基于现场试验的海上筒型基础风电结构动力特性研究
蔡正银，范开放*，朱 洵
（南京水利科学研究院岩土工程研究所，江苏 南京 210024）
摘 要：海上风电结构在正常服役过程中长期承受风、浪等复杂环境荷载，其结构动力特性是整机安全性评估的重要依据。基于江苏如东复合筒型基础海上风电结构的原位测试数据，识别了不同环境激励下的结构模态参数，探讨了海上风电结构动力特性随环境激励、时间等的演化规律。结果表明：结构模态频率和阻尼比总体服从正态分布，随时序表现出一定离散性，径向频率集中在0.308～0.315 Hz，径向阻尼比集中在2.75%～3.5%；风荷载为风电结构振动特性的关键控制荷载，模态频率与风速之间呈负相关，模态径向阻尼比与风速之间呈正相关，且风速大于7 m/s后，其相关性随着风速增大均略有增加；随时间推移，结构频率出现一定程度的退化，退化主要集中在测试期间的前150 d，反映出土体对筒型基础整体约束能力的下降。研究指出筒-土接触作用减弱是造成结构频率退化的主要原因，并采用筒-土界面刚度弱化作用和海底潮流冲刷作用做出了相应的解释和讨论。
关键词：筒型基础；原位测试；模态参数；环境激励
考虑地震需求统计不确定性的地铁车站结构地震易损性分析
崔春义1，许民泽1，许成顺2，赵经彤1，刘海龙1，孟 坤3
（1. 大连海事大学土木工程系，辽宁 大连 116026；2. 北京工业大学城市与工程安全减灾省部共建教育部重点实验室，北京 100124；3. 山东科技大学交通学院，山东 青岛 266590）
摘 要：为避免非完备地震需求样本集所导致的地铁车站结构地震易损性分析认知不确定性，提出了一种可考虑地震需求统计不确定性的地铁车站结构地震易损性分析方法。首先，基于Bootstrap法将有限地震需求样本问题转换为大样本问题；其次，结合最大熵原理和Copula理论构建统计不确定性变量的联合概率分布模型；在此基础上，进一步量化由地震需求统计不确定性所导致的地震易损性水平变异性，并求解得出均值地震易损性曲线以及对应一定置信度的包络地震易损性曲线；最后，以大开地铁车站为具体对象，系统分析了地震需求统计不确定性的影响规律。研究表明：在有限地震需求样本条件下地铁车站结构地震易损性水平具有显著的变异性，且该变异性会随着地震动强度的增加呈现出先增大后减小的变化趋势；均值与包络易损性曲线可有效考虑基于有限地震需求样本的地铁车站结构地震易损性不确定性程度，且具有良好可信度。所提出的相关分析方法和结论可为地铁车站结构抗震性能和地震风险评估提供参考和指导作用。
关键词：地铁车站结构；地震易损性；认知不确定性；Bootstrap法；最大熵原理
天然沉积土压缩灵敏度评价方法研究进展与探讨
曾玲玲
（浙江工业大学土木工程学院，浙江 杭州 310014）
摘 要：天然沉积土在长期地质沉积过程中通常受到土结构性的影响，导致其力学性状有别于重塑土，土结构性损伤不时诱发天然沉积土体过大变形和滑坡的工程灾变。长期以来，不少研究者以天然沉积土重塑样的力学性状为基准，对比分析了天然沉积土原状样与重塑样的力学性状，提出了天然沉积土灵敏度评价体系。介绍压缩灵敏度概念，回顾国内外关于压缩灵敏度评价方法的研究进展，结合作者在土结构性对土体力学性状影响机理方面的理解与认识，分析了现有压缩灵敏度评价方法的优缺点，指出了不同压缩灵敏度评价基准的适用条件与局限。然后，采用作者等提出的统一压缩线描述了压缩过程天然沉积土压缩性状的变化规律，明确了土结构性损伤诱发工程灾变的风险所在，希望引起工程界重视。最后，探讨了压缩灵敏度评价方法的发展趋势，建议采用原状土结构性作用消失阶段为基准，发展与完善天然沉积土压缩灵敏度评价体系。
关键词：土结构性；天然沉积土；压缩性状；压缩灵敏度；初始状态
高分子絮凝剂对淤泥板框压滤脱水效果及影响机理
吴 敏1，黄英豪*1，董仕骏1，章荣军2
（1. 南京水利科学研究院，江苏 南京 210024；2. 武汉大学土木建筑工程学院，湖北 武汉 430072）
