不同条件下桩侧阻力端阻力性状及侧阻力分布概化与应用

刘金砺，秋仁东，邱明兵，高文生

（中国建筑科学研究院地基基础研究所，北京 100013）

摘  要：根据24组51根桩竖向静载试验的侧阻力端阻力测试结果分析表明，桩侧土层性质与分布、桩长径比、后注浆效应是影响侧阻性状与分布的主要因素。软土中的桩其侧阻发挥正常，分布模式不受长径比影响；碎石土、砂土侧阻在桩顶以下约5d深度范围呈现应变软化，随深度增加逐渐演变为应变硬化导致桩身下部侧阻发挥滞后或发挥值显著降低，侧阻分布模式异化；土愈硬、长径比愈大，侧阻分布模式异化愈明显；后注浆对侧阻的增强与分布模式的影响，碎石土、砂土远甚于其它类土。工作荷载下的侧阻分布模式可概化为正梯形、倒梯形、橄榄形、灯笼形、蒜头形、峰谷形六种模式。端阻比随侧阻增强，随长径比增大而降低，随荷载水平提高呈非线性增长，给出了工作荷载下端阻比经验参考值。将每种侧阻概化模式分解为桩长l、kl的矩形、三角形分布侧阻单元，据此可查表确定供沉降计算的Mindlin解附加应力系数。计算结果表明，除正梯形和蒜头形分布外，其附加应力积分值按Geddes正梯形分布假定计算附加应力比实测侧阻概化分布大15%～74%，侧阻分布重心愈高差异愈大。

关键词：桩侧阻力；桩端阻力；分布模式；概化；附加应力

抗浮锚杆及锚杆抗浮体系稳定性验算公式研究

付文光^1，2，柳建国¹，杨志银^1，2

（1. 中国京冶工程技术有限公司，北京 100088；2. 深圳冶建院建筑技术有限公司，广东 深圳 518054）

摘  要：抗浮锚杆及锚杆抗浮体系的抗浮稳定性验算公式宜采用综合安全系数法、分项系数表达方式。群锚稳定性验算可简化为单锚稳定性验算，验算模型可按上半部分长方体、下半部分圆锥体的假定破裂面形状，锥尖深度为锚固段计算长度与自由段长度之和。群锚整体抗浮承载力为单锚抗浮承载力之和，单锚抗浮力设计值可取假定破裂体内岩土体重量与破裂面黏聚力提供的摩阻力分别除以分项安全系数后之和，分项安全系数取值水准为1.5及3.0。锚杆抗浮体系稳定性验算公式中，抗力设计值可取建筑物自重标准值及其上作用的永久荷载标准值之和除以1.05的安全系数、抗拔桩的抗浮承载力设计值、抗浮锚杆的抗浮承载力设计值三者之和，而浮力设计值则取建构筑物基底静水压力标准值。

关键词：抗浮锚杆；锚杆抗浮体系；稳定性；圆锥体破裂面；抗拔桩；抗浮承载力；抗拔承载力

盾构隧道微扰动施工控制技术体系及其应用

朱合华^1，2，丁文其^1，2，乔亚飞^1，2，谢东武^1，3

(1. 同济大学土木工程学院地下建筑与工程系，上海 200092；2. 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室，上海 200092；

3. 上海市隧道工程轨道交通设计研究院，上海 200235)

摘  要：为控制盾构隧道施工对周边建（构）筑物（群）的扰动影响，确保施工沿线的建（构）筑物（群）处于良好的服务状态，建立了盾构隧道的微扰动施工控制技术体系，该技术体系由施工前的查勘预测与抉择、施工过程中的监控量测与反馈控制和施工结束后的长期预测与控制三部分构成。施工前的查勘预测与抉择是基础，包括周边环境与场地的查勘、微扰动指标的制定、辅助保护措施的抉择及施工前的扰动预测等内容；施工过程中的监控量测与反馈控制是核心，由监控量测和动态反馈控制构成；施工结束后的长期预测与控制是延伸，是验证施工扰动程度和控制施工工后沉降的关键，在流变现象严重的地区尤为重要。微扰动施工控制技术体系在上海轨道交通11号线下穿越重要历史建筑物工程和10号线下穿越机场跑道工程中的成功应用，表明了该技术体系的正确性和重要性，为今后盾构隧道下穿越工程的施工控制提供了借鉴和参考。

