湿干冻融耦合循环作用下膨胀土裂隙演化规律
蔡正银，朱 洵*，黄英豪，张 晨
(南京水利科学研究院岩土工程研究所，江苏 南京 210024)
摘 要：裂隙的发生与演化是膨胀土在各种外部条件作用下的显著特征。针对北疆高寒地区膨胀土渠道边坡劣化问题，以渠基土每年经历通水、停水及冻结、融化过程为研究条件，开展了单向湿干冻融耦合循环作用下膨胀土裂隙试验。采用计算机断层扫描（CT扫描）及三维重建技术，对湿干冻融耦合循环作用下膨胀土试样内部裂隙演化特征进行定量描述，研究了不同湿干冻融耦合循环次数对膨胀土三维裂隙演化规律的影响。试验结果表明，湿干冻融耦合循环作用下的试样内部裂隙发育存在明显的区域性分布特征，裂隙的发育深度在5次循环后逐渐趋于稳定，对应于试样初始总高度的40%。对比不同循环次数作用下试样内部裂隙的发育形态可知，试样内部裂隙发育模式由循环初期浅层分散分布向后期深层汇聚偏转进行转化。采用切片裂隙率、弯曲度、分支数及死端点4个指标能较好地定量描述裂隙空间分布及连通性随循环次数的演化规律。研究成果对进一步揭示干湿冻融耦合作用下膨胀土渠道的劣化过程和破坏机制具有一定参考价值。
关键词：膨胀土；湿干冻融耦合循环；CT扫描；定量分析；裂隙演化规律
局部破坏对钢支撑排桩基坑支护体系影响的试验研究
郑 刚1，2，雷亚伟1，2，程雪松*1，2，李溪源1，2，俞丹瑶1，2
（1. 天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室，天津 300072；2. 天津大学土木工程系，天津 300072）
摘 要：国内外基坑坍塌事故时有发生，其中不乏采用钢支撑排桩支护结构体系的基坑。由于该类基坑支护结构受力特征较为复杂，其支护结构局部破坏对基坑整体安全性能及其引发连续破坏机理尚缺乏研究。设计了带水平支撑的排桩支护基坑局部破坏模型试验，研究了支护桩或支撑局部变形过大或局部破坏对土压力、支撑轴力和桩身内力等的影响。结果表明基坑排桩发生局部变形过大和局部破坏时，引起的土压力重分布对支护结构内力的影响规律与悬臂式排桩支护结构的影响有较大区别，可引起邻近初始破坏区域的支护桩产生更大的附加内力；当支撑发生失效后，失效支撑释放的荷载无法相对均衡的转移至邻近多根未失效支撑上，而是集中作用在最近的某几根支撑上，可引发支撑的连续破坏。
关键词：基坑；水平支撑；局部破坏；过大变形；荷载传递
基于失效模式控制的地铁车站结构抗震性能研究
路德春，李 强，杜修力，吴春玉
(北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室，北京 100124)
摘 要：基于大开车站的塌毁是由于中柱变形能力不足所导致这一观点，对大开车站中柱进行了失效模式优化，提出一种新型叠层加芯柱。利用有限元软件ABAQUS建立三维非线性数值分析模型，静力分析叠层加芯柱的水平极限变形能力和实际工作状态，采用时域显式整体分析方法，对大开车站和采用叠层加芯柱的大开车站进行震害模拟，从典型时刻结构整体变形、中柱及侧墙的水平向和竖向地震反应等方面对比分析两者抗震性能的差异。研究结果表明：叠层加芯柱具有良好的水平变形能力；采用叠层加芯柱后的大开车站整体变形明显减小，结构保存较为完好，未发生塌毁现象；中柱处于安全的工作状态、侧墙水平地震反应降低，结构竖向沉降大幅降低，整体性较好；失效模式控制对地下结构的抗震性能起到了显著的优化效果。
关键词：大开车站；失效模式控制；中柱变形能力；叠层加芯柱；抗震性能
建筑物下珊瑚砂地基动力响应振动台模型试验研究
丁选明1，2，吴 琪1，2，刘汉龙1，2，3，陈志雄1，2，陈育民3，彭 宇1，2
（1. 重庆大学土木工程学院，重庆 400045；2. 库区环境地质灾害防治国家地方联合工程研究中心，重庆 400045；3. 河海大学土木与交通学院，江苏 南京 210024)
