Please wait a minute...
在线办公
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
访问统计
  • 总访问量
    今日访问
    在线人数
目录列表
2022年, 第43卷, 第8期 刊出日期:2022-08-11
基础理论与实验研究
我国软岩大变形灾害控制技术与方法研究进展
康永水, 耿志, 刘泉声, 刘滨, 朱元广,
岩土力学. 2022 (8):  2035-2059.  DOI: 10.16285/j.rsm.2021.1926
摘要 ( 736 )   PDF(26792KB) ( 687 )   PDF(English)(985KB) ( 53 )  
我国软岩工程涉及能源开采、水利、交通、国防等重要工程领域。随着我国能源开采逐渐向深部延伸以及交通、水利、隧洞等工程的发展,大量隧道、巷道需穿越软岩地层,高地应力、围岩破碎软弱等问题突出,软岩大变形灾害频频发生,造成重大安全隐患和经济损失。对我国现阶段软岩支护的研究进展做了系统的总结,从4个方面概括分析了软岩大变形灾害控制技术与方法的研究现状,包括:(1)以改进型刚性或可缩性支架、复合型衬砌为代表的被动支护方法;(2)以高强预应力锚杆、锚索为代表的增强型主动支护技术;(3)以注浆改性为主导思想的软岩改性技术;(4)让压技术;(5)多重改进方法联合支护技术。阐述了不同支护技术和方法的发展现状,分析了不同支护手段的适用条件、技术优势与不足。采用单一支护手段的改进通常难以满足软岩大变形控制的需求,如何实现不同支护措施之间的高效协同控制,以及实现对围岩变形应力场的实时精准监测等问题是目前我国软岩大变形灾害防控亟待解决的难题。最后,基于上述研究成果,分析了我国软岩大变形灾害控制技术的发展趋势并提出了建议。
相关文章 | 计量指标
矿物定向排列致各向异性岩石渐进破坏强度特征 ——以黑云母石英片岩为例
包含, 陈志洋, 兰恒星, 裴润生, 伍法权, 晏长根, 陶悦,
岩土力学. 2022 (8):  2060-2070.  DOI: 10.16285/j.rsm.2021.1833
摘要 ( 458 )   PDF(14102KB) ( 192 )   PDF(English)(1013KB) ( 31 )  
为探究矿物定向排列致各向异性岩石的渐进破坏强度特征,以黑云母石英片岩为例,针对含0°、45°、90°3种片理角度的试样开展三轴压缩试验,分析了试样的宏微观破坏特征及渐进破坏力学强度指标,探讨了与其他类型各向异性岩石的差异性。结果表明:岩石的破坏特征与其片理结构密切相关,片理面角度从0°增大到90°,试样的宏微观破裂特征由以张拉为主向剪切为主再向张剪并存为主转变;岩石强度特征值表现出显著的各向异性,随着片理面角度的增大,围压升高所产生的强度特征值增强效应减弱,但强度值变化却呈加速增大趋势;强度特征值比的各向异性变化规律并不明显,在高围压下,强度特征值比的各向异性逐渐减弱乃至消失。矿物定向排列岩石与含层理结构岩石的破坏形式、强度特征值及其比值的表现规律均有所不同,深入了解矿物定向排列岩石的力学特性将有助于指导相关工程实践活动。
相关文章 | 计量指标
冻融温变速率对岩石受载特性的影响规律
刘成禹, 郑道哲, 张向向, 陈成海, 曹洋兵,
岩土力学. 2022 (8):  2071-2082.  DOI: 10.16285/j.rsm.2021.1322
摘要 ( 258 )   PDF(13837KB) ( 317 )  

以贺兰山岩画、云冈石窟等中常见的硅质胶结砂岩为研究对象,对不同温变速率冻融后岩样进行称重、超声波测试和单轴压缩试验,探究了冻融后岩石物理力学性质随冻融温变速率的变化规律;根据冻融后岩石受载过程中的声发射和微震特征,揭示了温变速率对冻融后岩石内部不同尺度裂纹扩展的影响规律及其内在机制。研究表明:(1)随着温变速率增加,岩样冻融后的微裂纹增多,颗粒间联结强度减弱,峰值强度、弹性模量降低,破坏应变及损伤参量De、D增大;(2)冻融岩石受载过程中,微裂纹具有“初始压密―扩展孕育―急速扩展的演化特征,宏观裂纹演化过程可分为“匀速扩展-急速扩展两个阶段,其中宏观裂纹的急速扩展阶段还呈现出“孕育-扩展-再孕育-再扩展的波浪式发展特点;温变速率越大,冻融后岩石受载过程中的微裂纹、宏观裂纹扩展越快,且更易于进入急速扩展阶段;当温变速率增大到一定数值后,微裂纹、宏观裂纹从加载开始即以较高速率扩展,直至岩样破坏;(3)微裂纹孕育阶段和加载全过程的声发射振铃相对增长速率,以及宏观裂纹匀速扩展阶段的相对时长、微震振铃相对增长速率均与损伤参量De、D具有较好的拟合关系,能够反映冻融循环对岩石的初始损伤作用;(4)冻胀力随温变速率增加而增大,导致不同温变速率冻融后岩样的初始损伤不同,这是引起冻融后岩石受载过程中裂纹扩展、声震特性出现显著差异的内在原因。

相关文章 | 计量指标
含隧道场地地震动放大效应的深度变化规律研究
兰景岩, 蔡金豆, 吴连斌, 史庆旗,
岩土力学. 2022 (8):  2083-2091.  DOI: 10.16285/j.rsm.2021.1794