摘 要：板框压滤脱水技术已经逐步在疏浚淤泥处置工程中推广应用，但存在絮凝药剂选择针对性不强、机理不清等问题。针对该现象，选用两种典型高分子絮凝剂，一种为工程中应用较多的人工合成聚丙烯酰胺类絮凝剂，另一种为天然的环境友好型絮凝剂壳聚糖。通过量筒沉积柱试验，研究了阴离子型聚丙烯酰胺（APAM）、壳聚糖这两种絮凝剂在不同掺量下淤泥沉降脱水变化规律，得到了最优的絮凝剂掺量，在最优掺量下淤泥沉降体积（7 d后）相较于原泥分别降低了25.9%，32.4%。在此基础上采用自研的隔膜式板框压滤模型试验系统开展了淤泥的絮凝联合板框压滤脱水试验，结果表明添加APAM在过滤阶段对淤泥脱水的影响较大；添加壳聚糖的淤泥在压滤阶段脱水效果较好。板框压滤过程中，分别添加APAM、壳聚糖这两种絮凝剂泥饼出水量相较于原泥分别提高了17.23%，24.5%。进一步通过颗粒粒径分析、XRD和SEM试验，探讨了两种絮凝剂对淤泥板框压滤脱水效果的影响机理，添加0.6‰APAM、1.8‰壳聚糖后，淤泥中的小颗粒在絮凝作用下桥联成大颗粒絮团，d90从10.97 μm分别增加至29.48，29.63 μm。
关键词：疏浚淤泥；絮凝；沉降体积；板框压滤
叶巴滩水电站右岸坝肩高边坡变形机制分析与加固治理
张 冲1，刘小强1，胡 璇2，张 敬1，潘燕芳1，位 伟2，姜清辉*2
（1. 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都 610072；2. 武汉大学土木建筑工程学院，湖北 武汉 430072）
摘 要：叶巴滩水电站位于金沙江上游青藏高原边缘复杂地质带，枢纽区边坡开挖高度大、卸荷强烈、地质结构复杂。右岸坝肩边坡施工期现场巡查中发现，沿f29、fr18、f85等断层在坡表与平硐内出现了300多条裂缝，厘清边坡的变形开裂机制、准确评价边坡开裂后的现状稳定性，是否需要采取应急加固处置是叶巴滩水电站施工过程中亟需回答的关键工程技术难题。采用工程地质条件分析、监测资料分析、三维极限平衡分析和数值模拟相结合的研究方法，对叶巴滩右坝肩变形的边界条件和破坏模式进行深入研究，揭示了边坡变形开裂成因机制为开挖卸荷、支护滞后和施工渗水软化等综合因素影响下，沿NW向和EW向结构面组合楔形块体稳定性不断降低，产生了指向河床的蠕滑变形；控制边坡整体稳定性的上、下游边界分别为f85和f29，破坏模式为楔形体滑动。根据该块体滑面的正应力和剪应力分布，提出了针对f29和f85断层布置带有键槽的抗剪洞的应急加固措施，并辅以锚索强腰、排水等工程措施。稳定性分析结果表明，应急加固措施可以显著提高块体安全系数，加固后的边坡满足稳定性要求。研究成果对类似变形开裂破坏的岩质高边坡机理分析及应急加固处置具有借鉴意义。
关键词：叶巴滩水电站；坝肩边坡；开裂变形；数值模拟；稳定性分析；加固处置
地表堆载作用下双圆盾构隧道破坏机制试验研究
柳 献1，刘 震*1，李家平2，王如路2
（1. 同济大学地下建筑与工程系，上海 200092；2. 上海申通地铁集团有限公司，上海 201102）
摘 要：盾构隧道在服役期间，易受周边工程活动影响导致较大的变形或内力响应。为研究双圆盾构隧道在周边环境扰动下的结构鲁棒性能，为隧道运维提供理论依据，设计并开展了双圆盾构隧道原型结构破坏性试验，采用拟静力试验方法模拟了隧道结构在地表堆载意外作用下的外部荷载状态。基于对试验过程中结构和接头的变形响应演化分析，揭示了双圆盾构隧道结构的破坏机制。研究结果表明，双圆盾构隧道结构在地表堆载意外工况下呈现典型初始线性、塑性损伤快速累积和整体失稳3个阶段。当长轴收敛变形达到25 mm左右时，6号、8号和3号负弯矩接头依次进入弹塑性阶段，结构整体亦进入塑性损伤快速累积阶段（第二阶段）。当左半环底部7号正弯矩接头外弧面混凝土压溃，内弧面铸铁手孔板开裂后，结构基本进入整体失稳阶段（第三阶段）。最终随着左半环上角部B7管片本体受弯破坏，结构彻底丧失承载能力。结构鲁棒性评价表明，双圆盾构隧道相比类矩形盾构隧道更好地利用了圆形隧道的优良受力性能，整体鲁棒性评价指标也更高。研究进一步建立了结构整体收敛变形和接头转角、接头张开量的相互关系，发现受结构、接头构造及材料性能影响，双圆盾构隧道结构在地表堆载意外工况下初期变形主要来源于3号、6号和8号负弯矩接头，在第二阶段后期随着内力重分布，7号正弯矩接头迅速达到线性极限，并进入塑性状态，导致结构左半环收敛变形快速发展。根据结构及接头受力机制，实际隧道运维期间重点监测的关键部位应包含结构长短轴收敛变形、腰部及小海鸥块侧负弯矩接头内弧面压碎及正弯矩接头内弧面张开情况。