摘 要：随着岛礁建设的快速发展，珊瑚砂地基抗震安全尤为重要。为揭示珊瑚砂地基和建筑物地震响应特性，开展了地震动作用下不同密实度的可液化珊瑚砂地基上3层框架结构的振动台模型试验，对孔隙水压力、加速度、位移和动应变等动力响应进行测试和分析，并与可液化石英砂场地进行对比。结果表明，相同相对密实度和相近颗粒级配下，珊瑚砂场地相比石英砂场地更难以液化。两种砂场地液化程度均随埋深增大而减小，随与建筑物距离增大而增大。液化后的珊瑚砂场地模型地基相比石英砂场地仍然具有一定的剪切传递能力，这种差异随地基埋深的增加逐渐减弱。珊瑚砂场地液化后建筑物倾斜度、最终沉降和立柱动应变相比石英砂场地均较小。不同相对密实度的珊瑚砂与石英砂场地液化性能存在一定的差异。
关键词：珊瑚砂；振动台试验；动力响应；超孔隙水压力；加速度
刚柔混合型大型真三轴仪研制与验证
邵生俊1，2，王永鑫1
(1. 西安理工大学岩土工程研究所，陕西 西安 710048；2. 陕西省黄土力学与工程重点试验室，陕西 西安 710048)
摘 要：真三轴仪是研究三维主应力作用下土的变形强度变化规律的关键设备，同时也是岩土力学理论研究的试验仪。在西安理工大学已经开发的竖向刚性、水平面内正交两向柔性真三轴加载机构的基础上，将自主研发的试样尺寸分别为70 mm´70 mm´70 mm和70 mm´70 mm´140 mm小型真三轴仪进一步开发为上、下两端伺服控制同步加载的300 mm´300 mm´600 mm大型真三轴仪。该真三轴仪包括压力室主机架，竖向主应力加载伺服控制液压油源，水平面内主应力加载伺服控制液压体变控制器，试样孔隙水压力伺服控制液压控制器，以及伺服控制和信号采集控制系统。压力室加载机构具有沿竖向轴水平面内转动、径向滚动和液压驱动伸缩运动的隔板，有效地隔离了相邻柔性液压囊；具有上下端对称变形的液压缸加载刚性顶板和底座和侧面对称作用分布压力特征。真三轴仪研制中分别采用特殊构造的乳胶膜和装样模以及轴–板滚动结构和PID闭合控制优化算法，解决了试样尺寸增大带来的试样制备和安装、试验操作、边界影响等问题，水平面内正交两向柔性加载腔互相干扰的问题，以及自动控制系统的稳定性问题。最后利用大型真三轴仪对重塑黄土进行了等b试验验证，其应力–应变特性、抗剪强度特性得到了一致的结果。
关键词：大型真三轴仪；柔性加载腔；围压隔离平衡装置；PID闭合控制算法；重塑黄土
饱和软黏土中开孔防沉板基础上拔特性研究
刘 润，孔金鹏，刘孟孟，汪嘉钰
(天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津 300072)
摘 要：在软黏土地基中，开孔能有效降低防沉板基础上拔阻力，减小防沉板基础回收难度。对6种具有不同开孔形式的防沉板模型进行了饱和软黏土中的上拔试验，测定了上拔过程中防沉板与土体接触面间的吸附力，揭示了上拔阻力的构成与发展规律，阐明了开孔率和有效宽度对上拔阻力和接触面间吸附力的影响规律。采用有限元方法模拟了防沉板基础的上拔过程，建立了上拔力作用下饱和软黏土地基的破坏模式，构建了采用极限分析法计算防沉板上拔阻力的机动场，推导了上拔阻力的上限解，得到了可以同时考虑防沉板开孔率和有效宽度的上拔阻力系数Nc的计算公式。对比验证结果表明：与Skempton公式不同，求解的上拔阻力随开孔率的增加呈非线性降低规律。
关键词：防沉板基础；开孔率；有效宽度；饱和软黏土；上拔阻力；吸附力
单向冻结时开放条件下饱和砂岩冻胀试验及THM耦合冻胀模型
吕志涛1，2，夏才初*1，2，李 强1，2，王岳嵩1，2