关键词：盾构隧道；微扰动施工；控制标准；监控量测；反馈控制

Kettleman Hills填埋场三维稳定性极限上限分析

黄茂松^1，2，王浩然^1，2，3，宁兆轲^1，2

（1. 同济大学地下建筑与工程系，上海 200092；2. 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室，上海 200092；

3. 上海市城市建设设计研究总院，上海 200092）

摘  要：1988年3月失稳破坏的美国Kettleman Hills填埋场是一个典型的复杂“山谷”型填埋场，众多学者研究表明仅采用二维截面分析难以对该填埋场整体稳定性进行评价。目前Kettleman Hills填埋场三维稳定性分析多采用极限平衡法，但是由于极限平衡法对破坏模式没有严格的要求（如速度相容），无法确定其所得到的解是偏于安全还是偏于危险，甚至不能确定该破坏模式是否合理。因此本文基于极限分析上限法，构造二维、拟三维及三维破坏机构进行分析，并通过与已有的文献及数值模拟结果进行对比验证方法的合理性及有效性。分析表明，二维和拟三维破坏机构类似，构建容易计算方便，适用于填埋场初步快速分析。而三维多个块体破坏机构构建复杂，计算量大，但能够反映实际填埋场的破坏情况，适用于填埋场的详细稳定性分析。

关键词：Kettleman Hills填埋场；三维；稳定性；极限上限分析；数值模拟

基于收敛–约束原理的地下结构稳定性分析

苏永华，刘少峰，王凯旋，梁  斌

（湖南大学土木工程学院，湖南 长沙 410082）

摘  要：基于Hoek-Brown岩体失效准则，根据开挖空间围岩变形压力与收敛的关系，导出了圆形隧道围岩荷载计算公式，然后利用隧道非规则断面等价圆算法，将其拓展成任意断面隧道围岩荷载确定方法。在分别建立起锚杆、喷射混凝土及钢拱架等支护单元特征函数的基础上，基于并联模型导出了锚喷组合支护结构刚度、抗力计算公式。根据开挖面的空间效应建议了支护特征曲线起点确定方法。利用上述成果，结合收敛–约束原理构建了支护结构稳定性系数计算方法，克服了基于岩体分级类比的地下结构支护设计方法不能定量评价其安全程度的缺陷。通过案例分析，示范了所构建方法的操作和运行过程，并初步验证了其有效性。

关键词：Hoek-Brown准则；地层特征曲线；支护特征曲线；收敛-约束原理；稳定性系数

无黏性土滑坡型泥石流形成机理的离心机模型试验研究

周  健^1，2，杜 强^1，2，李业勋³，张  姣⁴

(1. 同济大学地下建筑与工程系，上海 200092；2. 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室，上海 200092；

3. 中交三航局第二工程有限公司，上海 200122；4. 上海城市管理职业技术学院土木工程与交通学院，上海 200432)

摘  要：采用自主研发的可视化试验装置，参照某泥石流现场试验进行了离心机模型试验，研究典型滑坡型泥石流形成的宏细观机理。根据现场试验的颗粒级配和重力比，用粉砂和细砂按比例配制土样进行20g加速度下的离心机试验。利用高清数码成像设备和细观结构分析软件Geodip分别从宏观和细观角度分析了滑坡型泥石流的形成模式和水土作用机理。研究结果表明：离心机模型试验较好地重现了现场试验现象，滑坡型泥石流的形成模式为自坡脚逐渐向上分块坍塌的倒退式块体滑动。滑坡型泥石流形成的原因是坡体中细颗粒随孔隙水迁移，引起孔隙水压力升高并形成底部渗流，造成坡体发生抗剪强度破坏形成泥石流。

