力动态演化的理论关系。随着裂纹扩展或应变增加,黏聚力、内摩擦角及剪切应力先增大,达到一个峰值点后减小,该结果与应力-应变本构曲线变化趋势相对应。通过试验结果验证了所提出理论结果的合理性。并讨论了初始裂纹之间摩擦系数对黏聚力、内摩擦角及剪切应力随裂纹扩展或应变演化规律的影响。
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基于相关函数理论的动模量和阻尼比计算新方法
梁 珂, 陈国兴, 何 杨, 刘景儒,
岩土力学. 2019 (4):  1368-1376.  DOI: 10.16285/j.rsm.2017.2411
摘要 ( 621 )   PDF(7957KB) ( 218 )  
基于相关函数理论,提出一种新的计算动三轴试验动模量和阻尼比的方法。假设土体为黏弹性体,采用自相关函数分析应力、应变波形的平均幅值,进而计算动模量;采用互相关函数分析应变滞后于应力时程波形的相位差,进而计算阻尼比。利用饱和珊瑚砂、南京细砂和原状粉质黏土的不排水应变控制分级循环加载试验数据,分析结果表明:动模量和阻尼比计算的相关函数法对不同土样具有普适性;应变幅值小于1×10?4时,相关函数法计算动模量及阻尼比的精度明显优于传统的滞回圈法;应变幅值大于1×10?3时,土体呈现强非线性特性,应力-应变滞回圈不对称,相关函数法计算的阻尼更为可靠。
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二叠系炭质页岩软弱夹层剪切蠕变特性研究
朱赛楠, 殷跃平, 李 滨,
岩土力学. 2019 (4):  1377-1386.  DOI: 10.16285/j.rsm.2017.2140
摘要 ( 437 )   PDF(10138KB) ( 252 )  
以西南灰岩山区二叠系炭质页岩软弱夹层为研究对象,开展了原生软岩、层间剪切带和滑带3个演化阶段的矿物组成成分、微结构和不同正应力水平的剪切蠕变力学特性分析。结果表明:软弱夹层在演化过程中,矿物组分发生改变,黏土矿物含量在原生软岩中小于5%,层间剪切带中在5%~10%之间,滑带中大于10%。微结构由致密变得疏松,颗粒间连接力减弱;软弱夹层的蠕变位移和蠕变速率随着剪应力增加而增大,呈非线性关系。在相同剪应力条件下,蠕变位移和蠕变速率的关系为:滑带>层间剪切带>原岩。长期剪切强度逐渐降低,黏聚力的降幅大于内摩擦角,对时间的敏感程度较高。为受软弱夹层控制的层状基岩滑坡的发育发展过程、失稳机制研究提供了重要借鉴意义。
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含软弱夹层斜坡地震动力响应过程 的边际谱特征研究
刘汉香, 许 强, 朱 星, 周小棚, 刘文德
岩土力学. 2019 (4):  1387-1396.  DOI: 10.16285/j.rsm.2017.2350
摘要 ( 490 )   PDF(11825KB) ( 169 )  
地震波的频率特性是地震动的最重要特征之一,斜坡的地震动力响应是地震波各频率组分对斜坡体共同作用的结果。依托于含水平厚软弱夹层斜坡的大型振动台模型试验,着重分析了该斜坡在天然随机波(2008年汶川波)作用下的水平向加速度响应频谱特征。首先,基于Hilbert-Huang频谱变换,对所有原始数据进行了有效的降噪处理,并获得了重构数据的Hilbert边际谱。接着,开展了坡表水平向加速度边际谱在不同高程处和不同激振强度下的变化特征分析,并将频谱特征与时域峰值加速度(PHA)响应和斜坡的宏观变形破坏特征进行对比分析。结果表明:(1)随着高程增加,边际谱幅值也相应增加且谱线出现多个波峰。坡体上部尤其是坡肩是地震作用的敏感部位,随着激振强度增加,加速度波的震动能量从一开始集中在2个频段(即7~11 Hz和15~20 Hz,高频)逐渐向1个频段(7~11 Hz,低频)变化;(2)在激振强度为0.2g~0.5g时,第一卓越频率(最大谱峰值对应的频率)和第二卓越频率(次大谱峰值对应的频率)在数值上呈大幅度、无规律的波动,预示在该震动阶段,坡体结构内部正在经历一个较大的变化(恶化),但未出现宏观变形;(3)时域峰值加速度随高程和激振强度增加的变化规律与最大谱峰值的变化规律较接近,但局部变化受次大谱峰值响应的影响明显;(4)在低频区(<5 Hz),在软弱夹层及其周围(相对高程0.25~0.75)出现了明显的响应低值区,且边际谱的形状和数值在该部位呈无规律性变化;(5)斜坡的变形破坏过程明显受坡表而非坡顶变形的控制,其应存在使得一个地震波与坡体相互作用效应最大的共振高程,该高程范围与以第二卓越频率(16 Hz)作为共振频率所估算的高程较为吻合。
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基于GIS的边坡稳定性计算方法研究