(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：为研究寒区岩石在梯度温度场中补水条件下的冻胀变形规律，进行了单向冻结时开放条件下饱和砂岩冻胀试验。试验结果表明，单向冻结时开放条件下饱和岩石冻胀过程中，沿结方向的冻胀位移变化过程可分为冷缩阶段、原位冻胀阶段、分凝冻胀阶段3个阶段。分凝冻胀阶段冻结锋面趋于稳定，冻胀变形持续增长，与时间基本呈线性关系。此外，分凝冻胀阶段补水量换算的迁移水分凝冻胀位移与冻结方向冻胀位移比较接近。随着平均温度梯度增大，分凝冻胀变形速率增大，且分凝冰位置与平均温度梯度线性相关。然后，建立了考虑孔隙水原位冻胀与迁移水分凝冻胀的THM耦合冻胀模型。模型中，孔隙水原位冻胀计算基于未冻水含量，并引入约束系数表征岩石骨架对孔隙水冻胀约束程度；迁移水分凝冻胀计算基于分凝势理论，水分迁移速率与冻结缘处的温度梯度成正比。模型计算结果与试验结果对比表明，建立的THM耦合冻胀模型能够比较准确地计算单向冻结时开放条件下饱和岩石冻胀位移，并能够模拟出分凝冻胀时分凝冰层引起的位移突变及分凝冰位置，可用于寒区冻胀敏感性岩石开放条件下冻胀变形计算。
关键词：岩石；冻胀试验；开放条件；分凝冻胀；THM耦合冻胀模型
新型预应力路基水平向附加应力扩散规律研究
冷伍明1，2，艾 希1，徐 方*1，2，张期树1，杨 奇1，2，聂如松1，2，刘晓豪1
(1. 中南大学土木工程学院，湖南 长沙410075；2. 中南大学高速铁路建造技术国家工程实验室，湖南 长沙410075)
摘 要：基于弹性理论，推导了新型预应力路基内水平向附加应力计算公式，并获得了预应力自坡面向路堤内的扩散规律；同时运用ABAQUS有限元软件建立三维预应力路基模型，分析了不同侧压板布设位置下路堤内的水平向附加应力分布情况。研究表明：①理论公式的适用条件为侧压板上边界距路肩距离不小于2.0 m；②板覆盖区（除板左下角点外）路基内水平向附加应力系数及其衰减速率随距路堤坡面水平距离的增加逐渐减小，且水平向附加应力逐步由“腹鼓形”差异分布过渡呈“腹平状”较均匀分布；③距侧压板距离大于0.1 m时，附加应力系数随水平距离增加先增大后减小，且扩散峰值点距坡面水平距离随外延距离的增加而增大；④通过合理布置板间距，可在路堤受荷核心区外部形成一道连续、稳定、有效的受压加固区，进而改善路堤土体受力状态，提高路堤整体服役性能。研究成果可为预应力路基的设计计算和推广应用提供理论基础和参考。
关键词：预应力；路基；侧压力板；水平向附加应力；扩散规律；板间距
白鹤滩拱坝谷幅变形预测及不同计算方法变形机制研究
钟大宁1，刘耀儒*1，杨 强1，徐建荣2，何明杰2，张伟狄2
(1. 清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室，北京 100084；2. 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江 杭州 310014)
摘 要：中国已建成的特高拱坝如溪洛渡、锦屏一级等，在初期蓄水过程中均表现出了谷幅收缩的异常现象。而拱坝是高次超静定结构，对坝基变形尤其是不均匀变形非常敏感。从有效应力改变和岩体材料泡水弱化这一谷幅变形机制和边界施加位移这一计算手段出发，利用弹塑性有限元方法，计算并预测白鹤滩拱坝在初期蓄水过程中可能产生的谷幅变形，并分析了谷幅变形对大坝位移和应力的影响。结果表明：两种方法的计算结果相差很大；从有效应力改变和岩体材料弱化角度出发，白鹤滩拱坝两岸山体可能产生的最大谷幅收缩不大于40 mm，且该谷幅变形不会很大程度上降低拱坝的整体稳定性，只是使坝体产生了新的应力集中区。而拱坝对施加边界位移具有很强的超载能力，但谷幅收缩对坝体应力的影响极小。对比发现，坝基不均匀变形是影响拱坝应力的关键因素。
关键词：谷幅变形；有效应力；材料弱化；边界加位移；不均匀变形