关键词：双圆盾构隧道；原型结构试验；地表堆载；破坏机制；鲁棒性评价；监测部位
湿度和冻融循环影响下膨胀土的压缩特性及孔隙结构特征
韩 仲1, 2，邹维列1, 2，裴秋阳*1，王协群3，张红日4
（1. 武汉大学土木建筑工程学院，湖北 武汉 430072；2. 武汉大学教育部水工岩石力学重点实验室，湖北 武汉 430072；3. 武汉理工大学土木工程与建筑学院，湖北 武汉 430070；4. 广西交科集团有限公司，广西 南宁 530007）
摘 要：通过试验和理论研究，探讨了湿度状态及冻融循环对黑龙江膨胀土的一维压缩特性及孔隙结构特征的影响。将压实膨胀土样平衡至不同含水率后进行冻融循环试验及饱和处理，开展常含水率压缩试验及固结试验分别确定非饱和试样及饱和试样的压缩曲线及相应压缩特性参数，并通过压汞试验测定膨胀土的孔隙结构特征。试验结果表明：①在弹性压缩段，膨胀土的再压缩指数（Ce）对含水率变化不敏感，但在冻融循环后显著增大；②在弹塑性压缩段，随着含水率降低，先期固结压力增大而压缩指数（Cc）减小。冻融循环后，先期固结压力与Cc均减小；③不同湿度和冻融循环条件下，Ce与土体的大孔隙含量（el）间存在统一的线性关系，Cc与el、中孔隙含量（em）及土体湿度状态构成的细观参数间存在统一关系。基于试验结果，构建了考虑湿度状态及冻融循环影响的膨胀土压缩曲线模型。该模型能够准确描述压实膨胀土的孔隙比-应力-含水率关系。
关键词：膨胀土；湿度；冻融循环；压缩特性；孔隙结构
矩形顶管隧道F承插型接头等效刚度理论研究
许有俊1, 2, 3，张正曦*1，张 朝1, 2, 3，刘天宇1，张 旭1, 2, 3
（1. 内蒙古科技大学土木工程学院，内蒙古 包头 014010；2. 内蒙古科技大学矿山安全与地下工程院士专家工作站，内蒙古 包头 014010；3. 内蒙古科技大学内蒙古自治区高校城市地下工程技术研究中心，内蒙古 包头 014010）
摘 要：等效刚度是计算隧道纵向变形的重要参数，为探究等效刚度对矩形顶管隧道的影响，以呼和浩特市海亮广场矩形顶管隧道为设计参照，采用纵向变形等效原则，结合Timoshenko梁截面剪切系数，建立了矩形顶管隧道接头等效刚度解析解，以室内试验为验证，探究了等效刚度的影响因素。结果标明：①剪切作用下接头剪切刚度主要分为弹性阶段、屈服阶段、破坏阶段。②等效刚度理论计算结果与模型试验数据基本相同，验证了解析解的合理性。③减小管节宽度的同时增加管节高度可以有效增加接头等效刚度；截面尺寸对等效抗剪刚度影响较小，管节设计应将弯曲变形作为重点研究；钢套环与等效刚度成正比，与提升率呈反比，建议钢套环厚度取值13～17 mm。
关键词：矩形顶管隧道；等效刚度；接头变形；参数分析
胶结砂砾石料剪切二元强度准则与本构模型研究
武颖利1，任红磊*1, 2，郭万里1
（1. 南京水利科学研究院岩土工程研究所，江苏 南京 210024；2. 南京水利科学研究院材料与结构研究所，江苏 南京 210024）
摘 要：为探究胶结砂砾石料复杂的力学特性，开展不同围压、不同掺量的胶结砂砾石料大型三轴剪切试验，并建立了适用于胶结砂砾石料的二元剪切强度准则和双屈服面本构模型。结果表明：①胶结砂砾石料具有一定的胶结力和结构性，宏观上表现出显著的软化、强剪胀等力学特性；②基于二元介质理论建立了剪切强度准则，该准则可描述不同胶凝掺量下的胶结砂砾石料的强度演化规律；③将剪切强度准则合理转化为本构模型中的剪切屈服面，并在修正剑桥模型基础上考虑材料的抗拉特性得到体积屈服面，同时本构模型重点描述了胶结砂砾石料的应变软化及强剪胀性；④推导了本构模型在一般应力状态下的刚度矩阵，并证明了其对胶结砂砾石料三轴剪切试验具有良好的拟合效果。该研究结果可为胶结砂砾石坝的应力变形计算提供更好的理论指导。
关键词：胶结砂砾石料；强度准则；应变软化；剪胀性；双屈服面模型
