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期刊信息/Journal information
岩土力学
中国科学院武汉岩土力学研究所
岩土力学

中国科学院武汉岩土力学研究所

白世伟

月刊

1000-7598

ytlx@whrsm.ac.cn

027-87198484

430071

湖北省武汉市小洪山中科院武汉岩土力学研究所

岩土力学/Journal Rock and Soil MechanicsCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是全国中文核心期刊、美国《工程索引》（EI）收录期刊，同时也是中国科学引文数据库、中国科技论文统计源期刊，且为《中国期刊网》、《中国学术期刊（光盘版）》、《万方数据库》、重庆维普全文收录，欢迎读者通过期刊网查阅本刊内容。本刊主要报道岩土力学与工程研究和工程获得的新理论、新成果、新方法。
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    中国大规模盐穴储氢需求与挑战

    杨春和王贵宾施锡林朱施杰...
    1-19页
    查看更多>>摘要：氢能是来源广泛且低碳清洁的能源,大力发展氢能产业是实现双碳目标和应对全球能源转型的重要举措.在氢能"制备-储存-运输-应用"全产业链中,储氢难问题长期制约着氢能产业高质量发展.盐穴储氢具有成本低、规模大、安全性高和储氢纯度高等突出优势,是未来氢能大规模储备的重要发展方向,也是我国能源低碳转型的重大战略需求.综合调研了我国制氢产业和氢能消费现状,分析了我国盐穴储氢的需求.调研了国外利用盐穴储存天然气和氢气的技术及工程现状,总结了我国盐穴储气库发展和建设历程.对比了利用盐穴储存天然气、氦气、压缩空气和氢气的异同点,提出我国盐穴储氢面临三大科技挑战:层状盐岩氢气渗透与生化反应、盐穴储氢库井筒完整性管控、储氢库群灾变孕育与防控.研究成果明确了我国氢气储备需求的快速增长趋势和大规模盐穴储氢的重点攻关方向.

    盐穴储氢层状盐岩氢岩反应井筒完整性库群灾变

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    地下洞室变形破坏物理模拟的力学相似畸变映射原理与实例分析

    江权刘强
    20-37页
    查看更多>>摘要：相似物理模拟是研究地下工程变形破坏问题的重要手段,然而经典相似理论关于相似模型与工程原型之间的几何相似比和材料力学参数相似比的相互约束,导致室内物理相似模型尺寸和材料力学参数一直面临难以完全满足相似准则的困局,从而产生力学畸变和模拟试验结果解译困难.为此,提出了地下洞室变形破坏物理模拟的力学相似畸变映射处理方法,引进畸变系数和映射系数,通过耦合解析法或数值法来映射畸变效应,实现地下洞室物理模拟结果对原型力学行为的定量解译;以圆形隧洞为工程原型,采用水泥基3D打印隧洞物理模型进行相似物理超载试验,基于提出的耦合力学相似畸变法与解析法对物理模拟结果进行了定量分析和对比验证;以某水电站地下洞室群为研究原型,通过砂岩3D打印洞室群物理模型的超载试验获得洞室破坏的变形值,采用耦合力学相似畸变法与数值方法对物理模拟结果进行定量分析.实例分析结果表明,在物理相似模拟中几何相似比和力学相似比不满足经典相似准则条件下,该方法可实现圆形隧洞或复杂洞室群原型的相似物理模拟结果的定量映射分析,对非恒定相似比的地下洞室物理模拟畸变分析具有普适性.

    相似理论物理模拟地下洞室力学相似畸变变形破坏

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    基于冲能吸能平衡效应的冲击地压巷道分级支护研究

    高明仕俞鑫徐东贺永亮...
    38-48页
    查看更多>>摘要：冲击地压是煤炭开采过程中发生的一种动力灾害,主要是由积聚在煤岩中的弹性变形能突然急剧释放造成的,约90％发生在巷道中.巷道冲击破坏不仅与冲击能量直接相关,还与冲击距离远近紧密相关,提出能距比的概念,即冲击震源释放能量与其至巷道距离的比值.根据冲击地压动静载叠加机制和冲能吸能平衡理论,综合考虑冲击震源能距比量级、巷道破坏程度、支护构件吸能、弱结构吸能等特性,建立了巷道围岩冲击矿震稳定性控制模型,分析了冲能、吸能的构成和计算过程,搭建了冲击地压能级与巷道支护强度之间的对应关系,确定了"四高锚网+"为主导技术的煤矿巷道防冲抗震支护体系.根据能距比量级大小,将冲击地压巷道支护安全可靠性分为P1～P4级别,分级对应采取不同支护强度的"四高锚网+"组合支护技术."四高"锚网支护可对应能距比为102量级的无冲击巷道,"四高锚网+1"(O型钢棚、吸能防冲单元架、围岩弱结构)对应能距比为103量级的冲击地压,"四高锚网+2"对应能距比为104量级的冲击地压,"四高锚网+3"对应能距比为105量级的冲击地压,106及以上量级的冲击危险必须停产、撤人远场处理.结合工程实例进行了巷道防冲支护方案和参数设计,初步验证了理论研究成果的可行性和实用性.研究成果可为我国煤矿冲击地压巷道支护理论研究和工程实践提供一定的参考指导.