白鹤滩水电站左岸边坡岩石损伤变形反馈分析
钱 波1，杨 莹1，徐奴文*1，戴 峰1，周家文1，樊义林2，徐 剑2
(1. 四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室，四川 成都 610065；2. 中国三峡建设管理有限公司，北京 100038)
摘 要：为研究白鹤滩水电站左岸边坡岩石微破裂损伤状态下的宏观变形，基于现场微震监测数据以及宏观变形资料，运用震源半径表征岩石破裂尺度，采用考虑岩石破裂尺度的损伤本构关系，通过将岩石微破裂信息导入左岸边坡准三维数值模型，再现开挖工况左岸坝肩岩体卸荷变形过程，建立微震损伤与边坡宏观变形的定量联系。反馈分析结果表明：边坡岩体开挖工况下考虑微震损伤模型较未考虑微震损伤变形特征更接近于实际位移测值。考虑微震损伤效应的反馈分析方法作为一种初步的探索性工作，可为高陡边坡稳定性研究提供新思路。
关键词：岩石边坡；微震监测；反馈分析；数值模拟；白鹤滩水电站
基于承压含水层水力响应的溪洛渡水电工程区谷幅收缩变形预测研究
庄 超，周志芳*，李鸣威，王锦国
（河海大学地球科学与工程学院，江苏 南京 211100）
摘 要：溪洛渡高拱坝位于一个向斜盆地内，区域水文地质的一个典型特征是盆地内下覆有一个完整延伸的阳新灰岩承压含水层。水库蓄水以来上下游库岸边坡发生了明显的谷幅收缩变形，主要是由于水库蓄水引起承压含水层孔隙水压力增加，从而引起灰岩地层因有效应力减小而产生膨胀，以及相对隔水层底板扬压力增加所引起的。基于承压含水层水力响应规律，建立了谷幅收缩变形反演及预测的解析模型，分别预测了在变形速率小于0.01，0.001 mm/d两个收敛准则下的谷幅收缩变形收敛时间以及收敛值。所建立的反演预测模型能够较好地重现谷幅收缩变形历时曲线，反映出谷幅收缩变形与库水位变化具有高度的相关性。模型预测结果显示，溪洛渡水电工程的谷幅收缩变形已趋于收敛。
关键词：谷幅收缩变形；承压含水层；水力响应；预测
真空预压处理填埋污泥的固结解析解
田 乙1，吴文兵*1，2，3，梅国雄1，2，3，蒋国盛1，梁荣柱1，2
(1. 中国地质大学工程学院岩土钻掘与防护教育部工程研究中心，湖北 武汉 430074；2. 广西大学土木建筑工程学院广西防灾减灾与工程安全重点实验室，广西 南宁 530004；3. 广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室，广西 南宁 530004)
摘 要：真空预压法是一种行之有效的填埋污泥原位加固方法。在考虑真空预压的时间效应条件下，基于椭圆柱等效模型推导了真空预压联合塑料排水板的固结解析解。利用实际监测数据，拟合得出了预压时间效应参数。通过对比研究，分析了传统的圆柱形等效模型与椭圆柱等效模型的差异及预压时间效应参数对固结发展的影响。进一步，将根据解析解计算出的沉降曲线与实测沉降值比较，验证了解答的合理性与实用性。表明，在考虑塑料排水板的“形状效应”时，椭圆柱体等效模型的效果最佳，且基于各周长等效模型的计算结果与椭圆柱等效模型结果较为接近；预压时间效应参数的值越大代表真空预压施加得越快，对应的土体固结发展越快。
关键词：真空预压；土体固结；填埋污泥；椭圆柱等效模型；塑料排水板
类矩形盾构施工对地下管线影响的模型试验研究
魏 纲1，王 辰2，蔡诗淇1，许 讯1，洪子涵1，崔程虹2，徐银峰1
（1. 浙江大学城市学院土木工程系，浙江 杭州 310015；2. 安徽理工大学土木建筑学院，安徽 淮南 232001）