适用于致密碎粉岩富水地层的高强丙烯酸盐注浆材料研发及渗透加固特性研究
杨 磊1，宓祥云2，李召峰*1，屠文锋2，谢云鹏2，胡 浩1，王 康3
（1. 山东大学岩土与结构工程研究中心，山东 济南 250061；2. 山东大学齐鲁交通学院，山东 济南 250002；3. 中国水利水电第十四工程局有限公司，云南 昆明 650041）
摘 要：针对富水致密软弱围岩致灾性强、常规注浆材料适用性弱的问题，开展了新型高强丙烯酸盐注浆材料研发，分析了其聚合反应机理及工作性能影响规律，研究了该新型材料对致密碎粉岩的渗透加固特性。基于有机-无机互穿网络方法，研发了高强丙烯酸盐注浆材料，由主剂、无机改性剂、引发剂、促进剂、交联剂等原料组成，具有高强、高渗的显著特点；高强丙烯酸盐材料两组分混合后聚合反应充分，无机网络结构均匀穿插于丙烯酸盐有机凝胶网络中；基于正交试验获得了不同组成的新型材料胶凝时间、凝胶体抗压强度及吸水膨胀率特征指标及组分影响规律，浆液胶凝时间范围为45～201 s，凝胶体单轴抗压强度范围为1.2～2.1 MPa、吸水膨胀率范围为16%～51%，并进一步阐明了新型材料主要工作性能的影响因素敏感性排序；基于室内试验及微观分析，研究了浆液在致密碎粉岩中的渗透加固特性，结果表明高强丙烯酸盐浆液与纯丙烯酸盐浆液的渗透扩散能力接近，远大于水泥浆液，且高强丙烯酸盐材料对碎粉岩颗粒起到明显的包裹强化作用，加固体强度达2.31 MPa，是纯丙烯酸盐材料加固强度的5.4～11.0倍，可为隧洞灾害注浆治理与安全掘进提供有力的安全保障。
关键词：富水软弱围岩；碎粉岩；注浆材料；高强丙烯酸盐；有机-无机网络穿插技术；渗透加固
动力湿化作用下压实红黏土累积变形规律与控制研究
刘维正1, 2，黄轩嘉*1，徐 阳1，李慧丽3，万家乐1
（1. 中南大学土木工程学院，湖南 长沙 410075；2. 高速铁路建造技术国家工程研究中心，湖南 长沙 410075；3. 湖南省交通规划勘察设计院有限公司，湖南 长沙 410203）
摘 要：针对南方多雨地区在役红黏土路基易发生湿化，并在交通荷载联合作用下产生过大附加变形问题，开展了不同含水率的静三轴试验以及不同湿化次数、幅度和动应力的动三轴试验，分析含水率变化对黏聚力和内摩擦角的影响，探究动应力幅值、湿化次数和幅度对累积变形以及动回弹模量的影响规律，并建立了考虑动应力幅值、湿化次数和幅度、黏聚力和内摩擦角的累积变形预测模型；基于谱元法建立了移动荷载下红黏土路基横观各向同性动力响应计算模型，通过与现场行车试验结果对比验证了解析模型的有效性，并分析了湿化与动荷载作用下路基顶面竖向压应变规律。结果表明：累积塑性应变随动应力幅值、湿化次数和幅度的增加呈非线性增大；动回弹模量随初始含水率和湿化次数的增加而减小；湿化3次后的路基顶面竖向压应变增长约一倍。进而建立了路基顶面竖向压应变与累积应变的经验关系，结合现有规范给出了红黏土路基累积应变控制值，提出了红黏土路基变形控制方法，并在某高速公路试验段通过水泥改良强化路床和动回弹模量试验验证了所提方法的可行性。研究结果可为红黏土地区耐久性路基的设计和服役性能评价提供参考。
关键词：红黏土；动力湿化；抗剪强度；累积变形；动回弹模量；预测模型；变形控制
含裂隙土质隧道降雨入渗双通道渗流模型
邱军领，贾 玎，赖金星*，唐琨杰，强 磊
（长安大学公路学院，陕西 西安 710064）
摘 要：通过含单一裂隙土层局部渗流性态分析中得到的现象和结果，提出双通道渗流模型理论。基于阶跃函数推导了降雨诱发渗流的边界条件及其转换公式，以既有文献中的降雨入渗模型为基础，讨论了阶跃函数过渡区长度的设定，结果发现过渡区长度为4或8个单位时，计算结果较为准确。应用上述结果，通过COMSOL Multiphysics多物理场耦合方法模拟了双通道渗流效应，并探究降雨入渗情况下含裂隙土体的隧道围岩变形特征。同时根据可能影响隧道降雨入渗变形特征的因素包括裂隙位置、降雨强度、裂隙宽度进行多因素影响性分析。结果表明：随着降雨时间的增长，近裂隙一侧隧道拱顶沉降和上部水平位移值明显高于远裂隙侧；裂隙宽度越大，降雨入渗扩展越快，隧道产生的位移越大。对比2 mm裂隙宽度的拱顶沉降和上部水平位移，隧道上方存在8 mm宽度裂隙时，拱顶沉降最大值达328 mm，增幅达6.5%，上部水平位移最大值为26 mm，增幅达44%；降雨强度则对隧道围岩的影响较小。