关键词：滑坡型泥石流；离心机试验；形成模式；水土作用机理

水平偏心荷载下斜桩群桩受力性状的离心机模型试验

顾  明^1，2，陈仁朋^1，2*，孔令刚^1，2，陈云敏^1，2，张浙杭³

(1. 浙江大学岩土工程研究所，浙江 杭州 310058； 2. 软弱土与环境土工教育部重点实验室，浙江 杭州 310058；

3. 浙江省电力设计院，浙江 杭州 310014)

摘  要：为研究斜桩群桩在水平偏心荷载下的受力性状，在砂土中开展了一系列离心机模型试验，着重对比了直桩群桩和斜桩群桩抵抗水平及偏心荷载的不同特性。详细介绍了模型试验的装置、方法以及内容。试验结果表明：水平荷载偏心距大小对群桩水平承载力有一定的影响，但是对群桩扭转承载力的影响较小。对于直桩群桩，在试验范围内小偏心距（4.3倍桩径）加载对应的水平承载力大于零偏心距（即纯水平加载）及大偏心距（7.1倍桩径）加载的水平承载力。相同条件下，斜桩群桩抵抗水平、偏心及扭转荷载的能力显著强于直桩群桩。水平偏心荷载下，斜桩群桩中各基桩的桩顶水平位移相互差异较直桩群桩更大，且该差异随偏心距的增加而增大；在多向荷载的共同作用下，基桩桩顶剪力与桩顶位移方向有所不同。水平荷载下斜桩群桩中的基桩轴力显著大于直桩群桩。斜桩群桩较好地发挥了基桩的轴向承载能力，从而能够更有效地抵抗水平荷载。

关键词：群桩；斜桩；水平荷载；偏心荷载；离心机试验

地下压气储能圆形内衬洞室内压和温度引起应力计算 

周舒威¹，夏才初^1，2*，张平阳¹，周  瑜¹

(1. 同济大学土木工程学院地下建筑与工程系，上海 200092；2. 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室，上海 200092)

摘  要：地下压气储能岩石内衬洞室内，不断变化的气体内压和温度引起的应力场是关乎洞室稳定性、耐久性的重要因素，由此提出了一种计算气压和温度引起应力变化的解析方法。将内衬洞室考虑成由密封层、衬砌和围岩组成，首先建立了洞室温度和气压求解的控制方程；利用拉普拉斯变换和叠加原理得到每个循环内洞室温度和气压随时间的变化；采用热弹性模型得到内压和温度引起的应力场。基于解析方法，给出了典型循环周期内洞室应力变化情况；接着通过一个热–力以及洞室气体耦合求解的数值模型以及不考虑密封层和衬砌的温度场解析方法来验证本文方法；最终探讨了温度对总应力的影响程度，以及不同换热系数的影响。结果表明：本文方法是可行的；温度和内压引起的密封层和衬砌内环向拉应力非常大；温度对于压气储能洞室有着不可忽略的作用，温度对于环向和纵向应力的影响程度要大于对径向应力的影响；换热系数对应力变化影响很大。

关键词：压气储能；内衬洞室；温度；气体内压；应力；解析方法

碎石保护结构防护海底管线的机理及模型试验研究

闫澍旺¹，郭炳川^1*，孙立强¹，雷震名²，刘  润¹

(1. 天津大学建工学院，天津 300072；2. 海洋工程股份有限公司，天津 300450)