摘要 ( 308 )   PDF(10596KB) ( 164 )  
以剑桥大学工程系完成的含圆形隧道的动力离心模型试验结果为基础数据,在80重力加速度条件下,从模型基底处由弱至强输入4 种地震波 EQ1~EQ4,利用在叠环式模型箱内不同位置布设加速度传感器,获取了不同层位深度处隧道列的加速度时程记录,运用考虑相消干涉的传统谱比法,分析研究了地震作用下含隧道的场地放大效应随深度变化规律。研究结果表明:在EQ1~EQ4下各振型的地震动放大系数随深度变化曲线从基底到地表大部分呈现一个先减小后增大的现象;并统计到高阶振型地震动放大系数数值大于一阶振型的概率为 18.3%,振型越高,概率越大;近地表处地震动放大系数的最大值主要分布在 4.20~8.63 Hz的中部频段上,而不是出现在低频段上。
相关文章 | 计量指标
盾构开挖面三维曲面体破坏模型 及支护力计算方法研究
黎春林
岩土力学. 2022 (8):  2092-2102.  DOI: 10.16285/j.rsm.2021.1859
摘要 ( 249 )   PDF(8623KB) ( 176 )  
针对盾构隧道施工开挖面极限支护力这一重要课题,提出一种新的半圆台和局部球体的组合曲面体滑动块模型。当前,楔形体极限平衡方法普遍采用估算滑裂面侧面摩擦力作为已知量来列平衡方程求取开挖面支护力,但因滑裂面侧面摩擦力影响因素很多,很难估算准确。利用曲面体模型的对称性,在求解开挖面支护力时,避开滑裂面摩擦力的估算,提高了计算精度。并进一步对隧道拱顶以上的半圆台曲面模型进行了受力分析,考虑了主应力偏转引起的侧压力系数变化,推导了滑裂面为空间曲面时土拱效应下土中竖向应力的解析解。最后通过算例分析验证了推荐模型的合理性。结果表明,推荐模型简单、有效且有实用价值,可广泛应用于隧道施工开挖面前方土体的稳定性分析。
相关文章 | 计量指标
冻融红砂岩损伤演化多尺度分析
张慧梅, 王云飞
岩土力学. 2022 (8):  2103-2114.  DOI: 10.16285/j.rsm.2021.1726
摘要 ( 207 )   PDF(14096KB) ( 225 )   PDF(English)(1256KB) ( 12 )  
以红砂岩为研究对象,进行冻融循环、CT扫描及力学特性试验,采用图像处理技术结合遗传算法寻优模型实现了0、5、10、20、40 次冻融循环后 CT 扫描图像的去噪、增强、分割及三维重构处理,通过对同一对象跨尺度的损伤识别与对比研究,建立了基于细观损伤的弹性模量劣化预测公式,并从材料细观结构的物理本质诠释了冻融红砂岩宏观力学行为。结果表明:基于图像最大熵值的遗传算法能够快速精确地选取阈值进行图像分割,实现对岩石细观结构中基质和缺陷的识别;随着冻融次数增加,岩石孔隙率上升、孔隙分维下降,细观尺度上呈现出孔隙扩展、数量增多,但结构复杂程度下降的演化行为;传统方法以有效承载面积、弹性模量为度量基准定义的宏、细观损伤变量未能全面考虑损伤物理机制和材料内部结构信息,宏细观损伤演化曲线差异较大;基于2种物理机制定义细观损伤变量和考虑岩石天然损伤定义宏观损伤变量,实现了损伤的宏-细观结合。最后通过冻融循环过程中细观结构演化与宏观力学响应之间的关系,提出了弹性模量劣化预测公式,并分析冻融砂岩孔隙大小及孔隙结构形态变化在损伤过程中占据的不同主导作用,根据细观结构的物理机制解释宏观砂岩冻融破坏的力学机制。
相关文章 | 计量指标
含橡胶纤维钙质砂的渗透和固结特性试验研究
张小燕, 张益, 张晋勋, 魏凯园, 王宁,
岩土力学. 2022 (8):  2115-2122.  DOI: 10.16285/j.rsm.2021.1830
摘要 ( 191 )   PDF(8634KB) ( 165 )  

珊瑚岛礁常年处于复杂的海洋动力环境中,岛上堤坝围堰、基坑等构筑物的地基渗透变形甚至破坏会导致地基承载力失效的可能性变高。为探究橡胶纤维固化钙质砂的渗透特性和固结特性,采用常水头渗透试验和固结试验研究不同纤维含量下钙质砂的渗透规律和固结变形规律,并设置含纤维玻璃珠对照组。钙质砂具有颗粒形状极不规则、多棱角、内孔隙多等特点,为进一步研究颗粒形状的影响,采用高速动态图像粒度分析仪对钙质砂和玻璃珠的颗粒形状和粒径进行分析。试验结果表明,纤维含量对钙质砂试样渗透特性几乎无影响,但是含纤维玻璃珠试样中,随着纤维含量的增加,渗透系数先增加后减小。由于形状不规则橡胶纤维的加入,一定程度上填补了钙质砂之间的孔隙;钙质砂试样存在 800 kPa 的压力阈值,当压力超过800 kPa后,其压缩模量增幅变缓;不同纤维含量试样的 -lg 曲线可以用Harris模型表示,钙质砂组的材料系数 C= 5,玻璃珠组材料系数C= 3,此外,材料参数ab与纤维含量有较好的线性关系。提出了合理的预测模型指导地基加固,具有十分重要的理论价值与工程实际意义。


相关文章 | 计量指标
隧道分级让压支护作用下围岩 弹塑性变形全过程解析
董建华, 徐斌, 吴晓磊, 连博,
岩土力学. 2022 (8):  2123-2135.  DOI: 10.16285/j.rsm.2021.1457