关键词：含裂隙土质隧道；降雨入渗；双通道渗流效应；阶跃函数；变形特征
复杂应力作用的黄土动剪切破坏强度研究
邵 帅1, 赵梓君1, 邵生俊*1, 2, 田珮琦1, 刘小康1, 张 彬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实验室，陕西 西安 710048）
摘 要：针对复杂静应力条件下黄土的动力特性，利用空心圆柱试样扭剪试验，模拟静力真三轴固结应力状态以及动扭转剪切的路径，以复杂静应力条件下主应力轴旋转变化的动扭剪切试验手段，通过西安原状黄土真三轴固结动扭剪试验，揭示了不同中主应力比偏压固结和均压固结条件下黄土的动剪切强度和强度破坏变化规律，分析了不同中主应力比偏压固结和均压固结条件下黄土动剪应力动剪应变骨干曲线，动剪切破坏强度与法向正应力和平均球应力之间的关系，以及动剪切模量随动剪应变的衰减变化关系以及动剪切强度与法向正应力和平均球应力之间的关系。
关键词：原状黄土；动扭剪试验；动剪切强度；应力空间域
热效应作用下P波入射非饱和土自由场地地震响应研究
马 强1, 2，杨奕琪1，周凤玺*3，邵生俊2
（1. 青海大学土木工程学院，青海 西宁 810016；2. 西安理工大学岩土工程研究所，陕西 西安 710048；3. 兰州理工大学土木工程学院，甘肃 兰州 730050）
摘 要：基于单相热弹性介质和非饱和多孔热弹性介质中波的传播理论，建立了平面P波入射下非饱和土自由场地模型，采用亥姆霍兹矢量分解原理，对热效应作用下非饱和土自由场地中的波场进行分析，获得了热效应作用下平面P波入射非饱和土自由场地地震响应的解析解答。通过数值计算，分析了热传导系数、介质温度、热膨胀系数等热物性参数对非饱和土自由场地地震响应所产生的影响规律。研究结果表明：考虑热效应和不考虑热效应两种理论模型下所得到的地表位移放大系数有着明显差异；水平位移放大系数随着热传导系数的增大而逐渐增大，但竖向位移放大系数几乎不发生变化；随着热膨胀系数的增大，水平位移放大系数逐渐增大，竖向位移放大系数逐渐减小；随着介质温度的增大，水平位移放大系数逐渐减小，竖向位移放大系数逐渐增大；此外，随着饱和度的增大，水平位移放大系数逐渐减小，竖向位移放大系数逐渐增大，说明土体中气相的存在对地表位移放大系数有着显著的影响。
关键词：非饱和多孔热弹性介质；自由场地；地震响应；热物性参数；平面P波
考虑锚杆强度的加锚岩体结构面锚固效应试验研究
刘广建1, 2，裘伟奇*2，杜 程3，罗战友1，杨 彪4，王旭虹4，王志成2，周 浩2，陈 曦2
（1. 宁波大学岩石力学研究所，浙江 宁波 315000；2. 绍兴文理学院浙江省岩石力学与地质灾害重点实验室，浙江 绍兴 313000：3. 北京科技大学资源与安全工程学院，北京 100083；4. 宁波市市域铁路投资发展有限公司，浙江 宁波 315000）
摘 要：锚杆强度主要受其直径和材料（抗拉强度）的影响，锚杆强度的大小对提高加锚岩体结构面抗剪力至关重要。开展了加锚结构面剪切试验，研究了锚杆强度对加锚结构面剪切变形特征及锚固效应的影响，提出了考虑锚杆强度的加锚结构面抗剪力计算模型，分析了不同锚杆强度下锚杆轴力与剪力对结构面抗剪力贡献情况。研究表明：①随着锚杆直径的增加，加锚结构面峰值抗剪力呈线性增长趋势；锚杆直径超过一定临界值后才会发挥锚固作用，锚杆抗拉强度越大临界值越小。②随着锚杆直径和抗拉强度的增大，锚杆塑性铰外移，变形段长度增加，锚杆抵抗变形破坏的能力增强，对结构面抗剪力的提升增强。③加锚结构面剪切过程可分为弹性、屈服、强化和残余4个阶段。弹性和屈服阶段，锚杆主要发挥销钉作用，锚杆的贡献与锚杆抗拉强度呈正相关，与锚杆直径的关系受到锚固剂厚度影响；强化阶段，锚杆形成塑性铰，锚杆的贡献由锚杆抗剪力和轴力共同提供，与锚杆抗拉强度和直径呈正相关；残余阶段，锚杆断裂不提供抗剪力。④基于锚杆大变形理论，提出考虑锚杆强度的加锚结构面抗剪力模型，分析可知随着锚杆直径和抗拉强度的增加，锚杆轴力贡献占比不断增加，锚杆剪力贡献占比不断减小。
