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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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    应力-渗流耦合作用下不同卸荷路径对砂岩损伤特性及能量演化规律的影响研究

    张培森许大强颜伟张晓乐...
    325-339页
    查看更多>>摘要：岩体灾害发生的本质是能量驱动下的一种失稳现象,受开挖卸荷扰动影响导致的岩体结构破裂失稳是诱发采场突水等动力灾害的主要原因之一.为探究开挖卸荷过程对岩体结构破裂的影响,明晰围岩劣化损伤规律及突水等动力灾害孕育机制,针对应力-渗流耦合因素影响下岩石损伤特性及能量演化规律研究较少的特点,采用Rock Top多场耦合试验仪,在应力-渗流耦合作用下对砂岩开展了常规三轴(C组)、不同初始损伤程度常规卸围压(W组)及循环加卸围压(X组)3种应力路径下的岩石损伤特性及能量演化规律试验研究.试验结果表明:岩石能量演化规律与应力-应变曲线具有明显相关性,基于岩石弹性应变能演化特征,将常规三轴压缩(C组)下岩石应力-应变曲线分为5个阶段,并对每个阶段U1、U3、Ue、Ud及渗透率变化特点进行了详细阐释(Ue为弹性应变能,Ud为耗散能,U1为轴向应力对岩石做正功转化的岩石应变能,U3为做负功所释放的应变能);常规卸围压过程中,U1、U3演化规律与C组岩石基本一致,但U3负增长更为显著,岩石输入能逐渐从以Ue为主导转变为以Ud为主导,初始损伤程度对该规律无明显影响,卸围压过程中渗透率呈波动上升趋势,围压与渗透率呈负相关;循环加卸围压过程中,各能量演化规律与W组岩石基本一致,仅因时间效应而导致能量积累量存有差异.整体来看,无论何种应力路径,峰前阶段岩石均以Ue为主导,以能量存储为主,峰后阶段则以能量释放及耗散为主,轴向应力加载是Ue得以快速积累的主要影响因素,围压改变不足以引起Ue发生较大变化,轴向载荷作用为工程致灾的主要影响因素.此外,岩石损伤变量与围压存在明显负相关,围压越大,岩石Ue释放比例越小,岩石损伤越小,围压束缚作用可有效提高岩石储能能力并抑制岩石能量的耗散与释放.

    岩石力学应力-渗流耦合卸荷路径损伤特性能量演化

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    基于颗粒破碎特性的盐岩集料基层级配组成设计研究

    王朝辉问鹏辉宋亮牛亮亮...
    340-352页
    查看更多>>摘要：为实现内陆干盐湖区盐岩集料基层级配组成的科学设计,以罗布泊盐岩为研究对象,分析了不同粒径及含卤水率条件下单粒组盐岩集料颗粒破碎演化特征,构建了复杂粒组下盐岩集料级配转移模型,提出了盐岩集料基层级配组成设计方法,验证了盐岩集料基层级配组成设计方法的合理性,并对比了不同级配组成及失水率下盐岩集料的工程性质.结果表明:击实作用下各粒组盐岩集料均发生颗粒破碎,随着击实能量增加,盐岩集料级配趋于稳定,卤水的赋存会降低单粒组盐岩颗粒破碎率.Weibull分布可有效表征盐岩集料破碎颗粒级配分布特征.推荐的盐岩集料基层级配组成设计方法可有效推演盐岩集料基层的级配演化特征并实现考虑卤水影响的级配修正.盐岩集料颗粒间卤水盐分结晶有利于盐岩集料基层强度形成,失水率为75％的盐岩集料无侧限抗压强度可达到4.1 MPa,盐岩集料可用于干盐湖区公路基层填筑工程.