摘要 ( 292 )   PDF(13496KB) ( 200 )   PDF(English)(430KB) ( 17 )  
为了解决高地应力软岩隧道支护结构失效等问题,基于合理释放围岩应力、减小支护结构受力等原理,提出了液压式隧道分级让压支护结构。考虑开挖面的空间效应及围岩应变软化条件,通过分析虚拟支护力的衰减规律,建立了围岩压力、虚拟支护力与支护反力的静力平衡方程,研究了各阶段支护结构与围岩的协同作用,得到了围岩在支护结构变形全过程的位移与应力变化关系,揭示了该支护结构的支护效果。通过算例分析与数值模拟,结果表明:围岩应力在两次让压阶段显著释放,围岩变形特点与结构让压特性保持一致;理论计算值与模拟值的变化趋势一致,验证了理论分析的合理性;所提出结构能有效释放围岩应力,减小支护结构受力,避免了支护结构的屈服破坏,解决了高地应力软岩隧道支护难题,为该支护结构的应用与发展提供了理论支持。
相关文章 | 计量指标
Slope stability of an unsaturated embankment with and without natural pore water salinity subjected to rainfall infiltration
SADEGHI Hamed, KOLAHDOOZ Ali, AHMADI Mohammad-Mehdi
岩土力学. 2022 (8):  2136-2148.  DOI: 10.16285/j.rsm.2021.00155
摘要 ( 222 )   PDF(18592KB) ( 295 )   PDF(English)(385KB) ( 43 )  
Natural soils contain a certain amount of salt in the form of dissolved ions or electrically charged atoms, originated from the long-term erosion by acidic rainwater. The dissolved salt poses an extra osmotic water potential being normally neglected in laboratory measurements and numerical analyses. However, ignorance of salinity may result in overestimation of stability, and the design may not be as conservative as thought. Therefore, this research aims to first experimentally examine the influence of pore water salinity on water retention curve and saturated permeability of natural dispersive loess under saline and desalinated conditions. Second, the measured parameters are used for stability analyses of a railway embankment in an area subjected to regional rainfall incident. Eventually, a numerical parametric study is carried out to explore the significance of different rainfall schemes, construction patterns, and anisotropic permeability on the factor of safety. Results reveal that desalinization suppresses the water retention capability, which in turn results in a tremendous declination of unsaturated hydraulic conductivity. Despite the natural saline embankment, rainfall can hardly infiltrate into the desalinated embankment due to the lower conductivity. Therefore, the factor of safety for natural saline conditions drops notably, while only marginal changes occur in the case of the desalinated embankment.