摘  要：近海海底管线会在港口锚地处因船舶走锚而受到损害，碎石结构能够防护管线免受走锚的危害，因此研究碎石结构的防护机理对保护管线有重要意义。采用极限平衡方法分析了走锚状态下土楔对形状复杂的商用霍尔锚的作用力，提出了锚冠和锚爪的受力计算模式，采用3种不同几何相似比的模型锚在模型槽中进行了拖锚试验。模型试验的结果与计算结果相互吻合。锚体整体受力分析的结果表明，霍尔锚在从砂土进入碎石保护层后因力矩不平衡引起锚体翻转，使锚爪尖位置上移而远离埋设的管线，从而使管线避免走锚的伤害。该机理也通过模型试验得到验证。此外，不同试验锚重的归一化结果还说明，霍尔锚锚爪在碎石中的稳定入土深度约为爪长的0.45，拖曳力为2.5倍锚重，可为碎石结构设计参考。

关键词：拖锚；碎石防护结构；霍尔锚；海底管线；极限平衡方法；模型试验

低重力环境下静力触探贯入机理离散元分析

蒋明镜^1，2，3，戴永生^1，2，3，王新新^1，2，3

(1. 同济大学地下建筑与工程系，上海 200092；2. 土木工程防灾国家重点实验室（同济大学），上海 200092；

3. 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室，上海 200092)

摘  要：采用离散元法对月面及地面跨度范围内重力场环境（1/6g，1/2，1g）下静力触探机理进行了分析，以弄清地面试验与月面试验的区别。模拟结果表明：①同一相对贯入深度处，重力加速度越小，贯入阻力越小，归一化贯入阻力越大；②土体变形形式由隆起变形向竖向压缩变形的转化深度随重力加速度的增加而减小；③同一相对贯入深度处，随重力加速度的增加，特征点的竖向隆起位移减小，竖向压缩位移增大，对应土体颗粒的侧向位移也越大；④重力加速度越小，相同相对位置处土体的加卸载现象越明显；⑤重力加速度越大对应相同相对贯入深度处的土体破坏范围愈大。

关键词：离散元法；静力触探试验；贯入阻力；低重力场

裂缝对电渗模型尺寸效应影响的试验研究

温晓贵，胡平川，周  建^*，李一雯，陶燕丽

(浙江大学滨海与城市岩土工程中心，浙江 杭州 310058)

摘  要：通过对电渗–堆载模型试验、单纯电渗模型试验和现场试验的比较发现：裂缝发展的巨大差异是导致单纯电渗模型试验与现场情况差别较大的原因，适当的堆载可消除几何边界引起的尺寸效应，使试验裂缝开展较准确地反映了现场电渗的真实情况，其结果可更好地模拟现场电渗情况；消除尺寸效应后，影响电渗排水效果的主要因素是有效电场面积，电流密度仅为次要影响因素，在梅花形、长方形与平行错位三种布置形式中，有效面积占比最大的梅花形布置效果最优、经济性最好，建议实际工程中采用梅花形布置。

关键词：电渗；堆载；尺寸效应；裂缝；有效电场

液化判别的双曲线模型

孙  锐，赵倩玉，袁晓铭^*

(中国地震局工程力学研究所地震工程与工程振动重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150080)

摘  要：基于国内外液化判别方法存在的问题，提出了一个双曲线形式的液化判别新模型。采用中国大陆以往156例液化数据完成了基于标准贯入试验的新公式构造，利用近来集集和阪神地震312例液化新数据进行了检验，并与现有规范方法和Seed方法进行了对比，结果表明：提出的双曲线模型和液化判别公式对不同地震烈度、地下水位和砂层埋深均有较好的适用性；新模型弥补了现有规范Ⅶ度下浅层液化（砂层埋深小于10 m）判别偏于危险的缺欠，对Ⅷ度和Ⅸ度下浅层土液化和非液化场地的成功率比现有规范表现得更为均衡；新模型可满足临界曲线浅层内快速变化、深层时明显变缓的客观实际要求，克服了规范Ⅷ度、Ⅸ度下深层土（砂层埋深10～20 m）判别严重保守的弊端；新模型具有渐近线形式，更符合实际情况，消除了Seed方法中标准贯入临界值随土层埋深增加先递增后递减的不正常现象。