摘 要：类矩形盾构隧道开挖使土体以不均匀沉降形式作用于地下管线，导致管线产生纵向变形、破坏。针对类矩形盾构隧道施工，采用室内缩尺寸模型试验，综合考虑管隧相对位置、管线埋深及土体损失率3个影响因素，研究类矩形盾构隧道在砂土地层中施工，地下管线沉降、变形及地表沉降的规律变化。研究结果表明：管隧垂直工况时，管线竖向位移曲线呈高斯分布，竖线位移反弯点出现在隧道轴线附近处，管线弯矩呈“M”型分布，最大竖向位移及弯矩位于隧道轴线正上方；管隧斜交工况所受影响比管隧垂直工况影响更大；管线埋深越大，管线受影响程度越深；管线竖向位移随土体损失率减小相应降低，隧道轴线正上方管线竖向位移与管线最大正弯矩及两个较大负弯矩减小幅度较大，管线两端受影响程度较小；地表沉降受土体损失影响较大，沉降值比管线大。
关键词：类矩形盾构；缩尺寸模型试验；土体损失；沉降；弯矩
原状和压实黄土持水特性及湿陷性对比试验研究
穆青翼1，党影杰1，董 琪2，3，廖红建*1，4，董 欢1
(1. 西安交通大学人居环境与建筑工程学院，陕西 西安 710049；2. 西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室，陕西 西安 710049；3. 陕西科技控股集团有限责任公司，陕西 西安 710003；4. 长安大学西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室，陕西 西安 710054)
摘 要：通过对比研究具有相同初始干密度和含水率的原状和压实黄土，揭示黄土结构对其持水特性和湿陷性影响。利用扫描电镜观察原状和压实黄土微观结构，对试验结果辅助分析。研究显示：压实黄土持水特征曲线进气值较原状黄土大75%。这可能是由于原状黄土中存在超大团粒间孔隙，造成显著的瓶颈效应。另外，原状黄土持水特征曲线的滞回度在低吸力范围（小于7 kPa）较压实黄土大，而在中间吸力范围（7～80 kPa）较压实黄土小。这是由于原状和压实黄土经历不同脱—吸湿历史。对于湿陷性，高含水率时（大于18%）原状和压实黄土湿陷系数差别不大，而在低含水率（16%）时，原状黄土湿陷系数大于压实黄土。这是由于原状黄土中存在黏土颗粒胶结，使其具有较大抵抗加载变形能力（竖向应力200 kPa）。随后的注水，导致黏土颗粒胶结作用失效，引起较大湿陷变形。此外，原状黄土屈服应力较压实黄土屈服应力增大的程度随含水率减小而显著增加，这说明了原状黄土的结构性随含水率的降低而显著增强。
关键词：原状黄土；压实黄土；持水特性；湿陷性
四类常见边坡岩石类别识别和边界范围确定的方法
王鹏宇，王述红*
（东北大学资源与土木工程学院，辽宁 沈阳 110819）
摘 要：岩质边坡岩石的分类与边界范围的确定对于边坡稳定性的分析至关重要，目前人工方法效率低且受主观因素影响，所以基于Tensorflow建立了岩质边坡图像集分析的卷积神经网络模型，通过卷积操作和池化操作分别对80000张岩质边坡图像进行特征信息的提取和压缩，然后对网络模型进行训练从而实现了岩质边坡岩石的自动识别与分类；采用训练集和测试集中的岩质边坡图像对模型进行检验分析，训练集准确率达到了98%，测试集准确率达到了90%，显示了训练之后的网络模型具有良好的鲁棒性，达到了理想的训练效果。接下来以边坡不同岩石的颜色为主要区分依据，利用深度学习回归操作对岩质边坡不同种类岩石的范围进行确定，为验证算法效果，选取标准彩色岩质边坡图像进行仿真试验，边界检测效果准确。最终采用深度学习建立的网络模型，实现了岩质边坡岩石识别与边界范围划分的快速化、自动化，为后续将图像识别获取的岩质边坡信息导入团队自主研发的GeoSMA-3D软件中，作为对岩质边坡等级判定的重要参数。
关键词：岩质边坡；卷积神经网络；深度学习；图像识别；边界范围
大足石刻小佛湾造像砂岩室内模拟劣化试验研究
李 震1，张景科*1，刘 盾1，张 可2，刘建辉2，李 黎2，梁行洲2