关键词：加锚结构面；锚固效应；抗剪力模型；锚杆直径；抗拉强度
基于随机介质理论的偏压隧道地表沉降预测方法
周鹏远1, 2，宋战平*1, 2, 3，王军保1, 2，张玉伟1, 2, 3，田小旭1, 2
（1. 西安建筑科技大学土木工程学院，陕西 西安 710055；2. 陕西省岩土与地下空间工程重点实验室，陕西 西安 710055；3. 西安建筑科技大学基础设施智能建造研究院，陕西 西安 710055）
摘 要：隧道开挖引起地表沉降的各种预测方法均假定隧道收敛模式为对称形式，忽略了隧道非对称收敛的影响。为对偏压隧道引起地表沉降进行预测，提出了一种新的隧道偏压收敛模式，定义了相应的偏压参数 ， ， ，基于随机介质理论，利用坐标变换和二重积分的数值化处理，得到了偏压隧道引起地表沉降的预测模型；通过实际工程案例，验证了该方法的适用性，并分析了相关参数对地表沉降的影响规律。提出的预测模型将传统对称收敛模式拓展至非对称情况，能很好预测地表沉降的非对称趋势，且更接近实际案例的监测数值。
关键词：偏压隧道；地表沉降预测；隧道收敛模式；随机介质理论
深埋复杂条件下钠蒙脱石水化的分子动力学模拟研究
王跃鹏1, 2, 3，唐世斌1，刘向君2，王培峰4，高永伟4，杨 赟4，梁利喜2
（1. 大连理工大学建设工程学院，辽宁 大连 116024；2. 西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川 成都 610500；3. 陕西寒湘能源科技有限公司，陕西 西安 710032；4. 中国石油集团川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院，陕西 西安 710018）
摘 要：黏土矿物水化作用引发的岩石结构解体现象与边坡滑坡、隧道塌方及钻井井壁坍塌等工程安全问题息息相关。为揭示深埋复杂条件下钠蒙脱石水化机理，运用分子模拟技术，开展了不同埋藏深度条件下钠蒙脱石水化过程的分子动力学模拟实验，验证了钠蒙脱石的水化膨胀特性，实现了对其水化过程中关键物理化学参数的定量分析。模拟结果表明，晶层间距随着层间含水率的增加而阶梯型上升，呈现分层现象。随着埋藏深度和层间含水率增加，钠蒙脱石体积增大，而密度相应减小。层间含水率增加，促进氢键增多，并显著提升水分子和Na+离子的自扩散系数。深埋条件下，水分子及Na+离子自扩散系数较常温常压显著增大。随着水分子层数的递增，Na-Ow、Na-Hw、Ow-Hw（水分子间），Ow-Ow以及Os-Hw的主峰峰值，呈现出逐渐减弱的趋势，而在不同埋藏深度条件下，这些主峰峰值则表现出差异性。随着水分子层数的增加，水的聚合程度先增加后有所降低，Na+离子的配位数降低、聚合程度下降、离子水化数和水化半径变小。随着埋藏深度的增加，水的聚合程度差别很小，Na+离子对应水化特征仅有微小降低趋势。该研究成果可用于指导石油钻井、煤层安全开采、边坡稳定性评估及隧道工程开挖等关键领域的理论分析与工程实践。
关键词：钠蒙脱石；水化机理；分子动力学模拟；径向分布函数；自扩散系数；离子配位数
充填岩石节理剪切力学特性及强度经验公式研究
高福洲1，张俊云*1，罗晓龙1，翟恪祥1，张 乐2，黄 锐1, 2，武小菲1
（1. 西南交通大学土木工程学院，四川 成都 610031；2. 四川省公路规划勘察设计研究院有限公司，四川 成都 610041）
摘 要：研究充填岩石节理的剪切力学特性对工程岩体的稳定性评价具有重要意义。为此，开展考虑法向应力 、充填厚度t、节理粗糙度系数JRC影响下的充填岩石节理大型直剪试验，分析了剪切破坏特征、剪切特征曲线和峰值剪切强度 的演化规律，在此基础上建立了充填岩石节理峰值剪切强度经验公式。研究表明：充填岩石节理的剪切破坏位置以充填介质与节理岩壁接触面破坏为主；其剪切应力-剪切位移曲线通常在 ≥600 kPa，t≤5 mm且JRC≥6.36条件下出现剪切应力峰值点；在充填度Δ=1.12时充填岩石节理峰值剪切强度 与充填介质剪切强度 相近，随着Δ进一步增大， 降低至 以下；充填岩石节理峰值剪切强度经验公式中引入描述充填介质与节理岩壁接触面相互作用对 影响的参数W，公式计算值与试验值相对误差平均值δ≤9.01%。