    道路工程盐岩集料级配组成设计基层颗粒破碎罗布泊

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    单、双孔隙结构非饱和黏土孔隙分布变化规律试验研究

    张思奇裴华富谭道远朱鸿鹄...
    353-363,374页
    查看更多>>摘要：由于孔隙分布曲线的复杂性,在非饱和过程中黏土的孔隙结构变化规律尚不明晰,这导致基于孔隙分布模型计算土-水特征曲线存在较大的误差.针对这一问题,基于干缩试验与压汞试验,对单孔与双孔结构重塑黏土在脱湿过程中孔隙分布曲线的变化规律进行了定量分析.研究表明:在脱湿过程中孔隙分布曲线存在平移、缩放等变换.构建了t分布和双t分布函数,提取了孔隙分布曲线的自由度、峰值、峰值对应的孔隙直径作为特征参数来表征孔隙分布变化规律,发现了特征参数和土样孔隙比之间存在较好的线性关系.基于试验结果,建立了含水率-孔隙比-孔隙分布曲线关系,提出了一个考虑孔隙结构变化的重塑黏土土-水特征曲线计算框架.最后,与试验测得的土-水特征曲线进行比较,验证了所提出的计算方法的准确性.

    黏土非饱和土孔隙分布曲线压汞试验土-水特征曲线干缩试验

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    盾构淤泥质废弃黏土氧化镁固化-碳化试验及碳化机制研究

    闵凡路申政李彦澄袁大军...
    364-374页
    查看更多>>摘要：盾构隧道施工产生的废弃土面临堆放、运输及处理等难题,将原材料丰富、生产耗能少、环境友好的MgO用于废弃土固化处理是一个值得探索的方法.通过改变MgO掺量am、养护龄期T、碳化时间H研究MgO固化-碳化淤泥质废弃黏土界限含水率w、无侧限抗压强度qu、弹性模量E50,结合微观形貌及矿物成分变化规律探讨其固化-碳化机制.结果表明:MgO固化-碳化具有明显的加固土体效果,加固效果随am、F呈先上升后趋于稳定的趋势,随H呈先上升后下降的趋势;不同am、T下,碳化4 h会使土体塑性指数Ip降低57％以上,土体可塑性显著下降;不同am和T的固化-碳化土qu均在H为4h时取得峰值,最高可达1.4 MPa,比碳化前强度提升了 220％～350％;固化-碳化反应对土体的E50提升受am影响较大,当am超过9％时,碳化4 h试样的E50增幅在500％左右;MgO固化-碳化过程中水化产物、碳化产物不断生成和发育,形成网状、花朵聚集状的形貌,填充土颗粒间的孔隙,增强了土颗粒间的胶结作用,土体结构更为密实.该研究为长三角地区土压盾构产生的淤泥质废弃黏土的固化-碳化处理与再利用提供了思路.

    废弃土处理活性氧化镁加速碳化微观形貌矿物成分碳化机制

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    三轴剪切过程中排水条件对钙质砂颗粒破碎、变形和强度特性的影响

    张季如陈敬鑫王磊彭伟珂...
    375-384页
    查看更多>>摘要：钙质砂的颗粒破碎、变形和强度特性与受剪时的排水条件有关.然而当前的研究很少考虑不排水剪切过程对钙质砂颗粒破碎和力学特性的影响.对不同初始相对密实度的钙质砂进行了一系列不同有效围压下的三轴固结排水和不排水剪试验,以研究剪切过程中排水条件对钙质砂颗粒破碎和力学性质的影响.结果表明:在相同的有效围压下,排水剪试验的颗粒破碎率高于不排水剪试验.在排水剪与不排水剪过程中,钙质砂的应力-应变曲线都表现为应变软化行为,其剪胀趋势受到初始相对密实度和有效围压的影响.钙质砂的临界状态与初始状态无关,与剪切过程中的排水条件有关,对于临界应力比和相变应力比,排水剪试验大于不排水剪试验.钙质砂的峰值有效内摩擦角随初始相对密实度、有效围压和颗粒破碎率的增大而减小,但是临界有效内摩擦角不受初始条件、有效围压和颗粒破碎的影响,两种有效内摩擦角都与剪切过程中的排水条件有关.对于峰值有效内摩擦角和临界有效内摩擦角,排水剪试验大于不排水剪试验.上述结果表明,钙质砂的颗粒破碎、变形和强度特性与剪切过程中的排水条件具有明显的相关性.