相关文章 | 计量指标
静动荷载下桩网结构路基模型试验研究
邓友生, 李令涛, 彭程谱, 李龙, 刘俊聪, 付云博
岩土力学. 2022 (8):  2149-2156.  DOI: 10.16285/j.rsm.2021.1829
摘要 ( 214 )   PDF(7239KB) ( 213 )  
通过室内模型试验测试了桩网结构路基各部分在动静两种荷载下的桩-土应力、格栅拉力,研究了土拱效应的发展演化机制以及土工格栅拉膜效应的发展特点。试验结果表明:桩-土应力以及格栅拉力的分布都是路基横截面方向上大于其纵向延伸方向,这与路基的梯形截面设计相关;空间土拱效应要强于平面土拱效应,空间土拱效应的极限状态出现在桩-土应力比为3.8时,平面土拱效应的极限状态出现在桩-土应力比为2.2时;动荷载下土拱效应较静载有一定的衰减,且静载下土拱效应越强的部位在动载的下衰减程度越大,桩间土压力随振次的发展趋势类似N型,与桩顶土压力的变化趋势正好相反。
相关文章 | 计量指标
3种生物聚合物改良粉土的持水特性研究
张俊然, 赵鑫鑫, 姜彤
岩土力学. 2022 (8):  2157-2164.  DOI: 10.16285/j.rsm.2022.0021
摘要 ( 273 )   PDF(10680KB) ( 216 )  
针对黄河流域水土流失防治,以往多采用水泥等灰色材料进行加固筑堤,但生态环境破坏严重。为响应黄河流域生态保护和高质量发展的国家战略,采用环境友好的生物聚合物对黄河流域典型粉土进行改良,通过WP4C仪测量生物聚合物改良粉土的持水特性,并从微观角度分析了生物聚合物改良粉土持水特性的机制。研究结果表明,与未改良土相比,生物聚合物改良粉土饱和含水率增大,孔隙比增大,持水能力显著提高。黄原胶、结冷胶、瓜尔胶改良粉土的持水能力均随着掺量的增加而增加,结冷胶改良的效果优于黄原胶、瓜尔胶。其机制为生物聚合物颗粒经过水合作用形成水凝胶,填充颗粒间孔隙,增加颗粒之间的黏结性。而且黄原胶、结冷胶改良粉土中形成类似蜂巢结构的孔隙空间,为其提供储水空间,进而提高改良土的持水特性。上述研究结果可为生物聚合物安全、科学地应用于黄河流域水土流失的防治提供科学依据。
相关文章 | 计量指标
黏土岩水力耦合特性试验研究
于洪丹, 王震, 陈卫忠, 李翻翻, 马永尚, 杨海燕,
岩土力学. 2022 (8):  2165-2175.  DOI: 10.16285/j.rsm.2022.0615
摘要 ( 184 )   PDF(12193KB) ( 296 )  
对于高放废物地质处置工程,地质屏障系统是放射性有害物质进入环境的最后一道屏障,也是一条重要防线。黏土岩由于其低渗透性、渗透损伤自修复以及较强的吸附能力等特性,被认为是一种合理的高放废物处置地质屏障。结合比利时正开展的黏土岩高放废物地质处置相关研究课题,通过一系列室内试验研究黏土岩的水力耦合机制及长期蠕变特性。三轴压缩试验表明,黏土岩压缩强度、超孔隙水压力与围压正相关。渗透试验表明,黏土岩渗透性呈现显著的各向异性特征,围压增大使黏土岩渗透性显著降低。蠕变试验表明,黏土岩蠕变变形、蠕变变形速率与载荷密切相关,即:载荷越大,黏土岩蠕变变形越显著,蠕变变形速率达到稳定所需的时间越长,且相应的稳态蠕变速率越大;根据应力阈值和等时曲线法初步确定该黏土岩长期强度在1.0~1.2 MPa。研究结果将为我国未来黏土岩高放废物处置库的选址和安全性评估提供重要科学依据。
相关文章 | 计量指标
邻近车站(工作井)基坑开挖对下卧 盾构隧道影响的解析计算方法
王祖贤, 施成华, 龚琛杰, 曹成勇, 刘建文, 彭铸,
岩土力学. 2022 (8):  2176-2190.  DOI: 10.16285/j.rsm.2021.2108
摘要 ( 201 )   PDF(12182KB) ( 397 )   PDF(English)(614KB) ( 17 )  

既有用于基坑开挖引起下卧盾构隧道纵向变形计算的解析模型,往往将盾构隧道视为两端自由的无限长梁,限制了此类模型的适用范围。针对邻近车站(工作井)基坑开挖引起下卧盾构隧道纵向变形问题,将车站(工作井)―隧道连接节点对盾构隧道的约束视为一转动刚度为 Kθ 的旋转弹簧和一竖向链杆,建立了开挖卸荷作用下邻近车站(工作井)盾构隧道纵向变形分析的Winkler地基 - Timoshenko 梁模型,基于力法基本原理严格推导了解析模型的差分解。通过与一维弹性地基梁有限元数值解和邻近车站基坑开挖诱发下卧盾构隧道纵向变形的整体有限元计算结果的对比,验证了解析模型的可靠性和适用性。进一步的参数分析结果表明:车站(工作井)―隧道连接节点转动刚度 Kθ 对隧道纵向变形和内力具有显著影响,连接端处隧道内力随 Kθ的增大而非线性增大,而隧道横截面转角的变化却恰好相反,且车站(工作井)-隧道连接节点采用柔性连接时能更好地保障此节点处盾构隧道的工作性能;当基坑中心距车站-隧道连接节点的距离在4~5倍的基坑宽度(沿隧道轴向)范围内时,连接节点对隧道端部的约束效应不可忽略,应采用该模型进行盾构隧道纵向性能评价;上覆基坑开挖对下卧盾构隧道的影响主要集中在自基坑中心2倍基坑长度(横隧道轴向)以内。