余 国, 谢谟文, 郑正勤, 覃事河, 杜 岩,
岩土力学. 2019 (4):  1397-1404.  DOI: 10.16285/j.rsm.2018.0540
摘要 ( 582 )   PDF(5493KB) ( 410 )  
结合GIS(地理信息系统)的空间分析能力和滑动面正应力分布假定模型,建立了基于栅格单元的三维边坡极限平衡模型,提出了基于GIS的边坡稳定性计算方法。该方法首先建立了基于栅格柱体单元的三维边坡稳定性分析模型,给出了模型参数在GIS中的空间表达式;其次,在极限平衡条件下,推导出滑体在GIS中的3个力平衡方程式和1个力矩平衡方程式,形成了用于求解三维安全系数的方程组;最后,基于摩尔-库仑强度准则,以及滑动面正应力分布的假定,求解三维安全系数。同时利用COM(组件对象模型)技术开发出一个基于GIS的三维边坡稳定性分析扩展模块,该模块可实现复杂的算法计算以及多种组合荷载下的稳定性计算,并通过算例验证了该模块的正确性和便利性。
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块系岩体滑移失稳中低摩擦效应的理论与试验研究
蒋海明, 李 杰, 王明洋,
岩土力学. 2019 (4):  1405-1412.  DOI: 10.16285/j.rsm.2017.2223
摘要 ( 370 )   PDF(8276KB) ( 180 )  
深部岩体具有块状层次结构,深部动载造成岩块发生相互间的振动脱离产生低摩擦效应,从而极易诱发原先处于平衡状态的岩体的动力变形破坏。在前人研究基础上,将块系岩体振动简化为等效质量-黏弹性模型,引入岩石摩擦滑移速率弱化模式,最终得到块系岩体滑移失稳计算模型。通过计算分析块系岩体自身特性及外荷载特性对岩块间低摩擦效应的影响。理论计算表明:水平静力及外扰动保持不变,增大岩块间弹性系数或者减小黏性系数,更容易引发岩体低摩擦滑移。随着冲击扰动、水平拉力幅值的增加,岩块的水平残余位移量值增加,当它们幅值超过一临界值时,岩块发生自持续滑移失稳运动。冲击扰动诱发岩块间不可逆位移、动力滑移失稳的临界能量与剪切力水平密切相关,在较大的剪切内力条件下,极其微弱的动力扰动即可诱发较大的岩块间不可逆位移甚至岩块的动力滑移失稳,随着剪切内力的减小,诱发岩块滑移失稳的能量阈值不断增大,当剪切内力低于岩块动摩擦强度时,单次冲击扰动只能诱发岩块间的不可逆位移。初步开展扰动诱发含初应力紫砂岩块体滑移试验,试验结果与理论计算基本符合,证明该模型的可行性。
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部分排水时饱和粉质黏土变围压循环三轴试验研究
刘家顺, 王来贵, 张向东, 李学彬, 张建俊, 任 昆,
岩土力学. 2019 (4):  1413-1419.  DOI: 10.16285/j.rsm.2017.2171
摘要 ( 391 )   PDF(5946KB) ( 163 )  
围压循环变化将引起土体孔压累积,加剧土体累积塑性应变,导致地基灾变事故。为研究围压循环变化对饱和粉质黏土变形特性的影响,利用GDS双向振动三轴仪,进行部分排水时饱和粉质黏土的变围压循环三轴试验,研究不同应力路径斜率和循环动应力比时饱和粉质黏土的孔压、轴向累积塑性应变和体应变发展规律,建立部分排水条件时考虑循环围压和循环动应力耦合作用的地基粉质黏土累积应变数学模型。试验结果表明:部分排水时饱和粉质黏土孔压、轴向累积塑性应变和体应变均随循环动应力比和应力路径斜率的增大而增大;动孔压比随着振动次数的增加明显分为急剧增加、快速下降和持续平稳3个阶段;轴向累积塑性应变和体应变均随振动次数的增加而增大。当加载次数超过2 500次时,粉质黏土孔压趋于平稳,变形速率略有降低,但变形持续增加。补充试验结果表明,所建立模型与试验结果具有较高的一致性。研究结果将为交通循环荷载导致的地基灾变控制技术提供理论依据。
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掺复合浆液堆石料压缩特性试验研究
王 涛, 刘斯宏, 郑守仁, 鲁 洋,
岩土力学. 2019 (4):  1420-1426.  DOI: 10.16285/j.rsm.2017.2183
摘要 ( 439 )   PDF(6142KB) ( 124 )  
针对高堆石坝坝体变形大且持续时间长的问题,提出了一种提高堆石体压缩模量、减缓流变变形的方法,即利用易流动、后期硬化的高掺粉煤灰水泥砂浆(简称复合浆液)在堆石体摊铺过程中充填堆石体孔隙,在施工碾压的基础上进一步减小堆石体孔隙率。首先,通过观测复合浆液在透明玻璃球中的流动性态,研究不同配比与掺量对复合浆液流动特性的影响;然后,通过侧限压缩和流变试验,研究掺复合浆液堆石料的压缩模量、流变变形的变化规律。试验结果表明:复合浆液在颗粒体孔隙中的流动性能与粉煤灰掺比、水胶比、砂粒最大粒径以及掺量有关;复合浆液的掺入能有效提高堆石料压缩模量,减少流变变形,且对于软岩料、级配不良料效果更为明显;复合浆液在堆石料中主要起到了充填、胶结与润滑作用。
