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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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    碳化硅增强相变充填体热力学性能研究

    乔兰尹雅李庆文苗淼...
    3624-3634,3644页
    查看更多>>摘要：矿山蓄热储能功能性充填实现了深地矿床-地热协同共采,研发具有适宜相变参数和物化性能优良的功能充填材料迫在眉睫.针对相变材料微胶囊(microencapsulated phase change materials,MicroPCM)导致充填体抗压强度、导热系数下降的现状,开展预试验探究相变充填体的强度特征和热学性能,基于获取的较佳MicroPCM添加量,进一步探究不同碳化硅(SiC)添加量(质量百分率为 0%、2%、4%、6%、8%)对相变充填体抗压强度、导热系数、比热容的影响,并测试了其密度、泌水率与流动度,同时结合扫描电子显微镜-能量分散谱仪(scanning electron microscope-energy dispersive spectrometer,SEM-EDS)观测其微观形貌,开展能谱扫描分析解释宏观试验现象,探究其在高低温交变循环下的蓄热储能稳定性.得到了以下结论:MicroPCM添加量为5%时,相变充填体的比热容达到最大,为1.75 MJ/(m3·K);充填体的密度在SiC添加量为2%时达到最大,为1.67 g/cm3;充填体的流动性和泌水性随SiC添加量的增加逐渐增强;充填体的抗压强度和导热系数随SiC添加量的增加不断增长,添加量达到4%时,其增幅分别为10.1%和21.7%,达到6.64 MPa和1.12 W/(m·K),随后增长趋势逐渐减缓;相变充填体的比热容随SiC添加量的增加呈现先增长后衰减趋势,但是波动幅度较小,在 4%添加量时,比热容达到最大值,为2.32 MJ/(m3·K),因此推荐SiC添加量为4%;500次高低温交变循环后,相变充填体的抗压强度得到增强,且SiC添加量越高增长幅度越大,而导热系数与比热容均有所降低,下降幅度逐渐减小.研究为实际工程中蓄热储能充填提供了数据参考.

    矿-热共采相变充填体蓄热储能碳化硅高低温交变循环

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    过硫酸盐修复有机污染土的效果及强度特性研究

    王菲叶子俊苗文权徐建...
    3635-3644页
    查看更多>>摘要：对二价铁离子活化过硫酸盐修复后的1,2-二氯苯污染土进行降解试验、微观测试、颗粒分析试验、液塑限试验、无侧限抗压强度试验和不排水剪切试验,揭示了过硫酸盐修复有机污染土的效果及土的强度特性变化规律.结果表明,15.0%的Fe2+活化过硫酸盐掺量对1,2-二氯苯去除率高达92.59%,反应后有硫酸钠、硫酸钙以及氢氧化铁等物质生成;少量的硫酸钠、硫酸钙填充土颗粒间的孔隙,使土更为密实;但大量的硫酸钠晶体的膨胀效应会削弱土颗粒间联结,使土变得松散;修复后的土中黏粒含量增加,粉粒和砂粒含量减少;液限和塑性指数随掺量增加而逐渐增大,塑限则逐渐减小,塑性能力稍有提升;无侧限抗压强度和剪切破坏时的最大剪应力随掺量的增加先增大后减小,当过硫酸盐掺量为10.0%时,修复后土的无侧限抗压强度可增大到310.75 kPa,增大幅度为20.34%,剪切破坏时的最大偏应力可达到142.73 kPa.

    化学氧化活化过硫酸钠有机污染土强度特性

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    砂质充填型节理剪切力学行为试验研究

    杨泰华黄友琦刘滨康永水...
    3645-3657页
    查看更多>>摘要：由于长期地质构造运动引起的挤压剪切作用,断层破碎带岩体通常充填有类砂质、类泥质等充填物,对岩体的剪切力学特性产生显著影响,并影响岩体的注浆胶结效果.以我国云南某穿越断层带的公路隧道为例,对从断层带采集的岩石和充填物制作成的岩石节理试件进行一系列直剪试验,在此基础上分析了砂质充填对岩石节理注浆前后剪切特性和剪切强度的影响规律.结果表明:(1)对于非注浆试件和注浆试件,砂质充填都会导致节理峰值抗剪强度降低,前者是砂质弱化了节理岩壁之间的接触,后者是砂质影响了水泥结石的强度以及填充层的厚度;(2)注浆能够明显提高砂质充填型岩石节理的抗剪强度,且节理的充填度越高,加固后抗剪强度对比加固前抗剪强度的提升幅度越大;(3)基于节理粗糙度系数-节理压缩强度强度(joint roughness coefficient-joint compression strength,JRC-JCS)准则建立了砂质充填岩石节理以及砂质充填的注浆岩石节理抗剪强度模型,两个模型的预测值与试验数据的吻合度较高.有助于进一步了解断层泥对裂隙岩体注浆胶结的影响.

