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岩土力学 2017年第08期杂志 文档列表

岩土力学杂志基础理论与实验研究

川西崩坡积混合土循环荷载下非饱和动本构模型2157-2166

摘要：在川西地区，由砂砾石与黏土颗粒构成的混合土路基经常会发生沉降变形问题。对于交通荷载作用下土体中的累积变形，可通过建立循环荷载作用下的动本构模型进行描述。在边界面弹塑性理论的框架内，综合考虑崩坡积混合土非饱和状态和细颗粒含量两大主要影响因素，结合能比较真实描述非饱和土体湿陷性能的LC（10ading-collapse）屈服曲线，同时基于可移动映射中心的映射准则，采用经典的修正剑桥模型作为塑性势方程，构建了混合土的非饱和动本构模型，其参数可通过拟合或常规试验获得。通过与试验结果进行对比，该模型不仅可以较好地反映非饱和混合土在静载和循环荷载下的力学特性，而且能够真实地预测土体在加、卸载过程中的滞回特性。其结果可为川西混合土路基沉降变形预测提供理论依据。

岩土力学杂志简讯

2017年岩土工程西湖论坛：岩土工程测试技术（二号通知）2166-2166

摘要：随着我国基本建设工程的进一步推进，岩土工程测试面临着更严峻的挑战，对相关测试技术也有着更高的要求。为顺应国家、社会需求，探讨解决岩土工程测试技术面临的重大问题，组织召开“2017年岩土工程西湖论坛：岩土工程测试技术”学术会议。

岩土力学杂志基础理论与实验研究

黏性土中桩-土界面受力机制室内试验研究2167-2174

摘要：通过黏性土与不同表面粗糙度混凝土板的室内直剪试验，模拟预制桩的界面受力性态。利用微型硅压阻式传感器测定桩-土界面孔隙水压力和土压力的变化，定量分析表面粗糙度对界面抗剪强度参数、界面阻力-剪切位移曲线的影响。试验结果表明：桩-土界面孔隙水压力约占法向应力的10％，实际工程中应考虑；提出桩-土界面阻力的概念，界面阻力由黏性土与混凝土之间黏着力和摩擦力两部分构成，其中摩擦力为界面法向有效土压力与界面摩擦系数的乘积。随着混凝土表面粗糙度的增加，界面黏着力增大且逐渐接近黏土自身黏聚力。表面粗糙度对界面摩擦系数影响较小，但对界面阻力有一定影响，桩-土界面峰值阻力和剪切位移均随粗糙度的增加而增大。试验结果能够为桩基工程的设计、施工与检测提供参考依据。

爆炸荷载下不对称Y型裂纹扩展规律的试验研究2175-2181

摘要：采用爆炸加载透射式动焦散测试系统，研究了爆炸荷载下不对称Y型裂纹扩展的动态行为。试验结果表明：爆炸荷载下两相向运动裂纹在相遇前裂纹尖端奇异场相互影响，焦散斑扭曲，裂纹尖端应力场改变，相遇前沿偏离水平方向相向扩展，偏离角度逐渐增大，相遇后偏离角度逐渐减小并朝对方已有裂纹方向扩展；两分支裂纹相交于主裂纹，翼裂纹主要从与入射应力波夹角较小和长度较长的分支裂纹起裂，沿周向最大拉应力垂直方向扩展；入射应力波夹角较小和长度较长的分支裂纹对入射应力波夹角较大和长度较短的分支裂纹扩展及其尖端应力强度因子有抑制作用；分支裂纹尖端动态应力强度因子均值随分支裂纹与应力波夹角增大而减小，分支翼裂纹扩展速度呈现振荡式变化规律。研究结果为实际工程中分析相互贯通裂纹的扩展规律提供了可靠依据。

基于曲线滑裂面的挡墙主动土压力分析2182-2188

摘要：土体滑裂面形状对挡土墙主动土压力有重要影响。以无黏性填土挡墙为研究对象，假设在考虑土拱效应时，极限状态下墙后土体的滑裂面为曲线，基于水平微分单元法推导出平动模式下挡土墙主动土压力的分布。首先将计算与模型试验结果及已有理论研究成果进行对比分析，验证了方法的可靠性；其次，研究土体内摩擦角和墙-土摩擦角对主动土压力分布、合力大小和作用点高度的影响。结果表明：基于曲线滑裂面假设得到的滑动楔体范围略大于采用直线滑裂面的假设；对于不同高度的挡土墙，建议的计算结果与模型试验结果更为符合；对于不同的土体内摩擦角和墙-土摩擦角，土压力的分布形式和合力作用点与Paik解较为接近，但合力略大于Paik解。

