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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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    我国盐穴地下储库建设的挑战与对策研究——从"金坛模式"到"XX模式"

    李银平马洪岭施锡林杨春和...
    2859-2869页
    查看更多>>摘要：我国盐穴地下储库建设起源于江苏金坛盐矿并获得成功,初步构建了我国盐穴储库建设首个技术标准体系.但是,我国各地盐矿的品位、埋深、矿层厚度和夹层特性等地质条件与金坛盐矿相差甚远,盐穴储库建设面临诸多挑战,不能照搬"金坛模式".着眼于盐穴储库地质设计、造腔工程、注气排卤方案等方面,首先总结盐穴储库建库的"欧美模式",以及基本上借鉴"欧美模式"发展形成的我国"金坛模式"的基本特征,然后结合我国已开展和正在开展的其他多座盐矿的盐穴储库建设的研究和工程实践,提出几种基于"一地一议、因矿制宜"原则的典型盐穴储库建库的"XX模式"."XX模式"意味着是不同于金坛模式并有极大突破和变革的新型建库模式,是应对我国各地盐矿地质复杂性所带来挑战的技术方案和新思路.最后,对于下一步应对盐矿复杂地质条件带来的挑战需要突破和创新的关键理论和技术进行了展望.

    盐穴地下储库地质设计水溶造腔注气排卤沉渣空隙

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    《岩土力学》2023年第11期被EI收录论文(27篇,收录率100％)

    2869,2878页
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    动水作用下岩体裂隙中颗粒运动规律的试验研究

    崔溦裴介渲江志安
    2870-2878页
    查看更多>>摘要：动水作用下岩体裂隙中的颗粒运动是引起渗透破坏的常见原因.针对天然岩石裂隙的随机性与隐蔽性,采用三维Weierstrass-Mandelbrot分形函数构建随机裂隙通道,并采用3D打印方法获得透明裂隙模型实体,使用微流体控制仪开展动水作用下颗粒在裂隙中的运动试验,分析裂隙粗糙程度、颗粒粒径与裂隙开度的比值(简称粒径隙宽比)、渗流水压力对颗粒在裂隙中起动、运移的影响规律,进而推断岩体裂隙发生渗透破坏的可能性.研究结果表明:颗粒在岩石裂隙中的运动规律与裂隙粗糙程度、水压力、颗粒粒径隙宽比3个因素有关.裂隙粗糙程度越大,或颗粒粒径隙宽比越大,颗粒越不容易开始运动,即裂隙发生渗透破坏的可能性越低.同时,水压力是颗粒运动的主导因素,颗粒粒径隙宽比对颗粒运动的影响与水压力有关.存在一特定水压力临界值,未达到该水压力时,颗粒粒径隙宽比对平均运动速度的影响不明显,超过该水压力后,影响程度显著增大,且该临界水压力值的大小与裂隙粗糙程度有关,裂隙越粗糙,临界水压力越大.

    岩体裂隙颗粒运动动水压力分形维数室内试验

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    带压环境下泥浆-泡沫组合改良级配不良砂剪切特性研究

    王树英钟嘉政倪准林郑响凑...
    2879-2888页
    查看更多>>摘要：盾构穿越富水砂性地层时易出现排渣不畅或喷涌等风险,仅采用泡沫改良往往无法有效改善级配不良渣土的流动性与抗渗性,归因于泡沫易消散和流失,故须引入膨润土泥浆进行组合改良.正确认识土舱压力环境泥浆-泡沫组合改良级配不良砂土的剪切大变形行为有助于优化满足盾构安全掘进的渣土组合改良方案.因此,开展了泥浆-泡沫组合改良级配不良砂土的加压十字板剪切试验,研究结果表明:在土舱压力环境下,组合改良砂土的初始孔隙比和饱和度随泥浆注入比(bentonite injection ratio,简称BIR)增加而增大,有效应力降低,进而导致峰值强度和残余强度降低;然而剪切强度的剪切率相关性和有效内摩擦角对BIR的敏感性较弱;BIR增加还使大变形后改良砂土的屈服应力有所降低.此外,对比常压下流动性相似的3类不同改良砂土带压剪切大变形行为,表明带压环境下提高BIR或泡沫注入比(foam injection ratio,简称FIR)均可提高孔隙比且减小有效应力,但相较于纯泡沫改良砂土,组合改良砂土具有更低的有效应力和剪切强度.该类级配不良砂土的合适组合改良参数为FIR=20％、BIR=10％～15％.最后,细观成像结果揭示了膨润土对改良砂土剪切强度的双重削弱作用:①吸附砂土颗粒表面,降低颗粒间摩擦力;②延缓泡沫衰变,使得小粒径气泡较均匀分布于孔隙中,进而有效削弱土骨架强度.