(1. 兰州大学土木工程与力学学院西部灾害与环境力学教育部重点实验室，甘肃 兰州 730000；2. 中国文化遗产研究院，北京 100029)
摘 要：风化是当前大足石刻小佛湾造像砂岩最为严重的病害之一，基于造像赋存环境设置3组室内模拟劣化试验：干湿循环、冻融循环（饱水组和干燥组）和酸雨循环试验（pH=2.6，4.1，5.6），进行45个循环周期试验研究，历时320 d，以此模拟小佛湾造像砂岩的风化过程。在试验前以及每个试验周期后，量测试样质量、表面硬度和纵波波速进行风化程度检测，并通过显微拍照（60倍）观察试样表层微观结构特征。最后对试样进行X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和表面吸水性测试来分析劣化机理，并通过色差测试来检测表面颜色变化。试验结果表明：砂岩的主要破坏方式为粉化剥落。砂岩原生层理和泥质团块最先受风化作用的影响。砂岩的质量、表面硬度和纵波波速呈逐渐下降趋势。水对砂岩的破坏是由表及里依次进行的。酸雨循环对砂岩的破坏最严重，冻融循环次之，干湿循环最小。因此，此次研究成果将为大足石刻小佛湾造像的保护提供依据。
关键词：砂岩；小佛湾；干湿循环；冻融循环；酸雨循环
无黏结预应力环锚衬砌力学特性原位加载试验研究
曹瑞琅1，王玉杰1，汪小刚1，齐文彪2，皮 进1
(1. 中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室，北京 100038；2. 吉林省水利水电勘测设计研究院，吉林 长春 130000)
摘 要：新型无黏结环锚衬砌具备预应力损失低、薄弱区小、施工便捷等优势，但因结构复杂致使力学特性不明确，阻碍了其广泛应用。依托引松工程总干线压力隧洞，开展了首次预应力环锚衬砌大型原位加载试验，明确了内水压加载过程中衬砌预应力重分布特征，揭示了环锚拉力、钢筋应力以及锚固应力损失变化规律，并探讨了围岩和环锚衬砌联合承载作用。原位试验表明：环锚衬砌整体预应力分布均匀，高效地利用了锚索高强抗拉性和混凝土抗压性，常规钢筋作用极小，因而整体可不配筋或仅构造配筋；锚具槽背后混凝土预应力稍薄弱，是高内水压作用下结构潜在破坏区域，但内水加载过程中衬砌环向、纵向预应力值趋于一致，将有效减缓预应力薄弱部位开裂倾向；环锚衬砌具备优越的抗拉和抗渗性能，可不依赖于围岩条件而独立承载，也可利用围岩部分承载以降低预应力设计值或增加结构安全裕度，它能为覆盖层薄、地质条件差且内水压力高的大直径压力隧洞长期存在的支护难问题，提供解决新途径。
关键词：压力隧洞；预应力衬砌；无黏结环锚；原位试验；内水压力加载
压实黏土剪切带渗透特性试验研究
王 刚1，2，游克勤1，2，魏 星3，张建民4
(1. 山地城镇建设与新技术教育部重点实验室，重庆 400045；2.重庆大学土木工程学院，重庆 400045；3.西南交通大学土木工程学院，四川 成都 610031；4.清华大学土木水利学院，北京 100084)
摘 要：针对中国在建和拟建的300 m级高堆石坝心墙黏土（尤其是接触黏土）在大剪切变形、高水头作用下渗透安全性评价的重大需求，采用新研发的土体环剪渗透试验装置对某高堆石坝心墙黏土进行了系列竖向压缩—环向剪切—径向渗流试验，测定了不同压实密度的黏土剪切带在不同竖向压力下导水系数随剪切位移的变化过程，揭示了压实黏土在大剪切变形过程中渗透特性的演化规律、内在机理及影响因素。在高竖向压力下，剪切带在剪切过程中被压缩得更密实，其导水系数在剪切过程中并不增大，剪切带在经历大剪切变形后仍具有良好的抵抗渗流的能力。在低竖向压力下，剪切带内土体破碎、错动、形成空隙，从而导致其导水系数急剧增大。对于所用的黏土，压实过程导致的前期固结压力可以粗略作为判别产生剪切渗漏带的门槛应力值。超固结的压实黏土易产生剪切渗漏带的试验发现，比目前传统的水力劈裂假设可以更好地解释和判别坝体中集中渗漏发生的条件及部位。
