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岩石力学与工程学报 2008年第A02期杂志 文档列表

岩石力学与工程学报杂志第一部分：土力学与地基处理

城市固体废弃物持水率的研究3305-3311

摘要：提出城市固体废弃物填埋场垃圾土持水率研究的室内试验方法，并对根据我国南方某填埋场垃圾组成配置的垃圾混合物进行试验。试验表明，垃圾土湿重持水率随干密度的增大而减小。垃圾土密实状态下的体积持水率也随上覆压力和干密度的增大而减小，但在疏松状态下，其体积持水率开始时随上覆压力和干密度的增大而增大，达到最大值后，随上覆压力和干密度的增大而减小。

上覆弹性板双层地基在移动荷载作用下的动力响应3312-3320

摘要：用Fourier变换及逆变换对移动荷载作用下路基路面系统的动力响应问题进行研究。考虑路基路面相互作用，假设一条形移动荷载作用在路面板的表面，地基以地下水位面为分界面分为双层，水位面以上为单相弹性土层，以下为饱和土层。考虑地基土层厚度有限，利用Lame对位移场的分解理论，引入势函数，并运用Fourier变换分别对弹性土层和饱和土层进行分析。在Fourier变换域内，结合边界条件，联立路面板、弹性土层和饱和土层的运动方程，得到土体竖向位移、应力和饱和土层内孔隙水压力的表达式；同时利用离散Fourier逆变换得到数值计算结果。计算结果表明，荷载速度、频率，饱和土层的渗透系数对地表竖向位移的影响很大；弹性土层厚度对竖向位移的影响依赖于荷载速度；弹性土层厚度以及弹性土层和饱和土层的相对刚度比对孔隙水压力有非常明显的影响。

初始剪应力与加荷速率耦合作用下饱和软黏土强度特性试验研究3321-3327

摘要：对杭州饱和软黏土的不排水三轴压缩试验的静力特性进行研究。重点分析加荷速率与初始剪应力的耦合作用对杭州软黏土静力特性的影响。研究结果表明：随着初始剪应力的增加，土样的总强度增加，但抗剪强度减少；初始剪应力为60kPa时，衰减幅度可达60％；土样的孔隙水压力表现为降低的趋势，初始剪应力为60kPa时，衰减幅度可达50％。随着加荷速率的增加，土样的强度有所提高；孔隙水压力随之降低。当不存在初始剪应力时，应力-应变关系表现为硬化型曲线；当存在初始剪应力时，随着初始剪应力的增加，应力-应变关系曲线向软化型曲线发展。通过引入量纲一的峰值剪应力参数s与峰值孔隙水压力参数AP对加荷速率与初始剪应力耦合作用下土体的峰值强度与孔隙水压力变化规律进行描述。该参数综合反映了初始剪应力与有效围压的影响。归一化后的结果表明：随着量纲一的应变率增加，s增加，AP减少。在半对数坐标下，s，AP分别与量纲一的应变率呈直线关系，并且随着初始剪应力的增加，s与AP变化并不显著。

软土深基坑分段施工效应三维有限元分析3328-3334

摘要：时空效府在软土地基深基坑工程的实践中已经被证实，分段施工是时空效应理论在实际工程中应用的有效措施，但其应用多带有经验性，缺乏有效的理论指导。提出考虑分段施工效应的深大基坑支护结构三维全过程计算方法，编制三维有限元程序，结合典型算例，详细比较考虑分段施工效应与不考虑分段施工效应时，基坑支护结构、支撑系统的受力及变形性状的差异，从理论上验证采用分段施工技术是控制软土地基上深基坑变形的有效措施。最后，将该方法应用到某实际深基坑工程，计算与实测数据的对比表明，该方法适用采用分段施工的复杂深基坑工程。

太和铁矿西端帮冰碛土边坡稳定性分析方法研究3335-3340

摘要：针对太和铁矿西端帮冰碛土边坡这一具体工程，提出以冰碛土原位试验和室内试验成果为基础，耦合元胞自动机（CA）和FLACm进行冰碛土三轴数值模拟试验并建立其抗剪强度模型的方法；提出基于数值模拟，有效整合数值分析、极限平衡分析和可靠度分析方法的边坡稳定性综合分析方法。最后，以上述研究成果为基础，从多角度进行该冰碛土边坡的稳定性分析。位移矢量和变形分析表明，边坡的潜在破坏主要以浅表层剪切破坏为主，其均值安全系数较高（1．40～1．59），但因参数不确定性大，致使破坏概率亦较高（1．07％～3．36％），为不可接受的风险水平，故需采取适当的工程措施以降低风险。