    泥浆-泡沫组合改良砂土泥浆注入比加压十字板剪切试验剪切强度特性强度削弱机制

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    基于孔压静力触探试验测试数据的原位固结系数物理信息神经网络反演方法

    李林左林龙胡涛涛宋博恺...
    2889-2899页
    查看更多>>摘要：固结系数是软基沉降计算和稳定性分析的关键参数,现有固结系数原位测试方法存在耗时长且精度低的缺点.根据孔压静力触探试验(piezocone penetration test,简称CPTU)贯入机制与锥肩超孔隙水压力消散模式,采用圆孔扩张理论和轴对称固结方程描述CPTU锥肩超孔隙水压力的形成、发展和消散过程,利用神经网络自动微分功能将轴对称固结方程嵌入深度神经网络,通过物理方程损失函数、边界条件损失函数和初始条件损失函数形成神经网络的物理信息约束,同时将CPTU孔压测试数据作为数据驱动项,以最小化超孔隙水压力损失函数为优化目标,建立了 CPTU孔压测试数据反演场地原位固结系数的物理信息神经网络(physics-informed neural networks,简称PINNs)模型.通过已有离心模型试验数据反演验证了 PINNs漠型反演场地原位固结系数的有效性,并利用CPTU孔压测试数据分析了 PINNs模型反演原位固结系数的鲁棒性.结果表明:提出的PINNs模型能够有效利用CPTU孔压测试数据快速准确地反演场地原位固结系数;由于模型融入了物理机制约束,所需训练数据量少,且对有噪声的孔压测试数据具有较强的鲁棒性和泛化性能,为准确、快速可靠测试场地原位固结系数提供了有效途径.

    原位固结系数静力触探孔压测试数据固结方程物理信息神经网络参数反演

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    饱和黏弹性孔隙介质中压缩波的频散与衰减

    师文佳丛琳杨多兴
    2900-2906页
    查看更多>>摘要：波的频散现象及其成因是岩石物理学与孔隙介质声学研究的一个热点.基于Biot理论与Darcy-Brinkman定律,提出了 Maxwell-Brinkman与Kelvin-Brinkman黏弹性孔隙介质力学模型,建立了压缩波的频散关系,揭示了波的频散与衰减规律,分析了应力松弛与蠕变对波的传播速度与逆品质因子的影响.低频情况下,Kelvin-Brinkman模型与Darcy-Brinkman-Biot模型预测的压缩波的频散及其衰减一致.高频情况下,Maxwell-Brinkman模型与Darcy-Brinkman-Biot模型预测的压缩波的频散及其衰减一致.结合墨西哥湾的试验数据,验证了物理模型的可靠性.通过参数敏感性分析,探讨了基于实测数据优化介质参数的方法.

    Biot理论Darcy-Brinkman定律孔隙介质黏弹性频散品质因子

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    基于压敏胶片的法向应力作用下砂岩节理的接触特征研究

    龚耕潘佳赵立春熊峰...
    2907-2918,2928页
    查看更多>>摘要：定量测量岩石节理的接触特征是开展节理岩体的水-力特性研究的基础,然而其接触特征难以直接在室内试验中测量.采用闭合变形试验研究了法向加载下岩石节理的接触特征变化规律.首先利用岩石雕刻系统构建系列粗糙砂岩节理,然后在节理两个面壁间重复置入多种型号(MS、HS和HHS)的压敏胶片进行闭合变形试验,再引入自适应阈值分割方法识别压敏胶片图像信息并定量分析其接触特征变化规律.岩石节理的力学特性主要受接触区域演化过程的影响,主要包括新接触点产生、接触区域扩展和融合.接触面积比随法向应力增加从线性增加逐渐变为非线性增加趋势,双曲线经验模型可较好地表征接触面积的变化趋势;模型中初始接触面积增长速率与节理粗糙度系数JRC呈正相关关系.接触点数量随法向应力增加呈波动性增加,增长速率与表面分形维数呈负相关关系.低法向应力(0.5 MPa)下岩石节理的局部真实接触应力最大可达名义法向应力的600倍,导致微凸体崩解破坏;随着法向应力和节理粗糙度的增加,其接触应力分布越不均匀;高法向应力条件下粗糙度对其接触面积的影响程度是低法向应力条件下的20倍.该试验结果可为相关力学模型构建提供参考,所提出的测量方法亦可为数值模拟结果的验证提供途径.