关键词：导水系数；剪切带；渗流试验；超固结；黏土心墙
砂砾石垫层料与混凝土面板接触面特性的大型单剪试验研究
王艳丽，饶锡保，潘家军，左永振，高 盼
(长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室，湖北 武汉 430010)
摘 要：采用自主研制的低摩阻叠环式双向静动剪切试验机，考虑面板与垫层间喷涂和不喷涂乳化沥青两种情况，进行混凝土面板与砂砾石垫层料之间的大型剪切试验，研究混凝土面板与垫层料接触面的力学特性，基于Clough和Duncan非线性弹性本构模型整理出接触面模型参数，并探讨了乳化沥青在接触面剪切变形中的作用机制。研究表明：①不喷涂乳化沥青时，接触面应力随着剪切位移的增加逐渐变大，接触面剪应力与位移呈现出很好的双曲线关系。喷涂乳化沥青时，接触面剪应力与剪切位移在峰值强度前呈现出很好的双曲线关系，在峰值强度后，呈现出一定的应变软化特性，法向应力越低，表现越为明显；②两种情况下，随剪切位移的增加，上盒土体变形逐渐发展，并由上到下逐渐增加，最大的相对错动位移均发生在混凝土面板与垫层之间的接触面处，表明接触面的抗剪强度小于砂砾石垫层的抗剪强度；③法向应力对叠环的剪切位移有较大影响，法向应力越大，同一高度处叠环的剪切位移越大；在相同的剪切位移和法向应力作用下，喷涂乳化沥青时叠环水平位移均小于不喷涂时叠环水平位移；④乳化沥青对接触面的力学参数有很大的影响，采用Clough和Duncan非线性弹性本构模型拟合时，与不喷涂乳化沥青时相比，喷涂乳化沥青的接触面其劲度系数、指数及强度指标均有大幅度降低，剪切过程中乳化沥青形成了完整的过渡层来隔离砂砾石垫层料和混凝土面板的直接接触，并起到很好的阻隔–润滑效果。
关键词：接触面；乳化沥青；砂砾石；混凝土；单剪试验
基于围压柔性加载的土石混合体大型三轴试验离散元模拟研究
张 强1，2，汪小刚1，赵宇飞1，周家文2，孟庆祥3，周梦佳1
(1. 中国水利水电科学研究院岩土工程研究所，北京 100038；2. 四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验，四川 成都 610065；3. 河海大学土木与交通学院，江苏 南京 210024)
摘 要：综合运用计算机三维扫描与随机模拟技术，建立了不同块石含量和空间分布的土石混合体三维随机细观结构模型和离散元模型，考虑围压柔性加载，基于柔性黏结颗粒膜方法，采用颗粒流程序对不同土石混合体试样进行了不同围压下的大型离散元三轴试验模拟，研究了块石含量和空间分布对土石混合体力学特性和变形破坏规律的影响。数值模拟结果表明：土石混合体的强度和抵抗变形的能力随含量和围压的增大而增强，且在相同含石量下，受内部块石空间分布的影响，试样的内摩擦角和黏聚力虽会表现出一定的离散性，但总体上，内摩擦角随着含石量增加基本呈线性增加，而黏聚力却随着含石量增加逐渐减小；在围压柔性加载下，土石混合体试样表现为鼓胀变形破坏，破坏后形成的剪切带为一个曲折条带，形态上呈非对称的X形分布，厚度约为试样高度的1/3～1/2倍，且试样的破坏形态及内部剪切带大小和分布形态不仅受块石含量和空间分布影响，而且也取决于围压大小；土石混合体试样在破坏过程中内部剪切带的形成是伴随局部颗粒的转动开始的，在应变到达峰值应变时，局部发生转动的颗粒相互连接贯通，此时剪切带已基本形成，此后随着应变继续增加，受峰后鼓胀变形的影响，试样内部颗粒的转动仍会发生一定的变化，同时伴随着剪切带大小和分布形态也发生相应的变化。
高面膜土石坝防渗结构中土工膜弯折（褶皱）试验研究
张宪雷1，2，刘云锋3，顾 克3，毛文龙3