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面板对加筋土挡墙影响的离心模型试验研究
徐 鹏, 蒋关鲁, 王 珣, 黄昊威, 黄 哲, 王智猛,
岩土力学. 2019 (4):  1427-1432.  DOI: 10.16285/j.rsm.2017.2105
摘要 ( 407 )   PDF(5500KB) ( 162 )  
加筋土挡墙因其特有的景观性能、协调变形性能而日益受到设计者青睐。面板作为加筋土挡墙的组成部分,对墙体的承载能力影响显著。针对现有设计规范无法考虑面板形式对结构自身力学变形特性的影响,设计并开展了整体式与分块式面板的离心模型试验。数据测试分析显示:整体式面板加载期的位移小于分块式面板位移;由于分块式面板位移较大,所以其水平土压力小于整体式面板土压力;加筋土挡墙面板底部存在应力集中现象;分块式面板筋-土界面的摩擦系数发挥值大于整体式面板数值,但两者均小于设计规范建议值;由于模型筋材长度较长并且连接件的存在,导致原型设计较为保守。
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考虑起始水力坡降的天然非均质地基固结分析
金丹丹, 王 素, 李传勋
岩土力学. 2019 (4):  1433-1440. 
摘要 ( 286 )   PDF(6519KB) ( 142 )  
实际工程中通常为未经处理的天然非均质地基。低水力坡降下黏性土中渗流存在起始水力坡降的现象也逐渐被认可,但能考虑起始水力坡降的非均质地基固结模型鲜见报道。基于具有起始水力坡降的渗流模型,考虑实际中的变荷载,对压缩模量和渗透系数随深度变化的非均质地基固结问题展开研究。通过压缩模量随深度增加及渗透系数随深度减小考虑天然地基的非均质性,进而建立了单层非均质地基一维固结模型。分析了起始水力坡降i0,非均质地基参数?、x、? 和p对非均质地基固结特性的影响。结果表明:考虑起始水力坡降后非均质地基中孔压消散速率变慢,地基沉降以及固结速率随之降低;固结速率与参数?、x成正比,而地基的最终沉降量与之成反比;参数? 越大,p越小,固结速率越快,但渗透系数仅改变地基的沉降速率,不会影响非均质土层的最终沉降量。
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基于状态曲面的非饱和土强度准则及其验证
郑国锋, 郭晓霞, 邵龙潭,
岩土力学. 2019 (4):  1441-1448.  DOI: 10.16285/j.rsm.2017.2264
摘要 ( 354 )   PDF(6900KB) ( 172 )  
考虑体变对非饱和土土-水状态的影响,将状态曲面函数引入传统的Vanapalli强度公式得到与孔隙比相关的抗剪强度准则,新准则使用饱和土的强度参数和两条不同孔隙比对应的土-水特征曲线。选择一种尾矿砂和高岭土的混合土料为研究对象,进行一系列的土-水特征曲线试验、吸力控制的等向压缩和三轴剪切试验。试验结果表明,新准则能更准确地预测非饱和土的强度,证明了传统强度预测的误差主要来源于忽略了体变导致的土-水状态变化,并提出在不同应力空间内精确地获得抗剪强度包线的方法,合理地解释了强度包线斜率在净应力-强度平面内随吸力增大、强度包线形状在吸力-强度平面内随净应力发生变化的特性。
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基于双电层模型冻土中未冻水含量理论推演及应用
靳 潇, 杨 文, 孟宪红, 雷乐乐,
岩土力学. 2019 (4):  1449-1456.  DOI: 10.16285/j.rsm.2017.2446
摘要 ( 449 )   PDF(6546KB) ( 208 )  
根据冻土中未冻水成因的本质——带负电黏土颗粒表面的扩散层中阳离子溶液特殊分布,依据基于静电场泊松方程与静电荷玻尔兹曼分布的双电层理论,推演出了未冻水含量理论公式,比较分析未冻水含量观测值拟合的经验公式,发现两者形式非常一致,经验公式实质为理论公式的简化。依据此理论,清晰地描述了冻土颗粒表面未冻水的结构特征及成因,定量分析了土壤类型、含盐度、温度对未冻水含量的影响;得出当土壤盐溶液浓度小于某一阈值时,盐渍度变化对未冻水含量的影响可以忽略,即不同类型常规(低含盐度)冻土,双电层结构几近相同,指数形式公式适用于所有常规冻土的未冻水含量;土壤类型通过比表面积影响着未冻水含量,在同等温度下,土壤中黏土颗粒越多,比表面积越大,未冻水含量越多;结合实测资料给出适用于不同类型冻土未冻水含量理论计算的参数值,随后通过两种已有的经验公式对计算结果进行了验证,证实了该理论公式的可行性。