折减吸力在非饱和土土压力和膨胀量计算中的应用3341-3348

摘要：根据变形等效原则介绍确定折减吸力的具体方法，采用折减吸力代替真实吸力进行非饱和土土压力系数和膨胀量的计算，计算不同水位条件下非饱和土的静止土压力、主动土压力、被动土压力以及不同水位条件下非饱和土的膨胀量和降雨条件下非饱和土的膨胀量。计算结果合理地反映了非饱和土土压力和膨胀量的分布趋势。将计算结果与离心模型试验和模型槽试验结果进行对比，两者具有很好的一致性。

开口桩与闭口桩承载力时效的试验研究3349-3353

摘要：为研究软土中开口桩与闭口桩承载力差异及承载力随时间增长问题，共完成了36组模型桩的原位静压沉桩试验，开口桩与闭口桩各18组，试验持续时间长达72d。在试验条件下，发现闭口桩与开口桩的承载力最小时效系数分别为2．4和3．6。桩直径越小，承载力增加幅度越大，承载力时效系数也越大。开口桩与闭口桩承载力随时间增加而增大，沉桩后休止72d，开口桩与闭口桩承载力达到稳定值，此后承载力增加不再明显。开口桩初始极限承载力小于闭口桩初始极限承载力，仅为闭口桩的60％～70％，沉桩后休止72d，开口桩与闭口桩稳定时效承载力的大小几乎相同。开口桩的土塞长度随桩径的增大而增加，其承载力时效系数约为闭口桩的1．4～1．6倍。

平面应变条件下的极限土压力3354-3359

摘要：针对朗肯土压力理论计算结果与实测结果往往出现偏差，且在很多工况下偏于保守的不足，基于平面应变条件下考虑中主应力影响的强度准则，提出新的土压力计算方法。平面应变方向上的主应力在极限平衡条件下为中主应力，在刚塑性假定的基础上通过静止土压力系数确定，结合强度准则得到大主应力与小主应力之间的关系，进而求得土压力系数。该方法的优点在于：一方面理论严密，结论简单，便于应用，通过简单的计算即可得到分析结果；另一方面分析结果不仅能充分发挥材料的强度潜能，产生一定的经济效益，并且对于实际工程分析结果仍然是偏于安全的。理论分析结果表明，朗肯土压力理论的计算误差随着土的摩擦角的增大而增大。通过与试验结果的比较表明，该土压力计算方法更接近实测数据，从而可更好地指导挡土结构的设计计算。

浅埋层状大跨度土质隧道变形及稳定性试验研究3360-3366

摘要：采用离心试验手段研究浅埋大跨度土质隧道中软塑和硬可塑2种粉质黏土的特性，从土体的无侧限抗压强度、回弹量以及成拱能力等方面探讨土体的主要变形特征，分析其对隧道施工稳定性的影响，进而提出开挖和支护时应注意的问题。通过不同埋深、跨度的毛洞开挖试验对比，发现该黏土隧道中土体成拱与岩石存在着明显的不同，硬塑土具有成拱能力而软塑土不具有。土体的变形特性表明，浅埋黏性土中土压力不存在松动压力而是以变形压力为主，据此可确定作用在隧道支护上的荷载。试验还研究了不同软塑夹层位置对隧道开挖变形以及施工稳定性的影响，发现软弱夹层对隧道开挖稳定性有着较大的影响，尤其是位于洞顶时。测量不同埋深下随深度变化土体的水平和竖向变形特性，据此初步分析剪切带在该种土体中的存在与否以及剪切带内土体的变形性状。

填埋场腾发封顶系统中的水分运移分析3367-3373

摘要：从腾发封顶系统工作机制出发，依据Penman公式从能量角度计算潜在腾发量，然后依次分析和求解植被截留量、土面蒸发量、植被蒸腾量和地表径流量，从而求得净入渗量；并将净入渗量作为条件边界，选取典型参数建立腾发封项的非饱和渗流模型，分析得到封顶内的水分运移规律，并对其性能进行评价。分析结果表明，蒸发蒸腾对该类型封顶中的水分运移起着决定性作用，封顶中浅部土体含水量受降雨和腾发作用影响显著，底部含水量基本不发生变化，起蓄水一释水作用的主要是植被根系发育区。在所考虑的气候条件下，植被良好、根系深度50cm、总厚度为120cm的腾发封顶系统的累积透水量很小，完全能满足设计要求，其减小降雨入渗的性能优于传统压实黏土封顶。