关键词：砂土液化；标准贯入击数；双曲线；判别公式

土在全含水率范围内持水及非饱和渗透特性的模型描述

张  昭¹，刘奉银^1*，张国平²

(1. 西安理工大学岩土工程研究所，陕西 西安 710048；2. 麻省大学阿姆斯特分校土木及环境工程系，美国 阿姆斯特 01003)

摘  要：传统的持水及非饱和渗透系数模型在较高含水率范围预测较好，而在较低含水率范围预测较差。一方面引入分界点将用体积含水率表示的持水曲线分为毛细阶段和吸附阶段，当土比分界点干燥时假定残余体积含水率与基质吸力的关系，改进Van Genuchten模型在较低体积含水率范围的适用性，将其推广至全体积含水率范围。另一方面，引入修正系数改进表征等径球体颗粒集合体内薄膜流动的非饱和渗透系数模型，并将非饱和渗透系数表示为毛细流动和薄膜流动对其贡献之和，以实现其在全体积含水率范围内从毛细流动到薄膜流动的光滑过渡。最后利用已有文献中6种壤土在较高、较低体积含水率范围内的持水以及非饱和渗透试验结果验证了修正持水及非饱和渗透系数模型的准确性，结果表明：这2种修正模型在全体积含水率范围内较传统模型的预测效果更好。

关键词：非饱和土；持水特性；渗透特性；全含水率范围；完全干燥

堆浸铀矿堆水力学特征参数的试验与反演研究

叶勇军^1，2，丁德馨^1*，赵娅利²，李广悦¹，江湖一佳²，范楠彬²，王立恒²

（1. 铀矿冶生物技术国防重点学科试验室(南华大学)，湖南 衡阳 421001；2. 南华大学环境保护与安全工程学院，湖南 衡阳 421001）

摘  要：为了掌握堆浸铀矿堆非抱和区的水力学特性，根据多孔介质的液体流动控制方程和描述水力学性质的van Genuchten模型，阐述了堆浸铀矿堆水力学特征参数的数值反演模型。接着，选用来自某铀矿山新堆浸场分形维数D=1.8的铀矿石样，利用自制的一维液体非饱和渗流试验装置，测定了不同喷淋强度下试验柱底部的累计排水量和5个不同高度矿样内的含水率。最后，利用HYDRUS-1D软件获得了试验样本在注水期间和排水期间的水力学特征参数。结果表明：①数值反演方法确定的水力学特征参数能很好地与实际情况相匹配，参数估算结果可用于工程实际；②注水期间和排水期间需要分别确定对应的水力学特征参数；③注水期间反演估算获得的堆浸铀矿堆饱和渗透系数比排水期间的更接近饱和渗流试验获得的结果。