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基于颗粒接触状态理论的砂-粉混合料 剪切波速试验
朱雨萌, 吴 琪, 陈国兴,
岩土力学. 2019 (4):  1457-1464.  DOI: 10.16285/j.rsm.2017.2344
摘要 ( 364 )   PDF(7206KB) ( 168 )  
为探究细粒含量FC、相对密实度Dr、初始有效围压 对饱和砂-粉混合料剪切波速Vs的影响,对不同FC、Dr和 组合情况的混合料开展了一系列弯曲元试验。试验表明:随着FC的增加,松散-中密混合料的Vs先减小再增大,而密实混合料的Vs呈减小趋势;FC相同时混合料的Vs与固结后孔隙比ec呈负线性关系,但不同FC的混合料的Vs与ec没有单一的负线性关系;不同FC、Dr、 组合的砂-粉混合料的Vs与等效骨架孔隙比esk*具有很好的负线性关系。文献中三类砂-粉混合料的Vs试验数据也佐证了这一结论。这说明esk*是与砂-粉混合料Vs唯一具有负线性相关的物理状态指标。
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基于对数几率回归模型的粗颗粒土颗粒 破碎过程演化研究
丁建源, 陈晓斌, 张家生, 刘怡吟, 肖源杰,
岩土力学. 2019 (4):  1465-1473.  DOI: 10.16285/j.rsm.2017.2191
摘要 ( 408 )   PDF(7708KB) ( 158 )  
掌握粗颗粒土颗粒破碎过程演化具有重要的现实意义,但已有研究未能对颗粒级配的演化中间过程进行预测。为弥补粗颗粒土颗粒破碎演化中间过程预测研究的不足,引入存活概率与破碎概率比值,采用对数几率回归方法,建立了基于对数几率回归的颗粒级配曲线演化模型,分析了模型参数的敏感性。基于所建立的演化模型,推导了相对颗粒破碎指标的数学计算公式,并讨论了土体颗粒破碎的有界性。最后,基于已有试验数据进行了模型的应用分析。应用结果显示:模型预测值与实测值吻合,论证了基于对数几率回归预测模型与相对破碎率预测值公式的合理性。该研究成果将有助于对粗颗粒土材料颗粒破碎演化中间过程的理解。
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注CO2条件下花岗岩破裂特征的试验研究
徐辰宇, 白 冰, 刘明泽,
岩土力学. 2019 (4):  1474-1482.  DOI: 10.16285/j.rsm.2017.2233
摘要 ( 447 )   PDF(8432KB) ( 209 )  
CO2增强型采热系统(CO2-EGS)工程中CO2作用下岩石的水压破裂行为是目前亟需解决的一个关键科学问题。从福建漳州采取花岗岩露头,利用自主研制的厚壁圆筒式致裂仪进行了不同流体(CO2、水)的水压致裂试验,研究了CO2、水入渗致裂后花岗岩的破裂特征及破裂机制。研究表明:随着致裂液黏度的减小,试样破裂过程会形成更多且更曲折的微裂纹分支,这意味着,采用CO2压裂可能更有利于形成缝网,从而有助于提高增强型采热(EGS)工程中换热效率;试样的破裂压力随着致裂液黏度的减小而降低,而较低的破裂压有助于注入井的安全运行;试验结果可用从对流换热角度分析的流体岩石相互作用机制解释,进而验证了其准确性。
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岩土工程研究
基于累积动应力水平的间歇加载下超孔压预测
夏唐代, 郑晴晴, 陈秀良,
岩土力学. 2019 (4):  1483-1490.  DOI: 10.16285/j.rsm.2017.2304
摘要 ( 309 )   PDF(6793KB) ( 152 )  
设计一系列不同动应力幅值、间歇时长、振动时长的波形,对杭州地铁沿线淤泥质软黏土进行不排水单向循环加载试验,精确观测孔压累积过程。引入累积偏应力水平描述应力状态,分析对比各试验方案下归一化孔压随其变化的发展规律;分析动应力比、间歇时长、振动次数对超孔压累积的影响,发现动应力水平和振次的影响最为关键;从孔压增长机制的角度分析了间歇对于超孔压累积的影响;利用双曲函数拟合关系曲线,建立预测模型;通过分步拟合各振次关系曲线函数,发现振次不同时该模型的常数取值略有不同,分析常数随振动次数变化的规律,提出常数获取方法;最后利用该模型和既有模型预测新试样的超孔压发展,发现该模型表现良好。
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采动微地震波传播与衰减特性研究
雷文杰, 李金雨, 云美厚,
岩土力学. 2019 (4):  1491-1497.  DOI: 10.16285/j.rsm.2017.2424
摘要 ( 434 )   PDF(7286KB) ( 170 )  
