裂隙岩体冻融损伤关键问题及研究状况
摘要：工程岩体冻融损伤问题是寒区常见的工程难题，其主要诱因是岩体中水分的冻胀融缩作用。目前国内外学者关于冻岩问题的主要研究内容可大体归纳为冻岩物理力学性质、相变过程、低温多场（THM）耦合、冻融损伤模型及数值分析等4个大方面。几十年来，国内外学者通过理论分析、数值模拟、现场及室内试验等多种途径对冻岩问题展开研究，取得了丰硕的成果，但目前对冻岩问题的研究远未成熟，很多研究尚停留在试验探索阶段。要真正意义上揭示冻岩损伤机制，应以水冰相变为切入点，立足细观尺度，充分考虑冻胀融缩作用与裂隙扩展的相互影响，进而拓展至冻融作用对岩体裂隙网络发展的影响。利用旁压试验的砂土初始状态反演分析
摘要：讨论了砂土旁压试验的反分析问题。建议利用旁压试验实测数据反演确定土体的初始状态而非材料参数，材料参数可以通过实验室常规试验确定。主要利用了新型的亚塑性本构模型参数不受土体状态影响的特点。主要内容包括：建立有限元数值模型，利用文献中的试验数据确定了特定砂土的材料参数；通过模拟砂土的实验室旁压试验，验证了数值模型；通过改变土体初始应力状态和相对密实度进行数值计算，并利用数值计算成果，建立了可适用于砂土初始状态反演分析的实测旁压荷载和土体中应力与相对密度的数学关系。南水北调潞王坟段弱膨胀土膨胀性研究
摘要：河南新乡潞王坟段膨胀土系第三系泥灰岩风化而成，以高岭石黏土矿物为主，具有弱膨胀性，其膨胀变形特性受孔隙结构影响比较大。为了清楚地研究试验段弱膨胀土的膨胀特性，从有荷膨胀变形、膨胀应力、循环胀缩变形3个方面进行研究，得出不同于以往其他膨胀土的膨胀变形特性：（1）当初始干密度比较小时，上覆压力超过膨胀应力，此时试样遇水不发生膨胀变形，反而出现明显的湿陷现象；当压实度大于96％后，即使上覆压力超过膨胀应力，试样遇水后也不发生湿陷现象，膨胀变形随上覆压力增大而趋于稳定值；（2）试验段弱膨胀土的膨胀应力随初始含水率的增加先增大后减小，出现膨胀应力峰值；（3）随着循环胀缩级数的增加，弱膨胀土的胀缩特性迅速降低，在循环级数达到4时，其胀缩特性就趋于稳定。上述3方面的膨胀特性充分表明，该弱膨胀土的膨胀特性与孔隙结构有着密切的关系。太湖疏浚底泥堆场黏土防渗层阻隔污染物的试验研究
摘要：底泥疏浚是治理太湖污染的必要途径之一。限于目前国内的经济与技术条件以及疏浚底泥的数量巨大，太湖雪浪底泥堆场只能直接采用下部的天然黏性土层作为防渗层而不加任何处理。为了确保疏浚污染底泥在堆放期间不对周围环境和地下水造成污染，采用渗透与阻隔、静态吸附、动态土柱等试验测定和分析了黏土层对底泥中主要污染物（总氮、氨氮、硝氮、亚硝氮、．总磷、化学耗氧量（COD））渗透和运移的阻隔能力，同时得到了可用于分析污染物在土层中运移和转化规律的一些重要参数。试验结果表明，雪浪堆场下部的黏土层对疏浚底泥中的主要污染物具有较强的吸附和阻隔能力。石灰改良膨胀土的应力-应变-强度特征与本构描述
摘要：为探讨石灰改良膨胀土的变形特征与破坏机制，以压实度为95％的荆门石灰改良膨胀土为研究对象，开展了单轴、侧限、三轴压缩应力状态下的力学性质试验。试验结果表明：即使湿化饱和后石灰土也具有较高的刚度与强度；单轴压缩状态下，无论饱和还是非饱和状态，石灰土的破坏都为典型的脆性破坏；三轴压缩状态下石灰土破坏前剪缩，同时伴随应变强化，即将破坏时开始剪胀，随后表现为应变软化；围压对石灰土的脆性破坏与破坏后的剪胀有一定的抑制作用，但即使在200kPa围压下，试样仍发生脆性破坏。在辨明石灰土应力、变形机制的基础上，选用Duncan模型描述其脆性破坏前表现出的压硬性、剪缩性与应变强化特性，标定了相应模型参数，通过数值模拟与平行试验的对比验证了模型的适用性与参数的可靠性。管桩挤土效应的现场试验和数值模拟