    冲击地压巷道围岩控制冲能吸能平衡能距比分级支护

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    热-力耦合作用下垃圾土体积变形特性和模型研究

    李玉萍陈嘉瑞施建勇樊宝云...
    49-58,67页
    查看更多>>摘要：城市生活垃圾填埋场因有机质降解产热导致其内部温度长期高于环境温度,引发工程运维问题.垃圾土温控三轴试验结果发现,温度变化引起的垃圾土体积应变与应力水平有关,且弹性体积应变占比较大,影响以塑性体积应变为硬化参数的弹塑性本构模型研究.在前期试验基础上,采用GDS温控应力路径三轴仪,研究了排水条件下温度对垃圾土中黏土体积变形特性和压缩特性的影响,并与相同条件下垃圾土体积变形特性进行比较,揭示了温度变化对垃圾土体积变形特性的影响机制.基于垃圾土温控三轴试验结果,推导了垃圾土热弹塑性压缩指数λT和热弹性压缩指数κT的确定方法;采用等效应力原则,假设温度变化引起的弹塑性体积应变等于某一等效应力增量引起的弹塑性体积应变,建立了垃圾土在热-力耦合作用下的体变计算模型,并对模型进行了验证分析.研究结果表明,孔隙比是影响垃圾土温度体积应变的主要因素:垃圾土的λT和κT随初始固结应力的增加而减小,比黏土高一个数量级;选取常温下相应固结应力水平的回弹指数κ和压缩指数λ比例值(κ/λ)能够较好地模拟热-力耦合作用下垃圾土的体积变形特性.

    垃圾土热-力耦合作用体积变形弹性体积应变塑性体积应变

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    CO2-水作用对层状页岩拉伸破坏影响的微观损伤研究

    杜布戈张广清周大伟屈乐...
    59-67页
    查看更多>>摘要：CO2压裂页岩储层时CO2-水作用损伤页岩微观结构,改变拉伸破坏特征与裂缝扩展模式.为研究CO2-水影响层状页岩拉伸破坏的微观损伤原因,设计了矿物含量测定、扫描电镜观察与巴西劈裂试验,对CO2-水作用前后龙马溪与长7段页岩试件的微观损伤、破坏特征与裂缝扩展进行研究.结果表明:CO2-水对层理的微观损伤作用较基质显著,层理黏土矿物脱水而体积减小,有机质被萃取收缩,纹层内产生沿层理分布的大尺寸(长度为10～30μm,开度为1～5pm)微裂缝,基质碳酸盐、长石等矿物被溶蚀,产生随机分布的小尺寸(长度小于1μm,开度小于0.5 µm)微裂纹;CO2-水作用后页岩抗拉强度降低且各向异性增强,破坏模式变为拉剪混合破坏,垂直层理加载试件的剪切作用更强:CO2-水作用后层理对裂缝扩展的影响更大,垂直层理加载裂缝延伸被层理限制,裂缝沿层理方向水平扩展,平行加载裂缝扩展轨迹受层理约束,裂缝仅在层理扩展.

    CO2-水作用页岩拉伸破坏层理数字图像相关

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    多层互剪搅拌桩工法的工艺因素模型试验研究

    葛春巍刘钟余桃喜兰伟...
    68-76页
    查看更多>>摘要：采用模型试验方法,对多层互剪搅拌桩工法(contra-rotational shear deep soil mixing,简称CS-DSM工法)的工艺因素进行了试验研究,探索了水泥掺量、单位桩长搅拌次数T、单位体积搅拌能量E以及内外钻杆转速比RN等工艺因素对搅拌桩均匀性与强度UCS的影响.模型试验研究发现,通过多层互剪搅拌能够根除地表冒浆、防止糊钻抱钻、提高固化材料利用率.18组模型试验结果阐明搅拌桩在T-E-UCS之间存在固有关联,并揭示出机械参数、输出能量与桩身强度之间的本质关系.提供的计算方法可以定性指导选取合理的工艺参数,实现桩身设计强度目标.作为重要工艺因素,内外钻杆转速比RN与桩身强度试验曲线存在极值点,建议在工程中将1.80～2.20作为获取桩身峰值强度的最优RN值域.CS-DSM工法应用的系列研究结果为高质量搅拌桩工艺控制原则和质量保障体系提供了试验依据.