    断层岩石节理抗剪强度砂质充填注浆

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    调控层胶结充填体三轴压缩力学性能及破坏特征研究

    徐文彬赵康奇张亚伦刘成保...
    3658-3667,3680页
    查看更多>>摘要：为了解决阶段空场嗣后充填法二步骤矿柱开采时一步骤采场充填体易失稳垮塌的难题,提出了充填调控层理念,以增强一步骤采场充填体的稳定性.借助三轴压缩试验仪,分析了不同调控层高度、主体层灰砂比和围压对充填体力学性能及破坏规律的影响,探究了单层充填体与含调控层充填体偏应力-应变曲线特征及破坏模式的差异性.结果表明:调控层强化了充填体的屈服阶段,进而提高了其峰值强度;调控层占比不变时,主体层灰砂比越小,强化效果越好;主体层灰砂比不变时,调控层占比越大,强化效果越好;围压与充填体峰值强度呈对数函数关系,表观黏聚力 c、表观内摩擦角φ 值与充填体的主体层灰砂比、调控层占比大小呈线性相关;未添加调控层充填体的破坏形式以斜剪切裂纹为主,添加调控层后则以剪切、拉伸以及混合破坏3种形式为主;调控层占比不变,主体层灰砂比较小时,拉伸裂纹贯穿调控层;验证了含调控层充填体配比 1:20-2/5(表示充填体的主体层灰砂比为 1:20,调控层占比为整体的 2/5)替代某矿原充填体配比(1:7-0)的可行性,1:20-2/5单位体积充填体可节约6.85%水泥用量.研究结果可为节约矿山充填成本和提高作业安全提供一定的理论指导.

    调控层胶结充填体力学性能应力-应变曲线破坏模式

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    考虑黏度时空变化特性速凝化学浆液渗透注浆机制

    王鹏程阎学松孙星亮刘志春...
    3668-3680页
    查看更多>>摘要：速凝双液化学浆液需采用静态混合方式施工,这使得浆液黏度随时间和空间变化而变化.以聚氨酯-水玻璃为典型速凝化学浆液,研究考虑黏度时空变化特性的渗透注浆机制,开展速凝化学浆液黏度时变试验,推导了一维渗透注浆的黏度时空分布方程、渗透运动方程和注浆压力时空演化方程,进一步推导了三维球形和柱形渗透注浆的黏度时空分布方程、渗透运动方程和注浆压力时空演化方程,建立了考虑黏度时空变化特性的球形和柱形渗透注浆理论;将已有的渗透注浆室内试验成果,以及开展的数值模拟研究,与推导的理论公式进行对比分析.根据结果可知,速凝化学浆液黏度随时间呈指数增长,与传统的Karol渗透注浆理论相比,考虑黏度时空变化特性的速凝化学浆液渗透注浆理论所预测的渗透半径更接近试验结果,所描述的渗透注浆现象与数值模拟结果吻合良好,验证了理论的准确性.

    渗透注浆速凝浆液化学注浆黏度时空变化注浆机制

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    不同有效应力下泥岩盖层二氧化碳突破压力演化特征的试验研究

    陈博文李琦谭永胜余涛...
    3681-3693页
    查看更多>>摘要：针对不同有效应力下泥岩盖层二氧化碳(CO2)突破压力演化机制不清的问题,以中国渤海湾盆地粉砂质泥岩盖层为研究对象,开展了不同有效应力下突破压力和渗透率试验,研究了泥岩盖层CO2突破压力演化过程,讨论了孔隙水膜对突破压力的影响机制.研究结果表明:CO2注入时,盖层有效应力由27 MPa减小至7 MPa,盖层渗透率由从1.46×10-6 μm2增加至1.81×10-6 μm2.当有效应力为5.2 MPa时,盖层突破压力的最小值为3 MPa,其值高于盖层最小封闭界限值2 MPa,表明盖层具有CO2有效封闭能力.孔隙水膜的分离压力和分布特征是影响突破压力的主要因素,CO2运移阻力随水膜分离压力增加而增大,导致CO2突破压力大.渤海湾盆地泥岩小孔径范围为0.1～2.5 nm,对应的水膜分离压力为5.2～50 MPa,水膜对CO2运移的束缚能力较强.

