期刊,岩土力学 2024年卷4期_国家学术搜索

期刊信息/Journal information

岩土力学

中国科学院武汉岩土力学研究所

主办单位：中国科学院武汉岩土力学研究所

主　　编：白世伟

出版周期：月刊

国际刊号：1000-7598

电子邮箱：ytlx@whrsm.ac.cn

电　　话：027-87198484

邮政编码：430071

地　　址：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。

正式出版

收录年代

穿断层隧道NPR锚索支护体系抗震特性振动台试验研究

陶志刚丰于翔赵易张晓宇...

939-949页

查看更多>>摘要：为研究具有负泊松比效应(negative Poisson's ratio,NPR)的恒阻大变形锚索在地震作用下的吸能特性与动力响应规律,利用振动台开展含断层隧道使用普通锚索支护以及使用NPR锚索支护的振动台物理模型试验,对比分析地震作用下处于不同围岩条件中以及使用不同锚索进行支护时隧道结构的动力响应规律.研究结果表明:在同一地震波作用下,使用NPR锚索进行支护的隧道结构破坏程度与使用普通锚索进行支护的隧道结构相比有明显的改善,表明NPR锚索在地震作用下具有良好的吸能特性,能够为隧道结构提供有效支护;通过对比分析普通锚索与NPR锚索的锚索轴力时程曲线可知,在地震波作用下,普通锚索会发生破断现象,轴力突降至零,而NPR锚索的高恒阻力能够持续提供有效支护;分析隧道结构各测点的加速度、应变、土压力等动力响应可知,隧道断层区域在地震作用下的动力响应更为明显,隧道结构在地震作用下呈现出拱肩→拱腰→拱顶的破坏规律,这一研究成果为类似隧道工程的支护对策提供了理论参考.

关键词：

振动台试验隧道支护NPR锚索地震响应

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球状风化花岗岩类土质边坡土-岩界面优势流潜蚀特性研究

豆红强谢森华简文彬王浩...

950-960页

查看更多>>摘要：受降雨作用,球状风化花岗岩类土质边坡的土-岩差异风化界面极易演化为优势渗流通道而发生渗流潜蚀,进而加速该类边坡的变形失稳,然而当前有关其渗流潜蚀作用特征、细颗粒迁移规律等的研究仍鲜见开展.基于多孔介质非饱和渗流理论,综合考虑细颗粒运移、潜蚀启动响应与非饱和渗流的耦合关系,提出一种可准确描述土-岩界面渗流潜蚀过程的数值计算框架.采用有限元方法,构建优势流作用下非饱和花岗岩残积土的渗流潜蚀模型,并以均质土柱的渗流潜蚀过程为参考,系统研究3种典型土-岩界面埋藏状态下的优势流潜蚀特性.结果表明:球状风化花岗岩类土质边坡的土-岩界面与基质渗透性存在高度差异性,湿润锋形成向下凹陷的渗透漏斗,且随着降雨的持续,湿润锋的凹陷程度愈发明显;细颗粒流失程度与土-岩界面的埋藏状态相关,其中下填土体工况的优势流潜蚀最为显著,其界面处甚至出现超孔隙水压力,最不利于该类边坡的稳定性.研究成果可为降雨条件下球状风化花岗岩类土质边坡稳定性的准确评价提供科学依据.

关键词：

优势流潜蚀有限元土-岩界面细颗粒运移多场耦合

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双参数层状地基中水平动荷载和扭转振动组合作用下受荷桩受力变形分析

江杰陈丽君柴文成艾永林...

961-972页

查看更多>>摘要：为了更准确地分析桩顶在承受水平动荷载H(t)和扭转振动T(t)组合荷载作用下的受力变形特性,基于Pasternak模型,考虑多向荷载间的相互作用,建立层状地基中H(t)-T(t)受荷桩简化分析模型.利用有限杆单元法推导出桩身内力位移数值解,并与已有相关理论解、模型试验和有限元模拟结果进行对比验证.参数分析表明:(1)与Winkler模型计算结果相比,考虑土体剪切效应后,桩顶水平位移和桩身最大弯矩分别减小了 11.8％和10.5％.(2)增大外荷载无量纲频率可减小桩身水平位移和弯矩,但同时会减小H(t)-T(t)耦合刚度.(3)在层状地基中,表层土对桩身内力位移的影响最大,且存在临界影响深度,表层硬土的临界影响厚度是表层软土临界影响厚度的3.5～6.5倍.(4)采用杆单元模型可减少单元划分数量和计算时间,有效提高计算效率.

关键词：

桩基Pasternak模型多向荷载层状地基有限杆单元法

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断层黏滑失稳过程声-电信号响应特征研究

赵扬锋丁玲王学滨樊艺...