摘要：以PHC管桩加固某物流加工二期标准仓库、厂房项目为依托，进行了吹填土地区PHC管桩的挤土效应研究。利用预先埋设的孔压计和测斜计，借助沉桩过程的现场测试手段，研究了PHC管桩在沉桩过程中桩周孔压变化和土体位移分布特征，发现沉桩过程中超孔隙水压力随距桩心距离的增加而近似呈线性规律衰减，影响范围约为10倍桩径，土体水平位移不仅与地基土性质有关，而且其分布特征也与深度有很大关系，表现为0．2-0．4倍桩长处土体水平位移较大。采用数值模拟有效地模拟了现场测试结果，进而将结果推广，得到了沉桩引起的桩周土体位移随深度和距桩心距离的变化规律。数值模拟结果表明：桩一土界面摩擦特性和桩径对土体位移场的影响较大。考虑主应力轴旋转的基坑开挖应力路径研究
摘要：首先对应力路径的概念进行丰富和扩展，提出考虑主应力轴旋转的三维应力路径，然后采用数值方法，对基坑开挖过程中的应力路径进行了深入分析，研究了基坑内外各种应力路径及其规律，结果表明：开挖过程中无论横向还是竖向，应力路径都表现出卸荷特性，且坑内卸荷量大于坑外卸荷量，使得坑内应力变化及主应力轴旋转较坑外大；随着离基坑中心距离的增大，坑内应力变化减小，主应力轴旋转趋缓；开挖过程对坑外应力变化及主应力轴旋转的影响随离围护墙距离的增大而减小。坑内应力路径总体表现为平均压应力P减小，广义剪应力q减小，主应力轴偏转角口增大：坑外应力路径总体表现为P减小，q增大，口增大。最后归纳出基坑开挖过程中坑内与坑外的典型应力路径，以指导基坑工程实践设计分析和室内试验模拟。测定非饱和土水力参数的一步流动方法研究
摘要：详细介绍了改进的常流速联合测试系统，该系统增加了气泡冲刷和量测装置，能够冲刷试验过程中溢出陶土板的气泡并测量气泡的体积，进而对溢出水量进行修正，使测量值更加接近于真值。使用该系统对试样进行一步脱湿、吸湿流动试验，得出溢出水量随时问变化的关系曲线，利用HYDRUS-1D水分运移模型对该曲线进行拟合并得出相关参数。根据这些参数，反算得出试样脱湿段和吸湿段的土-水特征曲线和渗透函数并和实测数据进行对比。结果表明，该方法能很好的拟合实测溢出水量随时间变化的关系曲线，通过模型得出的土-水特征曲线和实测值比较接近，证实了该方法的可靠性。并且，与传统的测试方法相比，该方法能够节约大量的时间。因此，通过一步流动试验测定非饱和土-水力学参数的方法是可行的。软基中500kV输电桩板塔基现场试验与数值模拟
摘要：针对软弱淤泥地质条件下500kV输电线铁塔桩板基础型式，在对桩进行完整性检测后，又对整个桩板基础进行了现场堆载、上拔力学试验，同时监测板底压力与桩身钢筋计的受力状况以及大板4脚、基柱的位移变形。试验结果表明，桩板基础具有良好的抗压、抗拔性能，在抵御外载荷作用时，表现出良好的整体性，能够很好地满足工程的需要；通过ABAQUS建立计算模型，在模拟结果与试验数据基本一致的基础上，进一步验证了现场试验的结论，为模拟桩板基础其他受力工况提供了可靠的模型依据。压力分散型锚索内力变化规律试验研究
摘要：对压力分散型锚索的每个承载体单元采用了分级循环加载的方法，通过新的地质力学模型试验，研究压力分散型锚索各单元内力变化规律，并根据试验方法和压力分散型锚索锚固段的受力状态，导出了分级循环加载条件下接触面满足摩尔-库仑强度条件时的弹性理论解。试验结果表明，在软岩和粉土地质条件下，前者的注浆体应变和剪应力分布相对后者比较集中，加载过程中单元间影响相对较小；基于摩尔-库仑准则的弹性理论解可以较好地描述锚索注浆体在分级循环加载后的应变和剪应力分布规律。研究结果对正确分析压力分散型锚索加固作用机制和锚固工程设计具有较好的参考价值。心墙堆石坝渗透稳定可靠性分析的随机响应面法