(1. 华北水利水电大学水利学院，河南 郑州 450045；2. 河南省水工结构安全工程技术研究中心，河南 郑州 450045；3. 河海大学水利水电学院，江苏 南京 210024)
摘 要：针对面膜土石坝防渗结构设计与施工过程中存在防渗土工膜弯折（褶皱）问题，将弯折定性分为结构性弯折和非结构性弯折两种类型，为定量评价弯折作用造成的损伤及其规律，基于稳定性理论的薄板（壳）理论推演了影响土工膜弯曲变形的计算参数，并在理论分析的基础上自主研发一套试验装置。试验方案选用两种不同PVC土工膜作为试验材料，取90°最大弯折角度进行试验研究，并模拟4℃库水温度试验环境，试验结果表明弯折作用造成土工膜力学性能指标衰减，弯折作用120 d后，SY-GM土工膜断裂强度衰减度达到58.71%。根据试验数据分析成果，提出了增大弯折曲率半径和减小曲面弯折角度结构措施降低指标衰减度。
关键词：面膜土石坝；试验研究；土工膜；弯折
典型深海软黏土全流动循环软化特性与微观结构探究
任玉宾，王 胤，杨 庆*
(大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室，辽宁 大连 116023)
摘 要：深海软黏土具有不同于陆相或近海软黏土的岩土工程性质。针对取自中国南海西部深水区5个典型站位的海床软黏土，采用一种改进的全流动贯入装置对其强度特征进行测试，并结合深海软黏土特殊的微观结构和生物硅矿物，对其循环软化特性进行分析和探讨。研究结果表明：南海西部深海软黏土普遍具有高含水率、高液性指数、高活性值、低不排水抗剪强度和高灵敏度等特点，极慢的沉积速率和稳定的沉积环境是深海软黏土具有高灵敏度的主要原因。全流动循环软化过程中土体结构的变化主要体现在絮凝体的破坏和孔隙结构的改变两个方面。特殊的生物硅颗粒在循环作用下会发生破碎，导致内部孔隙水释放，从而加剧了土体循环软化的程度。
关键词：深海软黏土；全流动贯入；循环软化；微观结构；生物硅矿物
大直径盾构下穿越导堤数值分析
杨建刚
(上海隧道工程有限公司，上海 200032)
摘 要：以上海沿江通道隧道工程为背景，采用有限差分法模拟超大直径盾构隧道开挖对上海吴淞导堤的影响，评价堤身加固在控制导堤变形、沉降差、堤顶地表沉降等方面的效果；分析开挖面土体加固对控制地层损失的有利影响程度、及在泥水盾构隧道中谨慎采用土体加固的原因。结合现场实际施工情况与监测数据，得出穿越过程中盾构主要施工参数确定的原则及控制措施。
关键词：大直径；下穿越盾构隧道；导堤；数值分析；现场监测
三峡库区侏罗系顺层滑坡滑带土的剪切蠕变特性
刘虎虎，缪海波*，陈志伟，黄金勇
(安徽理工大学土木建筑学院，安徽 淮南 232001)
摘 要：滑带土的蠕变行为对滑坡的预测预报和长期稳定性分析具有重要作用。选取三峡库区侏罗系典型顺层滑坡—万州兴福寺滑坡为研究实例，针对滑带土重塑样，先进行三轴压缩试验测定其峰值及残余抗剪强度指标，然后开展不同法向应力和不同含水率下滑带土试样的剪切蠕变试验。试验结果表明：①兴福寺滑坡滑带土在初始破坏之前经历瞬时蠕变和衰减蠕变阶段，并最终稳定在低速率的等速蠕变阶段。②法向应力越大，滑带土剪切蠕变速率和变形量越小，各级法向应力下蠕变破坏时的剪应变均小于5%。③含水率对滑带土剪切蠕变速率的影响不甚明显。含水率低于塑限时滑带土剪切蠕变模量最大。随着剪切蠕变的进行，低含水率和饱和试样的剪切蠕变模量均在短时间内急剧降低并分别稳定在某一稳定值，而含水率略高于塑限的试样则呈缓慢降低趋势。与此相反的是含水率接近液限的试样呈缓慢增大趋势。④滑带土长期黏聚力为峰值和残余黏聚力的70%和15.0倍，长期内摩擦角为峰值和残余内摩擦角的69%，70%，各强度指标均受滑带土细颗粒含量的影响。
关键词：三峡库区；侏罗系顺层滑坡；滑带土；剪切蠕变试验；剪切蠕变模量；长期强度