为分析采动地震波煤岩响应及其波场特性,构建顶板岩层和煤层2种传播介质接收采动地震波的多通道微震监测系统,研究2种介质采动地震波的传播和衰减特征。研究结果表明:顶板岩层接收到采动地震波的平均波速、加速度均高于煤层,2种介质中的地震波加速度均与爆破装药量成正相关,与传播距离、介质密度负相关。采动微地震波能量、信号时长随传播距离分别呈指数、线性衰减,近爆心处煤层传播微地震波能量、信号时长均高于顶板,超过一定距离后顶板高于煤层;采动微地震波传播距离有限,顶板的有效传播距离高于煤层,地震波有效传播距离与爆破装药量线性正相关。采动地震波低频部分的品质因子高于高频部分,顶板岩层的品质因子高于煤层。研究成果有助于地震波传播介质选取、检波器布设优化。
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浅覆盖层软质岩中抗拔桩承载特性现场试验研究
王钦科, 马建林, 胡中波, 王 滨,
岩土力学. 2019 (4):  1498-1506.  DOI: 10.16285/j.rsm.2017.2155
摘要 ( 363 )   PDF(10194KB) ( 166 )  
我国西部地区的电力工程正日益增加,浅覆盖层软质岩中抗拔桩在输电线路工程的杆塔基础设计中极为常见,而目前对此的相关研究相对较少,现行规范对软质岩层的桩侧摩阻力取值也有待完善。在广元市清江河南侧采用现场试验的方法研究了5根抗拔桩的承载特性,整理分析了Q-s关系曲线、桩身轴力分布和桩侧摩阻力发挥情况,得到了强风化砂岩和中风化砂岩的桩侧极限摩阻力标准值。拟合出软质砂岩的平均桩侧极限摩阻力与岩石单轴抗压强度之间的关系,进一步总结出抗拔桩极限承载力的预测公式,并将现行规范计算结果与现场试验测试结果作对比分析。结果表明,软质砂岩的平均桩侧极限摩阻力与岩石单轴抗压强度可用指数函数形式表示;强风化砂岩、中风化砂岩的桩侧极限摩阻力标准值分别为472、1 027 kPa,可为实际工程提供参考依据。
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堤坝脉动注浆浆液扩散机制及应用研究
张 聪, 梁经纬, 阳军生, 曹 磊, 谢亦朋, 张贵金,
岩土力学. 2019 (4):  1507-1514.  DOI: 10.16285/j.rsm.2017.2448
摘要 ( 497 )   PDF(10525KB) ( 156 )  
基于脉动注浆泵可输出低频周期性脉冲压力的特点,结合可控性黏土固化浆液,提出了一种可用于堤坝防渗加固的新方法。通过进行原型试验验证了该方法的可行性,考虑钻孔扰动和脉动低频重复压力对地层渗透特性的影响,推导了黏土固化浆液脉动扩散方程,运用多场耦合软件COMSOL探讨了脉动压力下黏土固化浆液扩散的机制,最后将研究成果成功应用于南水北调中线鹤壁段引水渠道边坡帷幕注浆工程。研究结果表明:黏土固化浆液脉动控制注浆技术可显著提高地层连续性和整体性,结石体28 d强度大于2 MPa,渗透系数可降至10?5 cm/s左右,浆液在注浆孔附近与土体胶结成块,邻近注浆孔浆脉交错搭接,整体表现为空间立体网状包裹结构的防渗墙体;对数值模拟和现场试验结果进行综合分析,堤坝脉动注浆时间应控制在1 800~2 400 s之间,合理的脉动注浆压力在0.2~2 MPa之间,脉动持续时间宜调至4~8 s,脉动间隔时间宜调至2~6 s,这样有利于保证堤坝脉动注浆工程达到最优的防渗加固效果;工程实践的渠道边坡连续性、整体性得到了改善,注浆止水加固效果显著,检查孔渗透系数降至10?5 cm/s,所取芯样完整,芯样最长可达40 cm。
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软土深开挖致地铁车站基坑及 邻近建筑变形特性研究
刘念武, 陈奕天, 龚晓南, 俞济涛,
岩土力学. 2019 (4):  1515-1525.  DOI: 10.16285/j.rsm.2018.0116
摘要 ( 501 )   PDF(9747KB) ( 319 )  
为了更深入地了解软土深开挖引起地铁车站深基坑工程围护结构及邻近建筑的变形特性,结合深厚软黏土地区某个地铁车站深基坑工程进行了系统性监测及结果分析。结果分析表明:地连墙成槽会引起邻近土体侧向位移,最大土体侧向位移值占基坑开挖期间土体侧向位移值20%左右;土体开挖期间南侧(桩基础建筑一侧)、北侧(浅基础建筑一侧)围护结构邻近土体最大侧向位移平均值分别为0.091% He和0.120% He;y/He值(y为垂直连续墙方向上与连续墙的距离,He为开挖深度)小于0.92时,基坑开挖引起土体沉降值及沉降差较大;地表变形与浅基础变形较为接近,桩基础建筑变形值明显小于浅基础建筑变形值且嵌岩桩基础建筑变形值最小;邻近浅基础建筑及桩基础建筑均受到空间效应影响,在x/He值(x为平行连续墙方向上与端部的距离)小于1.5时,空间效应较为明显,x/He值大于2.0时,邻近建筑及围护结构邻近土体变形接近平面应变状态。