    多层互剪搅拌桩技术搅拌次数搅拌能量内外钻杆转速比CS-DSM工法

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    可液化场地桩基震后水平变形预测模型研究

    吴小锋张笛李星汪玉冰...
    77-86页
    查看更多>>摘要：近海海域实测数据显示,风机主要承受大幅值、长历时的水平向环境荷载.在服役周期内,位于高烈度区域内的近海风机遭受地震作用的概率极大.这些持续性的、量值巨大的初始水平环境荷载对风机的地震响应所产生的影响尚不清晰,目前相关研究多基于数值模拟方法.以福建海域某拟建近海风电场为对象,利用ZJU-400超重力振动台,开展了嵌岩桩单桩基础在砂土中的超重力物理模型试验,揭示了初始水平荷载与地震动荷载耦合作用下的桩身弯矩和位移响应.此外,引入超孔压参数来表征耦合荷载作用下的桩-土弱化效应,建立了能反映不同超孔压比下的大直径单桩基础桩身土反力-桩-土水平位移曲线模型.结合非线性Winkler地基梁理论框架,所构建的预测模型可以较有效地预测近海风机嵌岩单桩在初始水平荷载作用下的震后弯矩及位移分布.

    近海风机初始水平荷载效应动力p-y曲线超重力振动台

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    土工格栅加筋橡胶碎石动力特性试验研究

    蔡永明王志杰齐逸飞杨广庆...
    87-96,107页
    查看更多>>摘要：土工格栅加筋是提升橡胶碎石混合料承载能力的重要方式.为探究土工格栅加筋橡胶碎石复合体动力特性及其作用机制,基于分级循环荷载作用下大型三轴试验,对3种代表性橡胶掺量碎石混合料进行不同层数土工格栅加筋,分析其累积塑性应变、滞回曲线发展演化规律,对比动弹性模量、阻尼比等动力特性关键参数,探讨耦合作用影响机制.研究结果表明:同级动应力作用下土工格栅加筋可减缓累积塑性应变的增大,随着加筋层数的增多,加筋效果更为明显;橡胶掺量增加可提升试样延性,但导致承载能大幅降低,不利于筋材加筋效果的发挥;滞回曲线形态主要取决于橡胶掺量,随着橡胶掺量增加,其形态更加饱满、倾斜,其排列更加稀疏;土工格栅加筋可提升复合体动弹性模量,并随筋材层数增多呈现出明显增长阶段;橡胶掺量对阻尼比初始值以及变化趋势产生主要影响.

    土工格栅橡胶碎石加筋层数动力特性大型三轴试验

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    非挤土嵌岩预应力高强度混凝土管桩的桩端承载性能研究

    凌造唐孟雄胡贺松刘春林...
    97-107页
    查看更多>>摘要：施工装备和工艺的不断创新使得非挤土嵌岩预应力高强度混凝土(prestressed high-strength concrete,简称PHC)管桩逐渐得到推广和应用.为揭示嵌入中微风化岩PHC管桩的桩端承载机制,以随钻跟管工法桩为背景,基于泥质粉砂岩地区5组桩径为500 mm的PHC管桩桩端现场静载破坏性试验,分析了不同条件下嵌岩PHC管桩的桩端承载性能及宏观破坏模式,并提出桩端承载力计算方法.试验表明:对于采用敞口桩靴的PHC管桩,未封底时,敞口桩靴削弱了PHC管桩桩端承载性能,呈现刺入岩基的破坏,极限荷载下桩端沉降为11～15 mm;混凝土封底后,显著提高了桩端承载性能,极限承载力较非封底时提升340％,封底混凝土和桩靴的桩端阻力分担比分别为78％和22％,桩端呈整体剪切破坏.基于Hoek-Brown强度准则,提出了嵌岩PHC管桩桩端承力简化计算方法,计算精度得到了试验验证,可供非挤土嵌岩PHC管桩的设计与施工参考.

    预应力高强度混凝土管桩(PHC管桩)嵌岩桩桩端静载试验承载性能

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    石灰粉煤灰固化石油污染土的渗透特性及其工程再利用探讨

    李敏李辉于禾苗赵博华...
    108-116页
    查看更多>>摘要：固化改性污染土的渗透性是推进污染土工程再利用需关注的指标之一.借助GDS环境土柔性壁渗透测试仪,优选兼具吸附与固化作用的石灰粉煤灰作为固化材料,以围压、渗透压、污染强度为变量参数,以固化前后石油污染土的渗透系数及土中残余含油量为指标,结合X射线衍射和扫描电镜,厘清渗透性演变及污染物迁移扩散规律,并以此探讨固化石油污染土的工程再利用性.研究结果表明:固化产物对石油分子的吸附作用弱化了石油斥水性,增加了渗透的有效通道,固化石油污染土的渗透系数较未固化石油污染的提高了两个数量级;土体干密度增大会增强对石油的吸附截流作用,围压、渗透压及污染水平的增大会增强土颗粒间相互作用,均引起石油污染土及固化石油污染土渗透性降低.固化作用可有效控制渗透作用下石油污染物的迁移扩散,各部位的残余含油量均非常接近于初始含油量,避免了渗透污染风险.结合石灰粉煤灰固化石油污染土力学特性(抗压强度为1 280.10 kPa,抗剪强度为388.88 kPa)、渗透性(渗透系数为4.28×10-6～7.39×10-6cm/s)及迁移控制性(波动率为0.30％～4.90％),石灰粉煤灰固化石油污染土可考虑用于有防渗要求的路基类填筑材料进行工程再利用.

    石油污染土固化稳定工程再利用渗透性石灰粉煤灰

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