    钙质砂颗粒破碎排水条件变形抗剪强度

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    不同应力路径下层理煤体力学特性试验研究

    范浩王磊王连国
    385-395页
    查看更多>>摘要：为探究不同应力路径下层理煤体力学特性和破坏特征,利用MTS816岩石力学试验系统对0°、30°、45°、60°和90°层理倾角煤样开展了常规三轴加载、增轴压卸围压和恒轴压卸围压应力路径下的力学试验,分析了应力路径和层理倾角对煤样强度、变形及破坏特征的影响规律.研究结果表明:(1)常规三轴加载条件下煤样在达到峰值强度前,应力-应变曲线呈近线性关系,达到峰值强度后,应力-应变曲线迅速跌落;增轴压卸围压条件下,随着卸荷比的增加,轴向应变增量比呈线性增加趋势,而环向应变增量比和体积应变增量比呈低速增长-急剧增长-平稳增长的三阶段变化特征;恒轴压卸围压条件下,轴向应变增量比、环向应变增量比和体积应变增量比均呈低速增长-急剧增长的两阶段变化特征.(2)随着层理倾角的增加,不同应力路径下煤样峰值强度和轴向峰值应变均呈先减小后增大的V型变化趋势,在0°时达到最大值,在60°时达到最小值.(3)随着卸荷比的增大,煤样变形模量先平缓后迅速劣化,泊松比先缓慢增加后呈指数形式增加,临界卸荷比随层理倾角的增大先增加后减小;当层理倾角相同时,增轴压卸围压条件下的临界卸荷比低于恒轴压卸围压.(4)常规三轴加载条件下煤样发生脆性剪切破坏,增轴压卸围压和恒轴压卸围压条件下煤样呈张拉-剪切混合破坏模式,当层理倾角为60°时,煤样主剪切破裂面角度与层理倾角几乎一致.

    应力路径层理煤体力学特性破坏特征卸荷比

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    冲击荷载下充填节理岩体Ⅰ型裂纹动态扩展特性研究

    张宪尚文光才朱哲明隆清明...
    396-406页
    查看更多>>摘要：为研究冲击荷载作用下充填节理岩体Ⅰ型裂纹动态扩展特性,利用分离式霍普金森杆(split Hopkinson pressure bar,简称SHPB)试验系统及裂纹扩展测试系统,对石膏、水泥及云石胶3种充填节理的侧开三角形单边裂纹(single cleavage triangle,简称SCT)岩体试件进行动态冲击压缩试验,对比分析裂纹动态扩展过程及冲击破坏模式,并通过试验-数值法研究了Ⅰ型裂纹动态扩展过程中的应力强度因子及能量释放率的变化规律.研究表明:充填节理岩体主要有3种破坏模式,分别为预制裂纹扩展贯穿整个试件、裂纹贯穿后发生充填节理破坏、充填节理先破坏并阻滞裂纹贯穿;节理充填体的破坏与充填体强度、胶结力及应变率等相关;裂纹扩展速度自起裂处振荡增长,并在贯穿充填节理前某个位置达到最大,而应力强度因子及能量释放率在节理附近达到最大;充填节理刚度退化会抑制裂纹的扩展,并造成能量释放率的急剧增大;岩性组合差异加剧岩体试件材料属性的失配,导致应力强度因子及能量释放率随裂纹穿过节理后出现不同程度降低.