    CO2地质封存粉砂质泥岩有效应力突破压力水膜分离压力盖层密闭性

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    考虑水力滞后与变形耦合的非饱和土持水曲线模型

    陈可王琛梁发云汪中卫...
    3694-3704,3716页
    查看更多>>摘要：土壤持水曲线(soil-water retention curve,SWRC)是非饱和土中基本的物理关系之一.试验研究表明,体积变形不仅会改变土体的孔隙尺寸分布(pore size distribution,PSD),还显著影响孔隙结构的异质性(或非均匀性).基于土体三相比例的内在关系,提出了在恒定吸力下考虑体积变形对土体饱和度影响的计算公式.为描述水力滞后特性,采用墨水瓶效应揭示了土体体积变形对 SWRC 滞后特征的影响.假设给定初始孔隙比条件下吸力的增量主要用于改变土体饱和度和克服墨水瓶效应两个方面.在VG模型中引入了可代表孔隙结构变化的异质性因子,以反映体积变形与孔隙结构演化的影响,进而构建了一个考虑水力滞后与变形效应耦合的SWRC模型.提出的模型不仅能反映体积变形对SWRC的影响,也能解释滞回环随孔隙比演化的物理机制.最后,采用了 11 组试验数据对提出的模型进行验证,结果表明,提出的模型能有效地描述土体变形对SWRC边界曲线以及滞回环演化的影响.

    非饱和土持水特性水-力耦合水力滞后

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    含水率对红层泥岩填料动力特性影响试验研究

    陈康刘先峰蒋关鲁袁胜洋...
    3705-3716页
    查看更多>>摘要：红层泥岩填料水敏性高,路基状态受含水率影响显著.为研究含水率对红层泥岩填料动力特性的影响,开展了 41组动三轴试验,5组压汞(mercury intrusion porosimetry,MIP)试验和3组扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)试验,结果表明:填料等效模量和阻尼比具有应变振幅相关性,可用 Hardin-Drnevich 双曲线模型表述.随动应力增大,填料累积变形由稳定型向破坏型过渡.含水率影响填料累积变形响应和临界动应力,相同应力水平下干侧填料累积变形明显低于湿侧填料,达到变形限值的振次高于湿侧填料.干侧填料临界动应力大于湿侧,临界动应力随初始吸力增加而增加,可用VG模型表述.从微观结构看,含水率增加将导致填料微观孔隙结构由单峰形态向双峰形态转变,填料组构由密实稳定逐渐向无序松散转变,最终在宏观上表现为干侧填料动力特性优于湿侧填料.填料临界动应力与静强度比值为65%～75%,采用静强度作设计指标将高估路基承载力.推荐采用5.0%～7.0%含水率填料填筑红层泥岩路基.

    红层泥岩填料含水率累积变形临界动应力微观结构

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    考虑地下连续墙接缝的深基坑RFD系统研究

    THENDAR YoshuaLIM Aswin
    3717-3727页
    查看更多>>摘要：刚性固定地下连续墙(rigid and fixed diaphragm wall,RFD)是一种新型的无支撑挡土墙系统,该系统需要隔板之间刚性连接.然而,在印度尼西亚,很少在连续墙隔板之间使用刚性连接.主要研究在考虑地下连续墙隔板接缝引起的各向异性因素的情况下,RFD 系统对侧墙挠度和开挖稳定性的影响.首先通过位于雅加达中部的一个支撑开挖案例,验证了三维有限元模型的土体和结构参数.然后将 RFD 系统引入到三维模型中,通过改变几个参数进行了一些参数研究,以了解它们对安全系数和墙体挠度的影响.分析结果表明,RFD 系统的实施有利于控制侧向变形.扶垛墙的长度和盖板的使用显著影响开挖变形和安全系数,而横墙和扶垛墙的深度影响较小.地下连续墙隔板接缝的存在使墙体各向异性,从而导致墙体刚度降低,进而导致墙体侧向变形的增加和开挖安全系数的降低.

    深基坑RFD系统地下连续墙各向异性侧向位移安全系数有限元法

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    倾斜薄层炭质板岩隧道围岩大变形特征及其卸荷破坏防控对策研究

    阳军生杨喜锋方星桦谢亦朋...
    3728-3737页
    查看更多>>摘要：针对云南香丽高速公路11座典型倾斜薄层炭质板岩隧道,通过围岩变形监测、离散-连续耦合数值分析手段,研究了围岩大变形特征和卸荷变形破坏机制,并提出了相应防控对策.结果表明:(1)倾斜薄层炭质板岩隧道围岩变形受开挖卸荷和施工扰动影响大,围岩变形具有量值大、速率快、持续时间长的特点,拱部沉降大于水平收敛,为围岩卸荷大变形,整体呈现出非对称的空间分布特征;(2)围岩变形破坏随台阶施工进一步发展,上台阶开挖后,洞身左拱肩围岩出现弯折破坏,形成初始卸荷区域,具有显著的非对称特点,随着中、下台阶施工步序推进,左拱肩围岩的弯折破坏进一步发展,隧道拱部与右拱肩的围岩也逐渐产生朝向左侧的剪切滑移破坏,最终导致拱部卸荷破坏区域的整体扩张;(3)地层预加固是控制倾斜薄层炭质板岩隧道围岩变形的主要有效手段,同时可结合降低施工扰动、优化支护时机与参数等方面对围岩变形进行综合处置.

    隧道倾斜薄层炭质板岩离散-连续耦合分析卸荷大变形防控对策

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