相关文章 | 计量指标
细粒土含量对粗粒硫酸盐渍土路基填料盐胀特性的影响试验及分析模型
王旭超, 张莎莎, 赵凯旋,
岩土力学. 2022 (8):  2191-2202.  DOI: 10.16285/j.rsm.2021.1810
摘要 ( 288 )   PDF(11756KB) ( 187 )  
为了明确细粒土含量对粗粒硫酸盐渍土路基填料盐胀量的影响,针对 1% 和 3%含盐量工况下的砂、砾类盐渍土,采用降温试验研究了细粒土含量递增条件下粗粒硫酸盐渍土的盐胀特点。在此基础上,利用 PFC3D 技术模拟了粗粒盐渍土的盐胀变形并分析其机制,结合微观试验分析了盐胀状态中粗粒土骨架典型状态。结果表明:随着细粒土含量的增加,粗粒硫酸盐渍土的盐(冻)胀量均先增加后减少再增大,分界细粒土含量因含盐量及土类不同而异,1%、3% 含盐量的砂、砾类土样分别在15%和10%细粒土含量时产生最大盐(冻)胀量;3%含盐量砂、砾类土的起始盐胀温度约 20 ℃,1%含盐量土样的起始盐胀温度随细粒土含量及土种类不同差异较大且存在明显的界限细粒土含量,当细粒土含量低于界限值时土体的起始盐胀温度约为0.5~2 ℃,高于界限值时土体的起始盐胀温度约为 4~12 ℃;同时提出了盐胀状态中粗粒土骨架典型状态模型及其作为路基填料的细粒土含量界限值。
相关文章 | 计量指标
水泥胶结钙质砂地层中单桩竖向承载特性试验研究
柴源, 牛勇, 吕海波,
岩土力学. 2022 (8):  2203-2212.  DOI: 10.16285/j.rsm.2021.1190
摘要 ( 194 )   PDF(9974KB) ( 161 )  
钙质砂属于岩土工程中一种特殊的岩土材料,除具有颗粒形状不规则、易破碎等特征,还具有胶结性。针对钙质砂具有胶结性的地质现状,通过室内模型试验研究了胶结钙质砂地层中钢管桩的承载能力、沉降情况及其影响因素,同时与未胶结钙质砂中的桩基承载特性进行了对比。研究结果表明:与未胶结钙质砂中的钢管桩相比,胶结钙质砂的相对密实度对桩基承载力影响程度明显减弱,桩的承载形式依然表现为端承桩,随着钙质砂胶结程度的提升,桩端阻力承载占比越来越高;胶结程度较高的钙质砂地层中桩身侧摩阻力发挥存在异步过程,这是因为桩基沉降时桩身下部破坏砂层形成了更为紧密的新接触面,该接触面对桩身的径向膨胀更为敏感;胶结钙质砂中桩基 qs-Su 线没有出现明显的硬化阶段,与未胶结钙质砂地层中桩基的 qs-S多段折线变化规律不同,胶结钙质砂地层中桩基的 qs-S曲线更为接近双曲线线型。
相关文章 | 计量指标
多轴压缩条件下层状硬质片岩的力学特性研究
刘旭锋, 周扬一,
岩土力学. 2022 (8):  2213-2221.  DOI: 10.16285/j.rsm.2021.1843
摘要 ( 179 )   PDF(18034KB) ( 302 )  
在深部工程中经常会遇到层状岩体,由于高应力的影响,在工程活动中发生因层状结构面诱发的岩体灾害问题。这与深部工程中的真三向高应力环境及层状结构面产状密切相关。为此,基于一种取自某深部金属矿山的层状硬质片岩,开展了考虑片理方位的真三轴压缩试验研究,获取了该片岩在两种片理加载方位下,不同应力差条件时,试样的变形、强度及破裂数据。结果表明,该硬质片岩的力学特性受片理加载方位和应力条件影响较大。具体表现在,当中间主应力σ2平行片理走向时,试样的脆性更强,且最小主应力σ3 越小脆性越强。当σ2垂直片理走向时试样的强度更高,但强度随σ增加而增加的敏感性较弱。当σ2平行片理走向时,试样的破坏均以沿片理的剪切为主;而当σ2 垂直片理走向时,试样在低σ3 时,主要发生穿片理的拉破坏,高σ3 时,则转变为沿片理的剪切破坏。试验结果对陡倾层状硬质岩体工程的稳定性评价有一定的启示意义,即当片理走向与洞轴线的夹角较小时,浅层围岩片理面的法向应力释放程度较高,易发生受片理结构控制的脆性破坏;反之,夹角较大时,岩体的稳定性较强。
相关文章 | 计量指标
基于染色标定的钙质砂颗粒破碎级配 转移矩阵试验研究
王嘉璐, 张升, 童晨曦, 戴邵衡, 黎章