    冲击荷载充填节理Ⅰ型裂纹应力强度因子裂纹扩展速度

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    单向冻结粉质黏土已冻区分凝冰分布规律试验研究

    王震朱珍德胡家豪周子玉...
    407-416,432页
    查看更多>>摘要：在单向冻结中,已冻区分凝冰的产生和发展是影响冻融土结构性特征的重要因素.选取降温速率(0.5～0.005 ℃/s)、冷端温度(-30～-70 ℃)、暖端补水(无补水、恒压补水)等3种单向冻结边界条件,探究其对已冻区分凝冰发育的影响规律.基于光学显微数字拍摄,自主研发了裂纹显微测量系统,为分凝冰裂纹的原位、无接触式测量提供了便利.试验研究发现:(1)不仅是温度梯度、暖端补水条件,单向冻结冷端降温速率对己冻区分凝冰分布也会产生影响,传统模型(如分凝模型)计算的水分迁移量难以准确反映已冻区冰裂纹分布特征;(2)冻结锋面移动速率对已冻区分凝冰宽度的影响大于温度梯度;(3)冻结过程中已冻区分凝冰宽度随0 ℃线移动速率呈指数形式变化.最后基于0 ℃线移动速率提出了已冻区分凝冰宽度预测的经验公式,为工程中评估变降温速率条件下黏土的单向冻胀破坏提供了参考.

    单向冻胀降温速率黏土分凝冰裂纹超低温

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    考虑温度变化下三层复合衬垫中重金属污染物一维运移理论模型

    江文豪冯晨李江山
    417-432页
    查看更多>>摘要：针对考虑温度变化下由土工膜(geomembrane,简称GM)+土工复合膨润土衬垫(geosynthetic clay liner,简称GCL)+压实黏土衬垫(compacted clay liner,简称CCL)组成的3层复合衬垫中重金属污染物一维运移问题,基于相关假定发展得到了热传导与重金属污染物运移的控制方程,并建立了相应理论模型.通过有限差分,对所建理论模型进行了数值求解.随后,开展了与试验结果、解析解计算结果以及其他数值解计算结果的对比分析,验证了该模型的合理性.最后,以Cd2+为例,分析和讨论了不同因素对运移规律的影响.结果表明,上部温度升高会使复合衬垫中Cd2+的运移通量和底部浓度增大,但会使其上部浓度降低.热扩散效应对运移行为的影响会随Soret系数ST的增大而变显著,当ST为0.001、0.005、0.01、0.05、0.1 K-1时,所定义的击穿时间tb依次为37.9、37.2、36.4、31.2、26.5 a.GCL和CCL最大吸附量的增大均会使tb近似线性增加,且在一定渗沥液水头hb下,tb随GCL和CCL厚度的增大呈线性增大趋势.此外,当hb从0.5 m增大到1.0 m时,tb平均降低了 8.33 a.在工程实践中,可结合GCL和CCL的吸附性能和厚度来设计复合衬垫,同时应考虑温度变化对阻隔效果的影响.

    温度变化热传导重金属污染物运移3层复合衬垫理论模型击穿时间

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    膨润土胶体在处置库围岩裂隙中的扩散模型研究

    陈宝向平邓荣升
    433-442页
    查看更多>>摘要：为了预测膨润土胶体在甘肃北山高放废物深地质处置库围岩裂隙中的扩散过程,提出了综合考虑膨润土胶体颗粒自重与水化力的扩散模型.研究了钠离子浓度、水化力、胶体颗粒自重以及蒙脱石体积分数对膨润土胶体的扩散过程和扩散系数的影响.研究结果表明:随着钠离子浓度的增加,膨润土胶体的扩散速率与扩散距离均减小.胶体颗粒自重越大,对扩散的影响越大.随着扩散的进行,水化力对扩散的影响逐渐减小,范德华力和扩散双电层力对扩散的影响逐渐增大,膨润土胶体的扩散系数整体表现为先减小后增大.当蒙脱石体积分数较小时(φ＜0.45),随着钠离子浓度的增加,扩散系数整体上逐渐增大;当蒙脱石体积分数较大时(φ＞0.45),钠离子浓度对扩散系数的影响较小.

    膨润土胶体胶体扩散模型扩散系数颗粒自重水化力

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