蚀变花岗片麻岩破坏过程中声发射事件的演化规律2189-2197

摘要：通过单轴压缩条件下的声发射试验，分析了蚀变花岗片麻岩破坏过程中声发射事件的演化规律，研究发现：对于多数试件，高能级声发射事件的首次出现可作为岩石处于高应力水平的标志，中能级声发射事件在试件空间内形成贯通分布可作为岩石应力水平进一步上升的标志，最后贯通区出现高能级声发射事件可作为岩石破坏的前兆现象；发生脆性破坏的试件，不会出现中能级声发射事件在试件空间内形成贯通分布的现象；对于含弱区的试件，首个高能级声发射事件会出现于低应力水平，此时岩石内声发射事件呈条带状密集分布于高能级声发射事件周围，其他区域的声发射事件少、能级低。以上研究为利用声发射信息识别岩石应力水平及评价岩石稳定性提供了试验依据。

岩土力学杂志简讯

“第二届全国非饱和土与特殊土力学及工程学术研讨会”在兰州召开2197-2197

摘要：由中国土木工程学会土力学及岩土工程分会非饱和土与特殊土专业委员会主办、兰州理工大学等单位承办的“第二届全国非饱和土与特殊土力学及工程学术研讨会”于2017年7月24-26日在兰州召开，来自全国的118个单位的610多名代表出席了会议，兰州理工大学副校长俞树荣教授、中国土木工程学会土力学及岩土工程分会副理事长谢永利教授、中国力学学会理事孔令伟研究员和非饱和土与特殊土专委会主任委员陈正汉教授在开幕式上致辞。

岩土力学杂志基础理论与实验研究

颗粒形状对不良级配碎石集料剪切特性的影响2198-2202

摘要：碎石颗粒的形状对于集料的整体剪切性能有很大的影响，而现有的研究缺乏对于不规则块体颗粒形状的定量评价指标。利用离散元软件PFC2D（Particle flow code，2D）研究，提出了不规则块体的生成方法，建立了平面双轴剪切试验条件，通过对比室内试验结果完成了对模型的验证以及细观参数的选择。通过对块体进行分割后得到的多边形相邻顶角的差值进行分析，改进了棱角度指数的概念，在此基础上分析了颗粒形状对于级配不良的碎石集料的力学性质的影响，研究结果表明：棱角度指数受划分边界数的影响较大，随着划分密度的增加，棱角度指数不断减小并趋于稳定；随着轴向应变的增加，碎石集料的剪应力呈现出明显的非线性增加，曲线的形态受颗粒形状影响较大，除球形颗粒外，其他形状颗粒集料均呈现出应变硬化的特性。在棱角度指数较低时，抗剪强度和内摩擦角缓慢增加，而当棱角度较大时，抗剪强度指标则增加较快，可以通过幂函数进行拟合。

冻融循环作用下板岩弹性参数及单轴抗压强度研究2203-2212

摘要：为揭示冻融循环作用对板岩弹性参数及单轴抗压强度的影响，采用DX-40型低温数控箱、DNS100微型控制电子万能试验机进行7种层理倾角（β）、6种冻融循环次数的单轴压缩试验，对其5个弹性参数、单轴抗压强度及破坏类型的变化规律进行分析。试验结果表明：板岩弹性模量、剪切模量和单轴抗压强度随冻融循环次数增加呈指数下降趋势，泊松比随冻融循环次数增加呈线性增加趋势；板岩单轴抗压强度随层理倾角增加呈先减后增的变化趋势；冻融循环作用下板岩破坏类型有3种：当0°≤β≤26．6°时，沿与竖直轴线呈一定角度方向发生剪切破坏；当26．6°≤β≤83．0°时，沿层理面发生剪切破坏：当83．0°≤β≤90°时，沿垂直方向发生劈裂破坏。在Jaeger单弱面理论的基础上，建立了以冻融循环次数和层理倾角为控制变量的板岩单轴抗压强度预测模型，并通过试验数据验证了模型的合理性，表明该模型能较好地描述冻融循环次数和层理倾角对冻融板岩单轴抗压强度的影响。