摘要：将大规模渗流有限元计算与随机响应面法相结合，对双江口心墙堆石坝进行渗透稳定可靠性分析。在基于随机响应面法的可靠度分析框架内，堆石坝稳定渗流有限元计算过程和可靠度分析过程分开独立进行，通过对心墙渗透坡降较大区域的节点建立统一的渗透稳定功能函数，采用渗流有限元分析方法和随机响应面法，计算出该区域每个节点处的渗透破坏失效概率，并将最大失效概率作为心墙的失效概率。最后，分析了心墙渗透系数、覆盖层渗透系数、上游水位与心墙具有最大失效概率节点处渗透坡降的相关关系，以及心墙渗透系数和上游水位的变异性对心墙渗透破坏失效概率的影响。计算结果表明，随机响应面法3阶Hermite展开就能够保证良好的计算精度，且计算耗时较小；双江口堆石坝心墙具有最大失效概率节点处的渗透坡降与上游水位密切相关，而与心墙本身的渗透系数呈弱负相关关系，与覆盖层渗透系数的相关性不显著；随着上游水位变异性的增大，心墙失效概率急剧增大，而这种效应对于心墙渗透系数并不明显。研究成果为随机响应面法在实际工程中的应用奠定了一定的基础。节理岩体锚杆的综合变形分析
摘要：在总结国内外对节理岩体中锚杆加固机制的试验研究和理论探讨基础上，综合考虑锚杆的切向和轴向变形能力，建立节理锚固锚杆在剪切荷载作用下的变形模型，将节理锚固锚杆的变形区划分为弹性变形段和挤压破坏段，引入表征挤压破坏段长度的变量，对锚杆与岩体的相互作用机制进行理论分析，推导了剪切荷载与剪切位移和轴向荷载与轴向位移的关系。通过分析锚杆的屈服破坏形式，得到了确定挤压破坏段长度的方法。最后，通过算例分析了挤压破坏段长度与锚杆直径、岩体强度、锚固角度等参数的关系，得到了以下结论：（1）节理锚固锚杆抗剪作用的实质是锚杆调动岩体的抗压强度抵抗节理切向荷载。在抗压强度较高的硬岩中，挤压破坏段局限于节理面附近，锚杆影响范围小；而在抗压强度较低的软岩中，挤压破坏段较大，而且会产生较大的剪切变形，锚杆影响范围较大。（2）锚杆屈服破坏形式与岩质和锚杆直径有关。硬质岩体发生剪切屈服，而较软岩体中容易发生弯曲屈服；小直径锚杆一般直接剪切屈服，而大直径锚杆可能发生弯曲屈服。锚杆屈服破坏后出现塑性铰，挤压破坏段范围在节理一侧约为直径的1-2倍，继续增加剪切荷载，挤压破坏段长度不再增大。（3）随岩质的不同，锚杆锚固节理的最优锚固角变化较大。岩质较硬时，最优锚固角度较小，反之则较大。岩土塑性理论中功表达的近似性
摘要：对广义剪应力、广义剪应变的表达式作了说明，在给出其增量表达的同时，指出了在计算二者增量时可能产生的误解。在此基础上，分析比较由平均主应力、体积应变增量、广义剪应力、广义剪应变增量表述的功的增量以及由三向主应力与三向主应变增量表述的功的增量得出：两种表述在一般情况下并不一致。但在某些特殊情况下，例如等应力Lode角加载并满足应力全量Lode角与应变增量Lode角相等时，二者的表述一致。岩土塑性理论中塑性功增量存在与功的增量相同的问题，然而对于实际岩土材料，应力全量与塑性应变增量等Lode角的假定在一般情况下是不能满足的。因此在岩土塑性理论中，对于一般情况下的等应力Lode加载情况，用平均主应力、塑性体积应变增量、广义剪应力、塑性广义剪应变增量表述的塑性功增量也只是一种近似。防渗墙粗粒土槽孔泥皮的抗渗性试验研究