关键词：堆浸；铀矿石；饱和–非饱和；水力学特征参数；数值反演方法

断续节理岩体强度与破坏特征的数值模拟研究

梁正召^1，2，肖东坤¹，李聪聪¹，吴宪锴¹，龚  斌¹

（1. 大连理工大学土木工程学院，辽宁 大连 116024；2. 武汉大学岩土与结构工程安全湖北省重点试验室，湖北 武汉 430072）

摘  要：基于细观统计损伤数值模型，通过改变包含单组节理岩体的节理倾角    、节理台阶角、层距d和岩桥长度l_r，建立不同节理分布的断续节理岩体数值试样，展开系列数值试验，模拟了节理岩体的破坏过程，探讨了节理结构几何参数和应力水平对破坏模式以及岩体力学参数的影响规律。研究结果表明，断续节理岩体破坏模式共分为4种：沿节理面破坏、转动块体破坏、台阶状破坏和混合破坏。沿节理面破坏与台阶状破坏的岩体峰值强度高、破坏应变大，转动破坏的岩体峰值强度低、破坏应变小。随着节理倾角的增大，岩体力学行为表现出脆性破坏—渐进破坏—脆性破坏的循环过程。随着应力水平的增加，岩体破坏区域由中间向端部扩展，并且对于强度的提高有显著作用，但提高水平随围压增加而降低。节理台阶角对于=90°时的破坏形式影响较大，由台阶状破坏转变为转动块体破坏，层距d对阶梯状破坏模式影响较小，对转动破坏模式影响较大，岩桥长度l_r不影响破坏模式，但对面破坏与台阶状破坏模式的峰值强度、破坏应变影响较大。通过对比，模拟结果与物理试验规律一致，但数值模拟结果可以清晰获得节理岩体中应力场分布、裂纹起裂点与扩展方向、破坏图像等，有利于分析其内在破坏规律与机理。

关键词：破坏模式；节理倾角；节理台阶角；层距；岩桥长度

钻屑扭矩法测定煤体应力与煤体强度研究

朱丽媛，李忠华，徐连满

（辽宁工程技术大学力学与工程学院，辽宁 阜新 123000）

摘  要：通过对钻孔过程中钻杆扭矩及钻屑推力的力学分析，理论上给出了利用钻杆扭矩及钻屑推力判断煤体应力、煤体强度的可行性，提出通过测试钻孔过程中的钻杆扭矩和钻屑推进力来判断煤矿冲击地压危险性的方法。利用自行设计的扭矩–推力测试装置，对预制煤体相似材料试件进行了不同煤体应力、不同煤体强度和不同推进速度条件下的钻孔试验。研究结果表明：①单一因素影响下，钻杆扭矩与煤体所受应力存在线性递增关系，钻屑推力与煤体应力呈近似线性递减关系，且钻杆扭矩变化规律与煤体应力及钻屑量具有较好的一致性。②钻杆扭矩和钻屑推力均与煤体强度呈线性递增关系。③同种煤岩体材料，相同压力条件下，钻进速度越快，钻屑扭矩越大，反之，钻屑扭矩越小。研究结果可为煤矿动力灾害的预测预报提供参考依据。

关键词：钻杆扭矩；钻屑推力；冲击地压

坑道瞬变电磁全程数据分析及1∶1含水模型试验研究

胡雄武¹，张平松¹，吴荣新¹，李培根²，付茂如¹

(1. 安徽理工大学地球与环境学院，安徽 淮南 232001；2. 福州华虹智能科技开发有限公司，福建 福州 350004)

摘  要：考虑到接收系统过渡过程及电流关断时间，通过对接收系统冲激响应函数、一次电动势及二次全程感应电动势理论公式的推导，还原了接收瞬变电磁全程响应信号，与理论全程数据的对比分析表明，电流关断时间和接收系统过渡过程给早、中延时段瞬变场造成严重的畸变，导致数据解析不能有效识别坑道前方近距离地电信息。为评价畸变段数据对坑道超前探水的影响，建立坑道前方1∶1定量水仓模型，通过在掘进工作面连续观测100 m³以内水量变化情况下的瞬变场响应数据，分析并获得了含水模型的瞬变异常响应特征，确定其响应时窗处于畸变数据段，进一步指出现有坑道超前探水技术仍需不断改进，以提高超前预测精度。