液化场地浅埋钢筋混凝土结构物变形及动土压力分析3374-3380

摘要：基于多重剪切机构塑性模型和液化前缘面的有效应力分析方法，分析不同地震强度下液化场地中浅埋大断面矩形钢筋混凝土结构物变形与地震动土压力分布特征，进而探索0.85g输入地震波条件下结构物与液化土间的相对位移差、结构物侧壁和顶底板土体的动土压力、剪切应力、有效应力和超孔隙水压力的变化规律。研究得出结构物的最大变形、弯矩和曲率值随着地震强度的加大而增大，结构物最先发生屈服变形部位位于拐角处，并逐步向周围扩展；场地发生液化模型中的结构物一液化土相互作用系数数值小于场地未发生液化模型，结构物与土体间的相对位移差值随着场地液化而剧增到一定值；作用于结构物侧壁的动土压力最大值和震后值随地震强度加大而增加，但不是简单的线性增长；结构物侧壁动土压力随着振动持续而增长，而作用于顶底板土层的剪切应力和侧壁有效应力随着土体液化而剧减。研究结论可为液化场地浅埋结构物的抗震设计提供可靠的依据和参考。

南竹加筋复合锚杆加固土遗址研究3381-3385

摘要：南竹加筋复合锚杆是专门针对大体量土遗址加固设计的一种新型锚杆。通过试验证明，采用PS系列灌浆、南竹加筋复合锚杆加固土遗址符合文物保护的原则。当采用水泥砂浆作为灌浆材料时南竹加筋复合锚杆单位锚固力可采用30kN／m，当采用PS-（F＋C）浆液灌浆时单位锚固力可采用20kN／m。南竹加筋复合锚杆加固土遗址时的薄弱界面是锚杆杆体与锚固体之间，水泥砂浆和PS-F灌浆材料的强度都可以满足南竹加筋复合锚杆锚固时的要求，水泥砂浆锚固体与锚杆杆体的黏结强度标准值为187kPa，特征值为85kPa；12％PS-F与粉煤灰锚固体与锚杆杆体的黏结强度标准值为114kPa，特征值平均为52kPa。

杭州地铁秋涛路车站深基坑支护结构性状分析3386-3392

摘要：深基坑支护结构的变形是影响深基坑变形的重要因素。针对杭州地铁秋涛路车站深基坑支护结构，采用弹性地基梁杆系有限元分析方法，首先以基坑标准段为工程实例进行计算分析，通过计算结果与实测数据的对比分析，验证该计算模型及计算方法的合理性。然后针对秋涛路车站砂质粉土地层，讨论支护结构刚度、基坑开挖与支撑顺序、支撑排列方式和坑内土体加固深度等设计、施工因素对支护结构变形和内力的影响。分析结果表明：在保证桩体强度满足要求的情况下，通常不宜通过增加桩体刚度来减小围护结构的变形；多道支撑排列以基坑下部密和上部疏的方式较好；施工中应采用“先撑后挖”的开挖方式；坑内土体加固存在一个临界深度。最后对各个影响因素进行评价分析，以期为有关的设计和施工部门提供参考。

基坑施工对盾构隧道变形影响的实测研究3393-3400

摘要：利用广州地铁一号线黄沙—长寿路站区间隧道变形监测数据，从隧道各测点与隧道中心绝对位移、道床绝对位移、道床与隧道中心相对位移、各测点与隧道中心相对位移、隧道收敛以及隧道变形曲率半径出发，详细研究了地铁上盖物业建筑群基坑施工对区间隧道的变形影响，解析了诱发道床开裂和水沟翻浆冒泥病害的原因。研究结果表明：（1）上行线隧道已朝西北角基坑发生侧向移动，隧道处于不利的扭转受力状态，下行线隧道水平方向变形则呈现明显的腰鼓形态；（2）上、下行线隧道沉降主要集中在离车站北端0～70m区段，沉降曲线均呈现明显的勺子形状，且下行线隧道沉降量明显大于上行线；（3）道床最大沉降量在地铁正常运营控制范围内，但道床与隧道底部间存在一定程度的脱空，导致道床开裂和水沟翻浆冒泥；（4）隧道纵向沉降最小曲率半径为19500m，按等效轴向刚度模型计算，其对应的管片环环缝最大接头张开增量为0.33mm。