    岩石节理接触面积闭合变形压敏胶片

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    岩土常规三轴Drucker-Prager准则

    冯嵩郑颖人高红
    2919-2928页
    查看更多>>摘要：随着三维数值极限分析得到日益关注,亟需发展适用于岩土常规三轴应力状态的Drucker-Prager(DP)准则.当前尚无适用于岩土常规三轴条件的DP准则的精确解,而是使用近似的等面积圆DP-31准则,该准则偏安全.基于岩土三剪能量准则,推导了该准则最高点(即该准则与摩尔-库仑准则的切点)对应的罗德角的表达式,进而通过最高点建立了岩土常规三轴DP-32准则,并将其应用于常规三轴条件下土体的极限荷载计算与边坡稳定性分析.研究表明:DP-32准则计算的常规三轴下土体极限荷载为实测值的87％～97％,DP-32准则与DP-31准则计算的极限荷载之比可达1.19,且随着围压减小、黏聚力c增大或者内摩擦角φ增大,二者计算结果的差异增大;DP-32准则计算的土质边坡稳定安全系数为DP-31准则计算结果的1.01～1.04倍,且二者差异随着坡度增大而增大.这些结果表明DP-32准则适用于岩土常规三轴应力状态下的数值极限分析.

    数值极限分析强度准则有限元法边坡稳定性

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    生物炭水泥土渗透特性试验及细观结构分析

    刘忠玉黄通通曹永青刘朝凡...
    2929-2936页
    查看更多>>摘要：为拓展生物炭在土木工程领域的应用,用生物炭代替部分水泥制作生物炭水泥土.采用室内变水头渗透试验和扫描电镜(scanning electron microscope,简称SEM)试验,分析不同生物炭掺量和养护龄期等条件下的渗透特性规律及其作用机制,寻找最佳生物炭掺量.渗透试验结果表明,随着生物炭掺量的增大,水泥土渗透系数先减小后增大,并在生物炭替代水泥量为1％时试样渗透系数最小.另外,随着龄期的增加,水泥土渗透系数非线性减小,其中生物炭对水泥土早期的渗透性影响最大.细观分析发现,生物炭在水泥土中并没有直接发生化学反应,生物炭之所以能提升水泥土的抗渗性能是由于生物炭填塞在土及水泥颗粒的孔隙中,使其更加密实.

    生物炭水泥土渗透性变水头渗透试验扫描电镜试验细观结构

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    卸围压下弱胶结软岩分数阶蠕变损伤本构模型

    刘家顺周妮左建平郑智勇...
    2937-2948页
    查看更多>>摘要：为研究地下硐室开挖卸荷诱发的软岩蠕变损伤特征,以西部矿区弱胶结软岩为研究对象,利用GDSHPTAS开展了分级卸围压蠕变试验,研究了不同含水条件下弱胶结软岩卸围压下蠕变特征和蠕变速率特征.基于稳态蠕变速率倒数的方法,确定了弱胶结软岩长期强度和含水率的数学指数函数关系.基于蠕变速率曲线特征提出了一种确定衰减蠕变与等速蠕变分界点ti和等速蠕变与加速蠕变分界点t2的新方法.引入Riemann-Liouville分数阶积分算子和负时间指数损伤演化变量,定义了非线性损伤Abel黏壶,建立了一个包括弹性元件、黏弹性损伤元件、黏性元件和非线性黏塑性损伤元件的六元件分数阶蠕变损伤本构模型.基于试验结果,采用Trust-Region算法进行了模型参数识别和敏感性分析.结果表明,所建立的模型具有物理意义明确、与试验值吻合度较高等特点,可较为准确地反映开挖卸荷条件下弱胶结软岩蠕变损伤特性,对保障地下工程长期稳定性具有重要的意义.

    弱胶结软岩卸围压分数阶积分蠕变损伤本构模型长期强度

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