关键词：瞬变电磁；坑道超前探水；全程响应；畸变数据；近距离地电信息；1∶1含水模型

含空洞地层初始破坏的复变函数解析研究

李倩倩，张顶立，房  倩

（北京交通大学城市地下工程教育部重点实验室，北京 100044）

摘  要：为分析城市浅部地层中椭圆形空洞的稳定性，采用复变函数理论求得了自重应力及竖向均布荷载作用下含隐伏椭圆形空洞地层应力场的精确解答。以莫尔–库仑剪切屈服准则及土体抗拉强度等于零为判别依据，求得洞周初始塑性区范围，分析了空洞形状及外部荷载对塑性区位态的影响。结果表明：①在自重应力场下，地层中近圆形或瘦长状椭圆空洞自身稳定性相对扁平状空洞较好；扁平状空洞以受拉破坏为主。②外部荷载作用下地层空洞破坏模式为拉–剪综合破坏，随着外部荷载的增大，剪切塑性区与受拉区贯通，并向地层深部转移，加速地层空洞的失稳破坏。③在大量分析计算的基础上给出了空洞地层的5种分区模式。空洞地层灾变事故控制的核心是空洞结构自身的稳定性，空洞地层初始破坏的分析是确定其破坏模式以及破坏区域的关键。研究结果对城市空洞地层灾变事故的预测、评估及其处理具有重要意义。

关键词：地层空洞；初始破坏；稳定性；复变求解；塑性区

大颗粒岩块对月壤钻取过程的影响分析

刘天喜，魏  承^*，马  亮，赵  阳

(哈尔滨工业大学航天工程系，黑龙江 哈尔滨 150001)

摘  要：针对月壤钻取采样过程中存在大颗粒岩块情况进行三维离散元动态仿真分析。建立考虑扭转、弯曲力矩及等效引力作用的新型三维离散元月壤模型，通过三轴仿真试验进行细观参数标定，得到黏聚力为0.90 kPa，内摩擦角为42.25°的满足真实月壤宏观力学指标的仿真模型。针对月壤内层存在大颗粒情况设计4种采样工况分别进行仿真分析，监测大颗粒运动轨迹与采样效率，发现了“旋入效应”、“纵向运移效应”与“阻塞效应”，仿真结果表明岩块粒径大小直接影响采样结果：当岩块粒径小于钻头“虚拟切削圆”时，其无论存在于任何位置对采样效率与后续样品缠绕收集均无明显影响；当岩块粒径大于“虚拟切削圆”时，阻塞现象严重，样品收集困难，极易导致采样失败。研究结论对月壤钻取采样控制设计与钻具结构设计具有重要的工程参考价值。

关键词：三维离散元模型；月壤钻取采样；参数标定；大颗粒岩块；动态仿真分析

轻量土击实密度模型与工程特性

侯天顺

（西北农林科技大学水利与建筑工程学院，陕西 杨凌 712100）

摘  要：为了探索软夹杂土体压实机理，指导轻量土配方设计与压实施工，基于混合土物质结构组成及土体压缩变密的物理本质，建立了击实密度模型。试验发现模型预测值与实测湿密度基本一致，绝对误差仅有0.003～0.051 g/cm³，相对误差仅有0.282%～5.267%，证明击实密度模型可以准确预测混合土不同击实条件下的湿密度。EPS颗粒压缩率、混合土湿密度随击实次数增大而增大，增大趋势逐渐变缓；混合土孔隙比随击实次数增大而减小。在击实作用下，轻量土湿密度的提高是由土体的孔隙减少和EPS颗粒软夹杂的塑性压缩共同完成的。与砂土轻量土性质相似，粘土轻量土的湿密度、无侧限抗压强度随击实次数增大而增大。=25击时，EPS颗粒压缩率范围6.13%～11.51%；=94击时，EPS颗粒压缩率范围12.80%～14.87%。证明规范规定的击实次数与击实能量适合混合土的击实，不会导致EPS颗粒消泡。考虑到击实密度模型参数测定非常繁琐，根据工程实际情况，假设压实过程中土料含水量不变与压实后土颗粒-EPS颗粒之间的孔隙近似为0，进一步提出了简化击实密度模型，并且通过试验证明了简化模型完全适用于实际工程。