关键词：充填岩石节理；大型直剪试验；充填厚度；节理粗糙度系数；峰值剪切强度
基于水-土-管耦合分析平台的海底管道在位稳定性研究
孟垂乾1, 2, 3，王 乐*1, 2，张春会4, 5，王智超6，田英辉7
（1. 天津大学建筑工程学院，天津 300350；2. 水利工程智能建设与运维全国重点实验室，天津 300350；3. 北京怀柔实验室，北京 101499；4. 河北科技大学建筑工程学院，河北 石家庄 050018；5. 河北省岩土与结构体系防灾减灾技术创新中心，河北 石家庄 050018；6. 湘潭大学土木工程学院，湖南 湘潭 411105；7. 墨尔本大学工程学院，维多利亚 墨尔本 3010）
摘 要：海底管道是深海油气工程中的关键组成部分，其在位稳定性受波流荷载、周围土体抗力及管道自身特性等因素的影响，现有分析方法难以准确评估水-土-管耦合作用下的海底管道在位稳定性。为此，首先利用FORTRAN编程语言分别建立了管-水作用分析程序与管-土作用分析程序。管-水作用分析程序采用傅里叶分析法计算作用在管道上的水动力荷载，并依据管道位移变化对该荷载进行实时修正；管-土作用分析程序基于已有的管土相互作用模型，计算管道在发生运动时受到的水平向土抗力。随后，基于有限元分析软件ABAQUS中的DLOAD与UEL子程序将上述程序进行耦合，最终形成用以分析海底管道在位稳定性的水-土-管耦合分析平台。利用该计算分析平台，综合考虑海况条件、土体性质及管道外形参数等因素对管道在位稳定性的影响，为实际工程中海底管道的在位稳定性分析提供了参考。
关键词：海底管道；计算平台；稳定分析；水动力；管土相互作用
非饱和土边坡三维地震稳定性分析
姬羽菲1，邵 帅*1，邵生俊1, 2, 3，朱学亮1，严广艺4
（1. 西安理工大学土木建筑工程学院，陕西 西安 710048；2. 西安理工大学西北旱区生态水利国家重点实验室，陕西 西安 710048；3. 西安理工大学陕西省黄土力学与工程重点实验室，陕西 西安 710048；4. 中铁第一勘察设计院集团有限公司，陕西 西安 710043）
摘 要：边坡在地震作用下极易发生失稳，并常常伴随着明显的三维特征。基于极限分析上限原理和一维稳定入渗模型，对非饱和土边坡三维稳定性进行了研究。提出一种新的三维水平切片法，有效考虑了非饱和土重度、地震加速度和表观黏聚力的非线性分布特征。地震惯性力采用考虑土体阻尼和共振的修正拟动力法（MPDM）表示。通过重度加大法推导出边坡安全系数的显式表达式。与已有研究成果进行对比验证，并进行了一系列参数研究。结果表明：当边坡受到与土体固有频率接近的地震波作用时，会发生共振现象，边坡安全系数迅速降低；在同一地震频率作用下,安全系数随地震加速度系数的增大而减小；当B/H<3时，三维效应明显，在边坡设计时应考虑三维效应；吸力的存在有助于提高边坡的稳定性。
关键词：非饱和土；极限分析；地震；修正拟动力法；三维稳定性
浅埋爆炸成坑对竖井结构动力响应影响的离心模型试验研究
赵凤奎1, 2，管龙华1，张德志3，卢 强3，朱 斌1, 2，汪玉冰*1, 2
（1. 浙江大学超重力研究中心，浙江 杭州 310058；2. 浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室，浙江 杭州 310058；3. 西北核技术研究所强脉冲辐射环境模拟与效应全国重点实验室，陕西 西安 710024）
摘 要：为研究发生在竖井结构近区浅埋爆炸成坑效应，依托浙江大学ZJU-400土工离心机开展了3组竖井结构受侧向浅埋爆炸作用离心模型试验，通过对砂土抛掷成坑过程、结构内壁加速度和外壁应变响应分析，得出以下主要结论：相比自由场中爆炸，发生在竖井结构近区的浅埋爆炸，若最大瞬态爆腔未与结构发生接触，结构物的存在将对爆腔膨胀产生约束作用并造成弹坑体积发生缩减；若瞬态爆腔膨胀至竖井边壁，由于爆轰气体与竖井间的碰撞挤压作用，表观弹坑将呈现出不对称性且弹坑体积也将得到增大；随着爆源至结构距离的增加或爆源埋深的减小，结构对弹坑形成的影响逐渐减弱。爆炸成坑对结构动态响应影响显著，相比埋深较大的结构部分，接近或暴露于弹坑范围内的结构部分在受到爆炸冲击时振动响应更为强烈，同时也易产生更大的变形损伤。本研究可为竖井结构的抗爆设计提供依据，也可为后续此类结构在爆炸荷载冲击下的相关性能指标和毁伤效应研究提供参考。