渗透水压作用下完整砂岩剪切-渗流耦合试验研究2213-2220

摘要：利用自主研发的煤岩剪切-渗流耦合试验装置，开展了渗透水压作用下完整砂岩试件剪切-渗流耦合特征试验研究。结果表明：（1）在恒定渗透水压情况下，法向应力越大，砂岩的抗剪强度越高，法向变形则越小，砂岩的剪切变形过程可分为3个阶段：剪切变形的线性增长阶段、非稳定破裂发展阶段和剪断后的摩擦滑移阶段；（2）在恒定渗透水压情况下，法向应力越小，法向和剪切变形量越大，剪切断面的起伏程度越大，表面次生裂纹发育越明显、发育范围越宽，砂岩的破坏程度越严重；（3）在整个剪切过程中，剪应力出现几次明显的应力降，首次应力降出现在线弹性变化末期，同时伴有水流流出，说明首次应力降是第一条宏观贯通的裂纹所致，且法向应力越大，裂隙越窄，导水能力越差。

一个与弹性应变能相协调的脆性横观各向同性材料破坏准则2221-2226

摘要：岩土材料广泛存在于自然界中，在重力沉积作用下表现出明显的横观各向同性。为了更好地研究横观各向同性材料的破坏机制，基于Christensen提出的破坏准则应与弹性应变能函数相协调的思想，推导了横观各向同性材料的弹性应变能，通过应变能的分解和整理，分析了应变能中各项所表示的物理意义，确定了级数展开的基，从而使得应变能函数和材料破坏准则在形式上具有一致性，最终提出了-个适用于脆性横观各向同性材料的破坏准则。该准则由5项能够与弹性应变能相协调的部分组成，仅包含5个独立且物理力学意义清晰的参数。基于常规试验给出了5个独立参数的确定方案。通过与Tsai-Wu准则及已发表的多组试验数据的对比，验证了准则的正确性。

回填软土中管道上拔试验及上浮承载力研究2227-2233

摘要：研发了一套足尺浅埋管道上拔试验装置，针对不同软土强度、管道埋深和加载方式的情况，较系统地研究了上拔过程中管-土相互作用、管周软土破坏模式、上浮承载力及其影响因素。试验结果表明：在管道上拔过程中，回填软土的变形主要由土块相对位置调整及块间间隙水的排出产生，这与均质软土中变形主要由固结导致明显不同；埋深管径比H／D=1时，回填软土的破坏模式接近流动破坏，远小于规范建议的H／D≥3；日／D≥1时，建议采用Palmer方法计算长期荷载作用下回填软土的极限上浮承载力；H／D越大，则回填软土中管道的上浮承载力也越大；在其他条件一定时，回填软土中管道的上浮承载力基本随抗剪强度呈线性增长，由于地基固结速度明显较均质软土快，设计时可适当考虑土体强度恢复的影响。

土工格栅横肋对加筋砾石强度与变形特性的影响2234-2240

摘要：土工格栅广泛应用于各类加筋土结构工程实践，在这些实际的加筋土结构中，加筋土体一般处于平面应变状态。为了更详尽地描述平面应变状态下土工格栅加筋土的复合力学性状，加深对土工格栅加筋机制的认识，通过以砾石和具有不同横肋数量的土工格栅为研究对象，进行大型双轴压缩试验，探究了平面应变状态下土工格栅横肋对加筋土强度和变形特性的影响。试验结果表明：土工格栅显著提高了加筋土试样的最大轴向应力，最大轴向应力随土工格栅横肋数量的增加而增大；基于数字图像相关（DIC）技术，获得了同一围压下未加筋土和各加筋土试样土颗粒的位移和旋转情况，直观地展现了土工格栅的加筋效果；加筋土试样中土工格栅在双轴压缩荷载作用下的纵向拉伸应变分布规律呈现中部最大、朝格栅试样两端递减的规律；在相同轴向应变条件下，上层格栅的拉伸应变略大于下层格栅的拉伸应变；在相同轴向应力作用下，土工格栅的纵向拉伸应变随横肋数量的增加而减小。