关键词：轻量土；击实密度模型；湿密度；无侧限抗压强度；压缩率；击实次数

熵权–集对分析模型探测堤坝渗漏

王  涛^1，2，陈建生^1，2*，王  婷³

(1. 河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室，江苏 南京 210098；2. 河海大学岩土工程科学研究所，江苏 南京 210098；

3. 湖州职业技术学院建筑工程分院，浙江 湖州 313000)

摘  要：堤坝渗漏过程中水流携带的各种物质构成“信息流”，通过“信息流”中的“信息熵”可以确定地下流场的性质，其中运用水化学和环境同位素方法探测堤坝渗漏已经得到广泛应用。基于信息熵和集对分析系统理论，并结合水化学和环境同位素探测方法，建立了一种新的堤坝集中渗漏通道探测模型：熵权—集对分析模型。将PH，电导，Cl^-，δD和δ¹⁸O作为探测指标，依据探测指标和判断标准界限值的关系，对待测样本进行同一、差异和对立的集对分析，计算各探测指标联系度；采用基于极大熵原理的熵权赋值法确定不同指标的权重，计算各样本综合联系度；并据此将待测样本分类，进而确定钻孔内水的来源。最后将该模型应用于探测南方某水库堤坝渗漏问题，并利用流速和温度探测方法相互验证，分析表明：该模型探测结果跟流速和温度探测结果相吻合。

关键词：信息熵；熵权法；集对分析；堤坝渗漏

考虑墙前填土作用下无黏性填土挡墙地震转动稳定性分析

刘  杰^1，2，黄  达^1，3*，顾东明¹，岑夺丰¹，曾  彬¹

（1. 重庆大学土木工程学院，重庆 400045；2. 河北工程大学土木工程学院，河北 邯郸 056038；

3. 山地城镇建设与新技术教育部重点实验室(重庆大学)，重庆 400045）

摘  要：重力式挡土墙在地震作用下的稳定性一直是岩土工程研究的热点问题。将墙前填土、墙后填土、挡墙三者看作统一体系，假设无黏性填土材料服从莫尔库仑破坏准则，根据极限分析上限理论，研究了重力式挡墙在地震作用下的纯转动稳定性。基于纯转动破坏假设，得到考虑墙前填土作用下地震屈服加速度及破裂面倾角的计算公式，并得到了屈服加速度系数的最优解。计算结果与Mononobe-Okabe法的计算结果一致，验证了该方法的合理性。地震屈服加速度系数k_cr随挡墙前后填土高度比（H₂ /H₁）的增大而增大，特别是当高度比大于0.15后，k_cr随H₂ /H₁增大呈较快速地增加。故适当增加墙前填土高度，可有效地提高挡墙地震作用下的转动稳定性。

关键词：重力式挡墙；墙前填土；地震；地震屈服加速度

页岩气储层变排量压裂的造缝机制

侯  冰，陈  勉^*，程  万，谭  鹏

(中国石油大学（北京）油气资源与探测国家重点试验室，北京 102249)

摘  要：裂缝性页岩储层压裂时，如何通过调节压裂泵排量，使水力裂缝沟通更多天然裂缝，是缝网压裂的关键。选取龙马溪组页岩露头开展真三轴水力压裂试验，压裂过程中以逐步阶梯式方式提高排量，实时分析变排量压裂时水力裂缝扩展行为以及与天然裂缝的沟通情况。试验结果表明：采用变排量压裂，初始阶段，随着压力逐渐升高，会在井筒周围的弱面附近产生多个待破裂点，随排量突然提高会使水力裂缝沿着多个破裂点动态分叉扩展。随着排量阶梯式升高，泵压明显升高，排量越大，泵压波动越大，水力裂缝与天然裂缝沟通形态越复杂，天然裂缝产状和缝内净压力等影响到水力裂缝进一步沟通程度。试验结果证实，变排量压裂可以激活更多天然裂缝，有助于形成复杂裂缝网络。

关键词：页岩气藏；水力压裂；变排量；裂缝扩展；体积压裂