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渗流监测数据缺失处理与渗透稳定判断
徐 强, 肖 明, 陈俊涛, 倪少虎,
岩土力学. 2019 (4):  1526-1534.  DOI: 10.16285/j.rsm.2017.2361
摘要 ( 415 )   PDF(9032KB) ( 181 )  
由于地下岩体条件复杂,渗流监测数据缺失现象普遍存在。为了在时间和空间上对地下渗流场进行全面分析,需要对缺失数据进行补充。提出了三类缺失数据的插补方法,对时间序列、空间断面以及区域整体的缺失数据分别用监测统计模型、物理因子修正和反演进行了有效的补充,反映了缺失数据的规律和时间、空间因素对监测数据的影响,最终可得完整、全面的渗流场,并通过反演渗流场对渗透稳定进行判断,为工程评价提供了依据。将该方法用于天荒坪电站缺失数据的插补,结果有效地插补了缺失数据,最终的反演渗流场能够判断渗透破坏可能发生的部位,对工程加固措施具有指导意义。
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基于现场双管试验确定弱透水层水力参数的方法
信亚雯, 周志芳, 马 筠, 李鸣威, 陈 朦, 汪 姗, 胡尊乐,
岩土力学. 2019 (4):  1535-1542.  DOI: 10.16285/j.rsm.2017.2273
摘要 ( 539 )   PDF(7648KB) ( 171 )  
弱透水层水力参数对基础工程设计、建设和地下水资源评价、地下水污染预测具有重要意义。现提出一种现场确定含水层系统中弱透水层水力参数的钻孔双管试验方法。利用麻花钻钻孔,到达地下水位线以下揭露到目的层位后布设外管,以起到护壁防止土层塌孔的作用。在外管内通过锤击的方式将内管嵌入到目的层中,使其下部管中有一定厚度的土样作为现场固定试验土柱。待内外管中地下水位稳定后迅速加高内管水头,并通过马里奥特瓶装置保持定水头。建立钻孔双管试验土柱的数学模型,推导了土柱顶底面单位面积流量随时间变化的解析解,将其无量纲化后作出标准曲线。作为该方法应用的实例,在长江下游三角洲苏锡常冲积平原的常州天宁区德安医院附近的空旷场地进行了专门的钻孔试验。确定了该地区的细砂质粉土和粉质黏土的渗透系数和贮水率分别为:K=1.66×10?6 m/s,?s =8.21×10?3 m?1;K=6.06×10?7 m/s,?s =2.26×10?3 m?1。结果表明,该方法对于现场确定弱透水层的水力参数有较好的适用性。
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高地温对隧道岩爆发生的影响性研究
严 健, 何 川, 汪 波, 蒙 伟,
岩土力学. 2019 (4):  1543-1550.  DOI: 10.16285/j.rsm.2017.2109
摘要 ( 447 )   PDF(6933KB) ( 215 )  
新建拉林铁路桑珠岭隧道高地应力、高地温隧道开挖过程中岩爆灾害突出。考虑开挖卸荷与温降共同耦合作用,对隧道开挖过程中不同温度时洞周应力释放过程进行数值模拟,同时对隧道开挖后的二次应力进行现场实测,就高地温对隧道洞周应力的影响进行了比较分析,最后就不同岩爆判据下高地温对岩爆发生的影响性进行了讨论。研究结果表明,采用应力释放率和温降指标反映开挖卸荷与温降共同耦合作用能合理描述高地应力高地温段开挖过程中的应力特征和岩爆发生规律。当温降超过55 ℃,应力释放率大于40%以后, 及 量值随应力释放率增大而线性增长,当应力释放率达到100%时达到最大,不同位置洞周应力拱脚处增长最快,拱顶次之,其他位置较低。在开挖中受高地温影响岩爆发生时间提前,岩爆发生等级亦不断增加。
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水中超深大沉井施工期间侧压力现场监测研究
蒋炳楠, 马建林, 褚晶磊, 李孟豪, 李军堂, 徐 力,
岩土力学. 2019 (4):  1551-1560.  DOI: 10.16285/j.rsm.2017.2170
摘要 ( 331 )   PDF(7887KB) ( 147 )  
以目前世界规模最大沉井基础——沪通大桥29#沉井的施工为背景,对沉井整个施工过程开展现场监测试验,分析监测数据,得出朗肯静止土压力理论和规范算法与实测数据相比存在较大误差。采用折线分布推算也因侧压力影响因素较多,分布规律复杂,所得结果较差。再分别对沉井下沉和接高施工期间侧压力的大小和分布特性的影响因素进行研究,得出了侧压力在沉井下沉阶段和接高阶段的主要影响因素为沉井倾斜、沉井埋深、外井壁台阶设置和压力松弛影响范围。通过对比分析,对各种因素的产生原因和影响机制进行了说明。在消除沉井倾斜对水中超深大沉井侧压力影响后,确定了侧压力在沉井侧壁上沿深度的分布形式,并建立侧摩阻力计算模型。