摘要：通过自制泥浆渗透试验仪，针对粗粒土地基防渗墙泥皮的渗透稳定性问题，开展了护壁泥皮抗渗性能的试验研究。结果表明，泥皮具有明显的截渗作用；不同压差作用下泥浆渗透形成的泥皮具有不同的抗渗特性，压差越大、泥皮越致密，抵抗渗透破坏的能力越强，泥皮的渗透性也就越小；反压渗水作用下泥皮的抗渗性能较正压渗水作用下的抗渗性能差；随着水力作用持续时间的增长，泥皮的结构发生变化，孔隙增大，流速逐渐增大，在较大水力梯度作用下会发生破坏；泥皮的临界水力梯度与其形成时压差作用大小有关，泥皮形成压差越大，正、反向渗水的临界水力梯度越大；反之，临界水力梯度越小。关于泥皮抗渗性能的深化认识，对于完善防渗墙设计与施工具有重要的意义。基于Drucker．Prager准则的岩石弹塑性损伤本构模型研究
摘要：大多数岩石材料软化本构模型在硬化函数中引入塑性内变量来表示材料的硬化／软化性质，但并不能反映岩石微裂隙损伤对材料力学性能的影响及单轴拉伸和压缩所表现的初始屈服强度而与屈服极限无的差异。基于D．P准则同时考虑塑性软化及损伤软化，建立岩石类材料的弹塑性本构关系及其数值算法。塑性屈服函数采用Borja等的应力张量的硬化／软化函数，反映塑性内变量及应力状态对硬化函数的影响；由于岩石损伤软化是微裂隙扩展所导致的体积膨胀引起的，因此，提出用体积应变表征岩石损伤变量的演化，并用回映隐式积分算法编制了岩石的弹塑性损伤本构程序。对单轴压缩及拉伸荷载作用下的岩石材料试验进行数值模拟，结果表明，所提出的岩石弹塑性损伤本构模型可以较好地符合岩石材料的力学特性。基坑开挖对下卧运营地铁既有箱体影响的实测及分析
摘要：天津西站交通枢纽西青道下沉隧道工程上跨于已运营天津地铁1号线区间既有箱体，其上跨段隧道底板距既有箱体顶板仅O．3m，需对其可能引起的既有隧道变形进行严格控制。设计中对运营线路有针对性地提出地基加固、分段开挖、及时堆载回压等施工方案及措施。通过对西青道下沉隧道下邻近既有地铁隧道的抗浮桩、三轴水泥搅拌桩施工和基坑开挖阶段的监测数据进行分析，研究了不同施工阶段的地铁箱体及轨道变形规律及特点。实测结果表明，在邻近既有地铁隧道处施工钻孔灌注桩可引起既有隧道下沉，基坑开挖可引起既有隧道上浮。分块开挖、分段压载并结合信息化施工可有效控制因开挖卸荷引起的既有隧道竖向位移及隧道箱体之间的差异变形。土体强度各向异性基坑的抗隆起稳定性分析
摘要：天然土体通常为非均质、各向异性土体，目前常用的基坑抗隆起计算方法多是针对均质各向同性土体的。采用非均质非线性各向异性岩石破坏准则，考虑土体原生各向异性，假定Prandtl破坏模式，采用地基承载力模式进行基坑的抗隆起稳定性分析。根据滑移线理论计算承载力，利用有限差分法结合边界条件编制出相关计算程序，并定义基坑抗隆起稳定性系数。研究表明，各向异性比的提高会降低安全系数；内摩擦角和插入比的增大可有效提高基坑的稳定性。矿山采动卸荷岩体力学参数劣化规律研究
摘要：矿山开采对采动影响区域内的围岩形成扰动，弱化岩体力学性质，其参数劣化规律是数值模拟与分析计算的主要问题之一。以铜坑矿92“矿体连续采矿顶板诱导崩落试验采场为对象，运用卸荷岩体力学理论，确立了开挖卸荷岩体力学参数计算模拟的计算流程。结合有限元数值模拟方法，建立了岩体卸荷等效模型，进行了6步连续卸荷的计算，得到了地下连续采矿顶板卸荷岩体力学参数的变化规律，并运用多项式实现了卸荷岩体力学参数与卸荷量变化值的函数拟合，获得了采动卸荷岩体力学参数的劣化规律。结果显示，卸荷第6步时，计算不收敛，表明此时顶板已经完全破坏而发生崩落；在卸荷过程中，岩体力学参数均呈逐渐弱化的趋势，其中内摩擦角、凝聚力和弹性模量随开挖卸荷的推进呈逐渐减小的趋势，最终的参数分别相当于初始值的55％、50％和50％，但泊松比呈逐渐增大的趋势，最终值相当于初始值的1．15倍。其结果说明了采动卸荷导致了岩体质量的劣化，卸荷岩体力学参数与卸荷量的函数为采动卸荷力学响应的动态分析提供了理论基础。