岩土力学. 2022 (8):  2222-2232.  DOI: 10.16285/j.rsm.2021.1804
摘要 ( 223 )   PDF(10734KB) ( 492 )  
颗粒破碎导致的级配演化对土体的物理力学性质有显著影响,掌握土体的颗粒破碎演化规律具有重要的现实意义。级配转移矩阵是一种可有效反映详细颗粒破碎过程的级配演化方法。为建立更接近多粒径组真实破碎情况的级配转移矩阵模型,对钙质砂开展了不同初始级配与相对密实度 D的侧限压缩试验。将不同粒径组的钙质砂分别染成不同颜色,基于 PCAS 图像识别技术,探讨了在不同影响因素下颗粒破碎过程中多粒径组中各单粒径组的破碎情况。试验结果表明,较大粒径组的存在会促进较小粒径组的破碎,而较小粒径组的存在会抑制较大粒径组的破碎;多粒径组试样中各单粒径组的级配演化符合分形分布规律,且多粒径组中的各单粒径组的相对破碎率 Bri 与单位体积输入功 Win 呈线性关系。在此基础上,建立了多粒径组试样的级配转移矩阵的求解模型,试验结果表明,该方法能较好地预测不同级配试样的颗粒破碎演化规律,且该方法可以考虑试样中各单粒径组之间的相互影响,能得到较为详细、真实的颗粒破碎规律,为研究颗粒破碎问题提供了新思路。
相关文章 | 计量指标
含气软黏土的不排水抗剪强度计算模型
郑威威, 洪义, 王立忠,
岩土力学. 2022 (8):  2233-2240.  DOI: 10.16285/j.rsm.2021.1774
摘要 ( 254 )   PDF(6822KB) ( 163 )  
含气软黏土广泛分布在世界五大洲,大量离散气泡的存在对软黏土的不排水抗剪强度具有强化或损伤作用,然而目前仍缺乏能综合考虑气相强化与气相损伤竞争机制的含气土不排水剪切强度解析表达式。结合临界状态土力学理论,基于笔者提出的含气土屈服函数,建立了-ln¢ 空间下临界状态线截距与土体含气特性( w 0,0)的数学关系,进而推导了含气软黏土在三轴应力状态下不排水抗剪强度 的理论显式表达式。同时,采用所提出的含气软黏土不排水抗剪强度理论计算公式,分别对比了3种典型的含气软黏土在不同含气特性下的不排水抗剪强度理论预测与试验结果,包括马来西亚高岭土、Combwich 黏土和高岭黏土。另外,对比分析了4种不同的含气软黏土不排水抗剪强度理论计算模型的预测误差百分比,证明了提出的基于改进的含气软黏土本构模型的不排水抗剪强度理论计算式的合理性,能够更加准确地同时考虑含气软黏土的气相强化与气相损伤双重效应。
相关文章 | 计量指标
靶向激活产脲酶微生物联合酶诱导碳酸盐沉淀 加固陆域吹填海砂试验研究
曹光辉, 刘士雨, 蔡燕燕, 俞缙, 孙志龙,
岩土力学. 2022 (8):  2241-2252.  DOI: 10.16285/j.rsm.2021.1839
摘要 ( 231 )   PDF(13860KB) ( 138 )  

生物矿化加固土体方式目前呈现多样化,不同矿化方式又有其各自的局限性,酶诱导碳酸盐沉淀(EICP)缺乏成核位点,而靶向激活产脲酶微生物诱导矿化(生物刺激)加固周期较长、强度较低。针对这些问题,提出生物刺激联合EICP加固土体的矿化方法。以厦门翔安国际机场吹填海砂为试验对象,通过无侧限抗压强度测试(UCS)、碳酸钙生成量测定、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和微生物多样性检测等试验评价并分析联合方法的加固效果。结果表明:(1)生物刺激联合EICP的矿化方式得到更高的UCS,可以达到2 300 kPa,大于两者单独矿化的强度之和;(2)生物刺激联合EICP的矿化方式可以促进碳酸钙沉淀生成的同时提高其分布均匀性,并优化碳酸钙的晶体结构;(3)微生物的群落分析表明,生物刺激可以高度激活产脲酶细菌,EICP对部分物种有轻微的刺激作用,生物刺激联合EICP的物种丰富程度、均匀程度则介于EICP和生物刺激之间。

相关文章 | 计量指标
岩土工程研究
水下盾构隧道运营期管片应变增量变化规律研究
杨建平, 王琛, 黄煜诚, 秦川, 陈卫忠,
岩土力学. 2022 (8):  2253-2262.  DOI: 10.16285/j.rsm.2021.1752
摘要 ( 237 )   PDF(10318KB) ( 142 )  