关键词：竖井结构；爆炸成坑；土与结构相互作用；离心模型试验
边坡稳定性分析的力矩和方法研究
陈文胜，刘 成，徐 彬, 尹平保
（长沙理工大学土木工程学院，湖南 长沙 410114）
摘 要：提出了一种新的边坡稳定性分析方法，即力矩和方法。力矩和方法是在矢量和方法的基础上，考虑滑坡体作为刚体的位移模式，补充了滑坡体绕某点转动的位移趋势而提出来的。该方法对一确定的滑坡体与滑动面，假定滑坡体绕某点转动，通过求出滑坡体的转动力矩和与抗转动力矩和，从而求到滑坡体绕某点转动时的安全系数。给出了力矩和方法安全系数的定义，并结合条分模型的滑动面应力求解，推导了安全系数的求解公式与相应计算步骤。根据力矩和方法求解了两个ACADS考题，分别针对圆弧和非圆弧滑动面与其它代表性方法的结果进行了比较，结果显示力矩和方法得到了较传统方法较小的安全系数，该结果值得边坡稳定性分析时关注。力矩和方法的提出，是对矢量和方法仅考虑滑动体直线平移位移模式的一个补充，也为边坡稳定性分析，特别是滑坡体可能是转动位移模式提供了一种新的途径。
关键词：边坡；稳定性分析；力矩和方法；安全系数；矢量和方法
干燥过程中花岗岩风化土开裂与收缩特征的试验研究
安 然1, 2，蔡苏童2，汪亦显1，姚传芹3
（1. 合肥工业大学土木与水利工程学院，安徽 合肥 230009；2. 武汉科技大学城市建设学院，湖北 武汉 430065；3. 上海师范大学建筑工程学院，上海201418）
摘 要：为了揭示干燥气候条件下花岗岩风化土的开裂与收缩特性的演化机制，开展不同脱湿时间的微米计算机层析识别（μ-CT）扫描与收缩试验，获得了花岗岩风化土三维孔隙分布与收缩曲线，并讨论了裂隙演化规律与收缩特征的关联性。结果表明：根据μ-CT扫描的三维重建模型，花岗岩风化土内部组分分为黏土、石英颗粒、铁质胶结物和孔隙；总孔隙率和连通裂隙度随脱湿时间增加显著提高；在干燥脱湿作用下，不同等效孔径Re的孔隙均有一定程度的增加，等效孔径大于100 μm的裂隙数量增幅最明显；花岗岩风化土的收缩曲线分为正常收缩、残余收缩和零收缩阶段；表面裂隙率Rsc在一定程度上可以预测土体收缩特征，但由μ-CT扫描获得的三维裂隙与土体真实收缩变形具有更好的相关性。
关键词：花岗岩风化土；干燥脱湿；μ-CT扫描；三维孔隙分布；收缩变形
往复荷载作用下黏土中板锚承载性能试验研究
孙一飞1, 2，王 乐*1, 2，张庭冉1, 2，张春会3，田英辉4
（1. 天津大学建筑工程学院，天津 300350；2. 水利工程智能建设与运维全国重点实验室，天津 300350；3. 河北科技大学建筑工程学院，河北 石家庄 050018；4. 墨尔本大学基础设施工程系，维多利亚 墨尔本 3010）
摘 要：漂浮式结构是深远海资源开发中的重要结构形式，与之通过锚链相连的锚固基础是保证其在位安全稳定的关键部分。板锚是目前常用的锚固基础形式之一，在其服役过程中会受到风、浪、流等诱发的往复荷载作用。目前，有关板锚在往复荷载作用下承载性能的研究结论存在相悖之处，其承载机理还未明晰，有待进一步开展深入系统的研究。为此，利用双自由度伺服加载系统，在饱和黏土中针对平板锚开展了往复拉拔试验，研究了往复荷载中值和幅值对板锚承载性能的影响。结果表明，随往复荷载中值和幅值的增加，板锚的承载力先提高后降低；当往复荷载的中值和幅值取值为单调抗拔极限承载力的28%±18%时，板锚的承载力提升最大，比单调抗拔极限承载力提升了10.44%；当往复荷载达到单调抗拔极限承载力的60%±18%时，土体发生严重破坏，板锚失去承载能力。依据板锚在往复荷载作用后的承载性能，为板锚服役期间的安全性评估提供了指导。
关键词：往复荷载；极限承载力；方形板锚；黏土