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数值分析
凸起地形对铁路环境振动的影响分析
卢华喜, 徐路遥, 梁平英, 吴必涛
岩土力学. 2019 (4):  1561-1568.  DOI: 10.16285/j.rsm.2017.2486
摘要 ( 372 )   PDF(6200KB) ( 185 )  
建立了列车作用下路基-凸起地形的二维有限元计算模型,研究了凸起地形宽度、形状、高宽比以及地基土性质对铁路环境振动的影响规律。结果表明,凸起地形减弱了铁路环境振动的地面加速度,明显放大了水平振动位移,对竖向振动位移的影响不明显;随凸起地形宽度、高宽比的增大,水平振动位移的放大效应更为显著;高宽比越大,竖向、水平两个方向地面加速度减小越明显;半圆形、梯形凸起地形对铁路环境振动的影响较为一致,但三角形凸起地形的水平地面加速度在凸起地形顶部出现明显的局部放大,水平振动位移的放大效应较半圆形、梯形地形要明显;地基愈软弱,凸起地形的影响效应越显著。
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基于T-S模糊故障树的地连墙+支撑支护 基坑坍塌可能性评价
钟国强, 王 浩, 孔 利, 王成汤,
岩土力学. 2019 (4):  1569-1576.  DOI: 10.16285/j.rsm.2017.2445
摘要 ( 426 )   PDF(7066KB) ( 185 )  
针对基坑支撑围护结构复杂、坍塌事故频发,且传统故障树分析方法的应用受概率和精确与或关系限制的问题,提出了一种基于T-S模糊故障树的地连墙+支撑支护基坑坍塌可能性评价方法。该方法利用模糊数描述各底事件的发生概率和故障状态,克服了传统故障树过度依赖精确概率以及不能考虑事件中间故障状态对系统影响的问题;同时,以T-S模糊模型替换传统的逻辑与或关系,体现了故障机制和事件联系的模糊性,降低了故障树的建立难度。该方法实现了用底事件实际故障状态和底事件模糊概率两种不同的方式计算基坑坍塌可能性,并可根据底事件重要度分析结果指导风险控制工作。实例分析表明:该方法比传统故障树更加贴合工程实际,可以更加科学、可靠地评价发生坍塌的可能性并确定关键致险因子,可作为基坑坍塌可能性评价的有效工具。
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离心模型试验与数值模拟相结合研究 采空边坡渐进破坏特性
李世俊, 马昌慧, 刘应明, 韩玉珍, 张 彬, 张 嘎,
岩土力学. 2019 (4):  1577-1583.  DOI: 10.16285/j.rsm.2017.2422
摘要 ( 562 )   PDF(12877KB) ( 223 )  
以贵州六盘水地区煤层开采为工程背景,采用离心模型试验与数值模拟相结合的方法研究了采空条件下边坡的渐进破坏过程及破坏模式。基于离心模型试验得到了开采过程中边坡的位移场,并采用FLAC3D对离心模型试验过程进行了数值模拟,数值与试验结果得出的边坡位移时程曲线吻合程度较高,塑性区分布与试验点对分析得到的滑裂面破坏过程与路径基本一致。通过对比、融合离心模型试验观测与数值模拟结果,表明贯通坡脚与采空区的滑裂面由下向上形成,且总体发生剪切错动破坏,贯通坡肩与采空区的滑裂面由上至下发生复杂的破坏过程,初始阶段滑裂面发生张拉破坏,中间阶段同时发生张拉与剪切破坏,末尾阶段发生剧烈的剪切滑移破坏。
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数值流形法中基于适合分析T样条的 局部网格加密算法
刘登学, 张友良, 丁秀丽, 黄书岭, 裴启涛,
岩土力学. 2019 (4):  1584-1595.  DOI: 10.16285/j.rsm.2017.2478
摘要 ( 399 )   PDF(10089KB) ( 148 )  
数值流形方法中一般采用有限元网格或规则网格作为其数学覆盖系统,而规则的网格突出的优点是不需要适应求解域的边界和各种不连续面。采用规则的矩形网格作为数值流形方法中的数学网格,并借助适合分析的T样条实现了数值流形方法中的局部加密。适合分析的T样条定义在一个限制的T网格上,其基函数具有线性无关、单位分解、局部加密等许多重要性质,使得其非常适合用于工程设计及分析。当对一个适合分析的T网格加密后,所产生的新的网格往往不再是适合分析的T网格。基于此,提出了一种简单的数学网格加密算法,该算法能保证局部加密后的数学网格仍然是适合分析的。算例结果表明:在应力集中区和裂纹尖端等应力梯度较大区域,该算法均具有较强的适用性。