掌握水下盾构隧道运营期结构正常响应规律是进行结构异常响应预警的前提。基于武汉长江隧道健康监测系统,首次获得了长期运营过程中(2013-2020年)管片应变监测数据,系统研究了应变增量分布规律、应变增量与温度增量和水位增量的关联关系、以及相邻管片应变增量空间的关联关系,提出了基于应变增量的结构异常响应预警方法并确定了相应的预警阈值。研究结果表明:(1)正常运营期应变增量分布尾部比正态分布更重,指数分布可以较好地描述应变增量绝对值的分布规律;(2)应变增量难以预测,但是其变化范围可以通过统计分析确定,据此可提出一种结构异常响应单测点预警方法并确定其预警阈值;(3)正常运营期间,相邻管片应变增量存在一种“你胀我缩的变形模式,使得相邻管片平均应变增量能被约束在一个相对较小的变化范围,据此可提出一种结构异常响应多测点联合预警方法并确定其预警阈值。
相关文章 | 计量指标
考虑条间剪力的刚性挡墙静力与 地震主动土压力水平条分法
陈柏吉, 肖世国,
岩土力学. 2022 (8):  2263-2276.  DOI: 10.16285/j.rsm.2021.1826
摘要 ( 186 )   PDF(9769KB) ( 125 )  
针对以往对刚性挡土墙墙背主动土压力采用水平条分法时条间剪力处理不合理的问题,引入条间抗剪强度发挥系数,提出该发挥系数随深度变化的正弦、线性、双曲3种函数模式,并基于大量土压力的模型试验与现场监测结果统计,给出了该发挥系数的取值方法;在此基础上,通过水平条分极限平衡法及拟静力法,建立了充分考虑条间剪力的刚性挡土墙静力与地震主动土压力计算方法,考虑了墙后土体中平面、对数螺旋曲面两种可能的滑裂面形态,且集挡土墙结构型式、墙后填土性质、外荷载等多因素于一体。当墙-土摩擦角等于内摩擦角或其一半时,条间抗剪强度发挥系数一般不为0,墙-土摩擦角对其影响显著;引入条间抗剪强度发挥系数会使土压力合力作用点更接近实测值,建议墙体平动时采用双曲模式、墙体绕踵转动时可采取正弦模式。土体内摩擦角、墙-土黏聚力、竖向地震影响系数等对土压力合力作用点影响较小,但土体黏聚力、土体顶面倾角、墙背倾角、墙-土摩擦角、水平地震影响系数等对其影响较大。实例分析表明,该方法可定量确定主动土压力分布,所计算的主动土压力与实测值吻合良好,合力及其作用点处最大误差分别约为10%和7%。 关 键 词:刚性挡土墙;主动土压力;水平条分法;条间剪力;分布模式
相关文章 | 计量指标
基于边坡渐进破坏特征的控制设计 ——以湖北省十堰市布袋营边坡为例
卢应发, 胡鹏, 钟瑶, 张玉芳, 江俊杰,
岩土力学. 2022 (8):  2277-2286.  DOI: 10.16285/j.rsm.2021.1846
摘要 ( 165 )   PDF(8510KB) ( 162 )  

边坡抗滑设计一般采用的是传统强度折减法(如不平衡推力法等),其设计力的依据为不平衡推力等。在分析边坡沿滑面应力分布的基础上,提出了沿滑面3种不同抗滑措施的布置方法;通过对边坡稳定性抗滑设计的计算研究,提出了不同工况下抗滑力的取值方法;结合边坡多参量时空稳定性评价指标,创建了边坡抗滑设计中的分项系数设计方法,并定义了主滑方向和边坡破坏概念。将提出的边坡抗滑措施的布置和抗滑力的取值方法、分项系数设计方法应用于工程(如湖北省十堰市布袋营滑坡)实践,经过多年的运行表明:该抗滑设计的防治措施位置选取、抗滑力的决定及分项系数设计方法是可行的。

相关文章 | 计量指标
边坡岩土体抗剪强度的逆向迭代修正反演方法
江巍, 欧阳晔, 闫金洲, 王志俭, 刘立鹏,
岩土力学. 2022 (8):  2287-2295.  DOI: 10.16285/j.rsm.2021.1578
摘要 ( 270 )   PDF(8755KB) ( 147 )   PDF(English)(371KB) ( 10 )  
针对已滑动或有明显变形的边坡,取定稳定系数值进行反演分析是确定岩土体抗剪强度的重要手段。当边坡滑动面穿越多层岩土体时,盲目地抗剪强度试算反演明显不合理。为解决此问题,构造以多层岩土体抗剪强度为输入,以GeoSlope计算得到的稳定系数、滑面剪入口和剪出口位置为输出的BP神经网络,基于取定的稳定系数和现场测定的滑动面剪入口和剪出口位置,通过重复执行“逆向反推-误差校验-样本修正”实现岩土体抗剪强度的逆向迭代修正反演。工程实例验证结果表明,该方法获取的岩土体抗剪强度基本合理,可供小型边坡防护工程设计参考。该方法成功地规避了BP神经网络以已知信息为输入、以待反演参数为输出的传统做法在解决该问题时为欠定的局限性,对样本库样本数量的要求降低且具有较好精度。
相关文章 | 计量指标
非对称荷载单层对撑基坑计算方法研究
阮升, 金亚兵, 徐晶鑫, 孙勇,
岩土力学. 2022 (8):  2296-2304.  DOI: 10.16285/j.rsm.2021.1767
摘要 ( 217 )   PDF(7027KB) ( 154 )  