盐穴储气库泥岩夹层渗透性测试新方法2241-2248

摘要：金坛盐穴储气库现场压井试验发现某泥岩夹层密封性欠佳，可能影响储气库运行的密闭性，钻井取芯情况表明，该夹层易破碎，难以开展系统的渗透性测试试验。针对该问题，提出了一种测试易碎泥岩夹层渗透率的新方法，将泥岩夹层岩芯浇筑在环氧树脂中，通过切割打磨等工序制备出符合渗透试验要求的标准试样。为了观测泥岩夹层岩芯与环氧树脂的胶结情况，对人工合成试样进行了镀金电镜扫描试验，发现交界面孔隙较岩石孔隙小、胶结良好，说明夹层岩芯是人工合成试样中的主要渗透通道。利用稳态法对人工合成试样进行渗透率测试，测试结果与其他学者的测试结果吻合，证实了该方法的可靠性。同时开展了理论分析，结果表明，浇筑式方法测得的渗透率与理论结果相符，从理论上进一步证实了其可行性。文中所述的泥岩夹层渗透性测试方法，对测试不规则破碎岩芯的渗透率具有一定参考意义。

大型堆积体边坡基-覆界面及坡面动态响应特性试验研究2249-2260

摘要：地震动力作用下堆积体边坡的变形破坏受多种因素影响，为研究基-覆界面及坡面倾角对松散堆积体边坡的动力响应影响，通过室内物理模型试验，模拟了水平向振动荷载作用下包含不同倾角的基-覆界面和坡面的堆积体边坡的变形破坏过程。试验结果表明，堆积体边坡的破坏模式由基-覆界面及坡面倾角共同控制，当基-覆界面倾角在一定范围内（〈15°）时边坡只发生浅表部局部滑塌破坏，不会发生沿基-覆界面的整体下滑；随着基-覆界面倾角的增大，边坡破坏形式由局部滑塌逐渐转变为以整体下滑为主；坡面坡度控制着边坡局部滑塌的范围。

多级边坡施工效应的模型试验研究2261-2269

摘要：根据边坡施工后坡体位移的相对变化趋势，给出了边坡开挖松弛区和预压区的明确定义，将开挖松弛区和预压区统称为坡体影响区，并通过大型模型试验模拟了多级边坡的施工过程，提出了影响区重叠效应的概念。若下级边坡的开挖松弛区（或预压区）与上级边坡的预压区发生重叠，那么会对上级边坡重叠区域的岩土体产生松弛（或加固）作用，从而影响该重叠区域支挡结构的受力情况，重叠范围越大影响越大；对于重叠区范围之外的支挡结构，其受力不受影响，影响区重叠效应是支挡结构受力发生变化的根本原因。

滨海咸水储层微纳米颗粒形貌特征对其运移行为的影响2270-2278

摘要：通过一维水平砂柱试验，结合多孔介质传质理论，从孔隙尺度探索含水层中微纳米颗粒形貌特征与其释放、运移、沉积过程的内在关联，揭示颗粒重组的力学诱导机制。研究结果表明，在渗流溶液水动力作用与物化性质相同，并且含水介质机械组成相近的条件下，球形硅微粉释放率最高，试验过程中累计释放颗粒质量达93．74mg；咸水层原砂释放率最低，仪为0．62％。依据试验结果，利用双沉积位动力学模型进行反演，计算得到咸水层原砂在受运移距离控制点位沉积系数最大，高于人工制备砂样2个量级。结合电镜扫描与颗粒表面（电位测试结果，基于颗粒受力平衡分析，渗流剪切应力与颗粒法向截面面积成正比；同时伴随微纳米颗粒形貌、构成的变化，扩散双电层排斥力存在显著差异。因此，球状硅微粉颗粒通常以单体形式脱离多孔介质表面；片状次生黏土矿物颗粒多以大体积粒团形式释放，出现再次沉积或被孔喉捕获的机率提高。

锚固方式对节理岩体剪切性能影响试验研究2279-2285

摘要：分别采用预制混凝土块、45号钢螺杆、矿用化学浆液来模拟围岩、锚杆及锚固剂进行节理岩体室内剪切试验，研究在无锚、端锚和全锚3种情况下节理岩体抗剪特性及锚杆受力变形特征。研究结果表明：在不同锚固方式下节理岩体的剪力-位移曲线有显著的差异，无锚试件表现为脆性特征；端锚试件在调动锚杆抗剪强度时会有一剪力小幅下降的转折点，全锚试件与节理匹配性较好，可以承受更大的剪力；对于加锚试件，无论是端锚还是全锚锚杆，根据锚杆变形特点，均可分为拉伸区、剪拉区和压缩区。锚杆在剪力和拉力综合作用下破坏时即发生在剪拉区。锚固方式不同，剪切试验过程中锚杆轴力分布也不同，全锚锚杆主要分布于节理面附近，随着与节理距离增加，轴力迅速衰减。端锚锚杆轴力分布则相对均匀。