北京地铁10号线国贸—双井区间土压平衡盾构施工数值模拟研究3401-3407

摘要：以北京地铁10号线国贸-双井区间盾构施工为背景，运用FLAC^3D软件对盾构过程进行动态模拟，在模拟盾构隧道周围设置应力及位移监测点，计算得出隧道周围土体垂直和水平方向位移及相应的应力变化规律。研究结果表明：盾构推进过程中，盾构开挖面前方土体受到挤压作用，不仅表现在竖向位移，水平位移也有同样现象发生，水平位移绝对值不如竖向位移显著；在盾构开挖面附近边界，土体垂直和水平应力下降明显，释放率在50％左右；盾构推进对周围土体的剧烈扰动主要集中在开挖面处至开挖面后方20m土体范围内。数值模拟结果跟实测结果吻合较好。

均质土地基上埋深条形基础极限承载力系数数值研究3408-3415

摘要：以K-Terzaghi提出的叠加公式为基础计算均质地基上埋深条形基础的极限承载力，需要确定承载力系数及相应的埋深修正系数。一般情况是采用极限平衡法、滑移线法及上限分析法进行承载力问题的研究，但受假定破坏模式的影响，不同的研究成果具有较大差异，而有限元法并不事先假定破坏模式，其计算结果具有较高精度。通过在基础与地基土接触面及基础边缘土体内数值奇异点引入接触面单元，建立适用于埋深条形基础的理想弹塑性有限元数值计算模型。利用在ABAQUS平台上开发的计算模块，对饱和不排水黏土地基、砂土地基及土体摩擦角与黏聚力均不为0的地基承载力问题进行系统的有限元计算，分析各系数随基础侧面粗糙程度、地基土强度参数、超载大小等影响因素的变化规律，并与已有结果进行对比，所给出的承载力系数及相应埋深修正系数的计算图表，可供基础工程设计参考。

嵌岩工字钢桩承载力特性研究3416-3424

摘要：嵌岩工字钢桩广泛应用于香港地区，通过现场载荷试验及室内摩阻力试验对这种桩型的承载力特性进行研究。试验结果表明，在垂直载荷作用下嵌岩工字钢桩中的工字钢与周围混凝土界面上会有摩阻力产生，但两者又不能看作是一个复合整体。当荷载增加到一定程度时，钢／混凝土界面上会产生滑移。对于短桩来说，滑移的范围可能达到嵌岩段顶部。因此，在对桩身的压缩变形进行计算时，必须考虑这一特性。根据现场及室内试验结果，对目前采用的桩身变形的计算方法提出修正。对比结果表明，所提出的方法能更好地与现场试验的结果相符合，应用所提出的方法可以对载荷试验的结果进行更加准确的判断。

非均质土坡稳定性分析评价的刚体单元上限法3425-3430

摘要：非均质土坡的稳定性分析评价是土力学的经典课题之一。以极限分析方法为理论基础，建立分段对数螺旋线滑面的旋转破坏机制。在滑体被视为刚性体条件下，通过ANSYS有限元软件的前处理功能，对层状土质边坡潜在滑体进行三角形单元离散和网格化。按照极限分析法上限原理，分别计算每个三角形单元滑体在重力及地震作用力条件下所作的外力功率，以及分段对数螺旋线滑面上阻力产生的内能耗散。采用强度折减法和极限分析上限定理的虚功率方程，推导得到非均质土坡稳定性评价的刚体单元上限法安全系数计算公式。以土质边坡为例，分别使用瑞典条分法、Bishop法、Janbu法和刚体单元上限法进行稳定性分析计算比较。结果表明，刚体单元上限法可以得到层状介质土坡安全系数的上限解，而Bishop法计算得到的安全系数则接近下限解。综合分析认为，当安全系数的上限和下限界定后，合理的选用安全系数对边坡工程非常重要。与其他方法比较，刚体单元上限法对层状介质组成的非均质土坡有一定的适用性。