支护桩(墙)加内支撑作为基坑支护的一种重要型式,已经被基坑支护工程广泛采用。但是,由于基坑所处地质条件、周围环境和土方开挖的复杂性,给基坑支护体系的精准设计计算带来障碍。对非对称荷载作用下的单层内支撑支护设计计算方法进行了探讨。首先,基于极限土压力法分析了单层内支撑与支护桩支点铰接和固结条件下的不动点调整系数的差异性;其次,利用杆系有限单元法分析了基于位移土压力和基于《规程》给出的主动土压力这两种土压力方法计算的桩身位移、弯矩和剪力的差异性。由于非对称荷载作用于基坑支护体系,引起荷载大小侧支护桩桩身位移不同,导致荷载大小侧支护桩受到的土压力也不同,大小侧支护桩桩身内力存在较大差异现象应引起重视。提出的不动点调整系数计算方法和位移土压力计算支护桩受到的土压力计算方法更为合理。
相关文章 | 计量指标
数值分析
考虑优势流作用的降雨入渗边坡可靠度分析
姚云琦, 曾润强, 马建花, 孟祥沛, 王鸿, 张宗林, 孟兴民,
岩土力学. 2022 (8):  2305-2316.  DOI: 10.16285/j.rsm.2021.1831
摘要 ( 267 )   PDF(14916KB) ( 567 )   PDF(English)(988KB) ( 34 )  
降雨诱发滑坡是世界上最普遍的地质灾害,而关于降雨入渗对边坡的可靠度分析,优势入渗的影响被长期忽视。使用Comsol Multiphysics对降雨条件下优势入渗做数值求解,利用无限边坡模型计算边坡安全系数;并应用改进Cholesky分解法生成空间相关随机场,使用蒙特卡洛方法分析降雨过程中边坡的可靠度。结合确定性与可靠度计算对比均质入渗与优势入渗在降雨过程中边坡安全性变化:(1)降雨强度较低时,优势入渗安全性较好,而降雨强度较高时,均质入渗更稳定;(2)均质入渗中参数空间变异性是边坡失稳破坏的关键因素,而优势入渗的边坡失稳则由湿润峰快速推进所导致;(3)针对优势入渗模型研究,发现基质域与优势域水力交换强度较大时边坡有更大概率失稳,而较小的水力交换强度可能影响边坡底部的失稳破坏。
相关文章 | 计量指标
水力切缝上方TBM滚刀贯入破坏机制模拟研究
程建龙, 邹清友, 杨圣奇, 李晓昭, 梁泉, 曲磊, 梅炎,
岩土力学. 2022 (8):  2317-2326.  DOI: 10.16285/j.rsm.2021.1815
摘要 ( 277 )   PDF(32259KB) ( 291 )  
为了提高坚硬岩层隧道掘进机(tunnel boring machine, TBM)贯入度和降低滚刀受力,高压水射流辅助TBM滚刀破岩已在工业界初步应用。为了揭示水力切缝滚刀破岩机制,基于水力切缝岩石滚刀贯入试验进行了三维颗粒流模拟,研究了滚刀贯入力和贯入刚度随切缝深度的变化规律,揭示了不同切缝深度滚刀纵横剖面内的裂纹扩展和力链演化过程,分析了拉裂纹和剪裂纹随切缝深度的变化规律,明确了不同切缝岩石滚刀贯入的破坏模式和破坏机制。结果表明,第1次贯入的贯入刚度和贯入力随切缝深度的增加大致呈线性降低,第2次贯入的峰值力和贯入刚度小于第1次。而且,50~80 mm刀间距的变化对峰值贯入力的影响并不显著。随着切缝深度的增加,滚刀下方力链集中区边缘的倾角变大。由此导致破坏倾向于倾斜向下发展,当刀间距增加时,破坏由切缝一侧倾斜破坏向两切缝中间岩脊倾斜破坏转变,研究结果可为TBM滚刀与水射流布置和切缝深度的选取提供一定参考。
相关文章 | 计量指标
测试技术
温、湿控制生土三轴试验装置的研制与应用
徐龙飞, 翁效林, WONG Henry, FABBRI Antonin, 朱谭谭,
岩土力学. 2022 (8):  2327-2336.  DOI: 10.16285/j.rsm.2021.1874
摘要 ( 219 )   PDF(10672KB) ( 204 )  
为研究温度和湿度对生土力学特性的影响,自主研发了温、湿控制生土三轴试验装置。基于常规三轴压力室,借助电涡流非接触位移传感器搭建高精度变形测试系统,实现环境变化下生土应变的连续性捕捉。针对法国里昂地区生土材料,开展不同湿度、围压和温度作用下生土三轴循环加载-卸载试验,实测生土在不同工况下的三轴剪切破坏强度、应力-应变曲线及体积变化,通过分析滞回曲线,研究弹性模量和残余应变随应力水平的演化特征;同时进行了变湿度条件下生土气态水迁移效应试验。结果表明:该装置能够稳定控制生土环境变化条件,模拟再现生土单元体实际服役工况,精确测量试验过程中生土力学指标及湿度、温度与压力等环境指标,初步检验了装置性能的可靠性和准确性。相关成果可为荷载-湿-热耦合作用下非饱和生土变形机制的研究与本构模型的建立提供技术支撑。
相关文章 | 计量指标