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饱和砂土液化后大变形机制的离散元细观分析
魏 星, 张 昭, 王 刚, 张建民,
岩土力学. 2019 (4):  1596-1602.  DOI: 10.16285/j.rsm.2017.2323
摘要 ( 552 )   PDF(18360KB) ( 424 )  
采用颗粒流软件模拟了饱和砂土在不排水条件下的循环剪切试验,研究了不同因素对液化的影响,并进一步分析了饱和砂土液化后宏观变形的基本规律。在此基础上,从孔隙分布角度解释了砂土液化后的大变形的细观物理机制。通过自编程序对颗粒排列和孔隙分布的演化过程进行定量描述,给出孔隙率标准差作为液化后体积收缩势的度量,并研究了孔隙率标准差与液化后大变形的关系。离散元细观数值模拟再现了室内试验中的宏观现象,证实了室内试验中饱和砂土液化后的有限剪切大变形是客观真实的材料响应。土体体积收缩势的累积所导致的孔隙均匀化以及土颗粒间自由空隙增大正是饱和砂土液化后循环剪应变逐渐增大的细观机制。孔隙率标准差作为孔隙均匀化的量化指标,与循环剪应变各周次幅值有良好的相关性。
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重载铁路路基面动应力峰值随机分布特征研究
梅慧浩, 冷伍明, 聂如松, 刘文劼, 伍晓伟,
岩土力学. 2019 (4):  1603-1613.  DOI: 10.16285/j.rsm.2017.2474
摘要 ( 350 )   PDF(1184KB) ( 165 )  
掌握列车移动荷载作用下路基的动应力响应特性可为路基沉降预测、状态评估提供依据。建立重载铁路车辆-轨道-路基三维动力有限元模型,并在钢轨轨面引入中国三大干线不平顺轨道谱以实现轨道不平顺的模拟。通过数值计算,分析了轨道高低不平顺对路基面动应力分布的影响,统计了4种列车轴重下路基面3个位置(钢轨下方,线路中心)处的动应力峰值沿线路纵向的分布,对路基面动应力峰值的随机分布形式进行了正态性检验,对动应力峰值的最大值进行了预测。结果表明:轨道不平顺导致路基面动应力沿路基面中心不对称,路基面动应力峰值沿线路纵向服从正态分布。随着轴重的增大,动应力峰值离散程度增大,动应力峰值分布曲线变陡。动应力峰值的预测值和现场实测值相吻合,证明了有限元模型及统计分析方法的正确性。研究结果对路基动变形及累积沉降的可靠性分析提供依据。
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测试技术
隧道衬砌渗漏水病害模型试验系统的研制及应用
高成路, 李术才, 林春金, 李利平, 周宗青, 刘 聪, 孙尚渠,
岩土力学. 2019 (4):  1614-1622.  DOI: 10.16285/j.rsm.2017.2258
摘要 ( 431 )   PDF(1852KB) ( 221 )  
随着我国隧道通车里程与运营时间的不断增长,越来越多的隧道进入病害高发期,地下水是导致隧道病害最为严重的因素之一,容易诱发衬砌发生渗漏水等病害,为研究隧道衬砌渗漏水病害发生机制,研制了三维地质力学模型试验系统,开展了不同埋深条件下隧道衬砌渗漏水病害模型试验研究。该系统由可拓展模型试验台架、地应力模拟加载装置、地下水模拟加载装置、多场信息实时监测装置和衬砌渗漏水实时量测装置等组成,利用油压千斤顶和多功能加载水泵,采用分级加载方式可对隧道不同埋深进行模拟。将该系统应用于隧道衬砌渗漏水病害模型试验研究,通过对渗漏水量、渗压和位移等信息进行分析,揭示了不同埋深条件下穿越交叉断层隧道衬砌渗漏水病害的演化规律,并对堵排结合治理方案进行了初步研究,验证了排水对降低衬砌渗漏水量的积极作用,试验结果与运营期开元隧道衬砌渗漏水病害工程实例吻合良好,证明该系统稳定可靠,其研究方法及结果可为相关工程提供一定的参考。
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讨论
关于“压剪作用下多节理类岩试样力学性质及破坏判据研究”的讨论
黄诗渊
岩土力学. 2019 (4):  1623-1265.  DOI: 10.16285/j.rsm.2018.2081
摘要 ( 412 )   PDF(433KB) ( 192 )  
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关于“压剪作用下多节理类岩试样力学性质及破坏判据研究”的讨论回复
高青鹏, 曹 平, 王 飞, 王 柱
岩土力学. 2019 (4):  1626-1626.  DOI: 10.16285/j.rsm.2019.0071
摘要 ( 234 )   PDF(326KB) ( 227 )  
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