973-990页

查看更多>>摘要：为深入探索断层黏滑失稳的阶段特性以及声-电多源联合前兆特征,对含不同预制倾角断层的正长花岗岩开展了侧压分别为5、15、25 MPa的双向剪切摩擦试验,观察和分析了断层黏滑失稳过程的力学行为以及声发射、电荷感应信号的时频响应特征.结果表明:(1)侧压和断层倾角改变了断层的黏滑特征,进而影响了感应电荷量和声发射事件震级.侧压越大,间黏滑和黏滑失稳阶段的电荷量占比以及电荷累积速度越大.相较于56°断层,45°断层黏滑失稳时基于振幅的统计指标b值更小,大尺度破裂占比更大.(2)声-电信号幅值的分形特征可以反映断层面黏滑错动释放能量的差异.声-电信号频域的阶段性响应特点可有效辨识实验室尺度下断层黏滑失稳的演化过程,可以将声-电信号主频幅值急剧提高作为断层黏滑失稳前兆特征之一.临近断层黏滑失稳时声发射和电荷感应参量(能量、分形维数、频谱幅值)均呈现明显的"突增"特性.(3)声-电信号能量突增与黏滑应力降之间具有较好的对应性,但并不完全同步.断层黏滑失稳时,声发射会先于电荷感应产生高幅值信号.仅采用单一声发射或电荷感应信号来预警有可能造成信息漏报、误报,需结合声发射和电荷感应信号特征以实现声-电二元信号的相互补充与验证.

关键词：

斜交断层黏滑声发射电荷感应时频特征

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基于变分模态分解的采空区"三带"微震信号能量衰减规律

贾宝新郑克楠周琳力

991-1002页

查看更多>>摘要：为探明微震信号能量在采空区"三带"结构中的衰减规律,拟开展采空区覆岩相似模型试验,采集人工激发微震波经由采空区结构传播的微震信号,通过变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)处理微震信号,获取各频率下模态分量.针对采空区微震信号在VMD下各模态分量中心频率与能量之间的关系展开分析.根据中心频率法确定微震信号最佳模态数量,并计算微震信号欠分解状态、最佳分解状态、过分解状态下各分量能量;对各震源下信号最佳分解状态时各模态分量能量与中心频率分布关系进行拟合,分析在"三带"结构中,微震信号不同传播状态下各结构层对信号能量影响作用.研究结果表明:(1)在VMD过程中,人工激发震动信号有效模态数量在6～11范围内,微震信号能量随模态数量变化明显.(2)采用幂函数可实现对微震信号模态能量与频率关系的拟合,且拟合状态良好(决定系数大于0.9),其中低频模态分量包含能量占信号总能量近50％;采用高斯函数可以拟合震源各分量能量在频域上的分布表现,拟合状态较好,且表现出高斯单峰特征.(3)微震信号穿越采空区"三带"结构,微震信号能量随震源位置与传感器距离增加而减小,同时信号能量随震源位置到达传感器穿越岩层数量增加而减小,信号能量在经由垮落带时,能量变化明显,相较于裂隙带和弯曲下沉带,垮落带对信号能量衰减作用明显.

关键词：

变分模态分解(VMD)微震信号信号频率特征信号能量衰减采空区"三带"结构

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非饱和边坡中锚托板锚固尺寸的新算法

彭俊国黄宇豪

1003-1013,1025页

查看更多>>摘要：锚托板支护结构因为其安全稳定、经济和安装简便等优点在填方加固边坡中得到推广应用.然而目前在锚托板支护结构设计过程中,锚托板尺寸仍没有成熟的计算方法,设计过于保守.利用对数螺旋线滑移面结合极限平衡法计算得到非饱和土的主动土压力.根据土体内部平衡求出每层锚托板所需承担的拉力,得到了锚托板尺寸的计算方法,根据滑移面的位置得到了锚托板自由段拉杆的最小设计长度.将主动土压力计算结果与现有的经典文献进行了对比分析,发现主动土压力系数变化趋势与现有结论一致.分析了降雨工况和地震工况对锚托板尺寸的影响,结果表明,在降雨强度较小时对锚托板锚固尺寸的影响可以忽略,但在同时考虑强降雨和地震时,会显著增加所需的锚托板锚固尺寸,最大增大幅度可达136.71％.分析结果可为锚托板锚固尺寸的设计提供参考.

关键词：

锚托板非饱和土主动土压力降雨地震

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考虑基质吸力影响的非饱和路堤三维稳定性上限分析

李林孙砖芹

1014-1025页

查看更多>>摘要：采用极限上限分析定理构建了路堤失稳的三维旋转破坏机构,继而根据Bishop非饱和土抗剪强度理论,考虑非饱路堤内部基质吸力的空间分布及其随地下水位的变化,建立了路堤破坏土体外力功率与内部能量耗散功率的能量守恒方程,并利用遗传算法编写了非饱和路堤最小上限解的高效搜索算法.通过将非饱和土路堤基底破坏模式退化为边坡破坏模式,并与现有非饱和土边坡稳定性计算结果对比,验证了所提上限解的正确性和遗传搜寻算法的准确性.进一步地,对路堤三维稳定性的关键影响因素展开了系统分析,研究了路堤填土孔径分布、基质吸力、进气值倒数、路堤倾角以及有效内摩擦角等因素对路堤三维稳定性的影响规律.研究表明,非饱和土质路堤的稳定性不仅取决于路堤填土性质,而且依赖于影响土体吸力大小与分布的填土孔径参数和进气值等因素.地下水位升降引起的基质吸力变化对路堤稳定性存在显著影响.研究结果为路堤稳定性精细化分析提供了重要的理论依据.

关键词：

非饱和路堤基质吸力遗传算法三维稳定性上限分析

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隧道内爆炸荷载作用下衬砌及周围非饱和土的动力响应解答

王滢赵彩清王海萍

1026-1038页

查看更多>>摘要：假设瞬态荷载沿隧道方向按指数衰减,建立非饱和介质中圆柱形衬砌隧道受到内源爆炸荷载作用时衬砌隧道及周围非饱和介质计算模型.基于多孔介质混合物理论和连续介质力学理论,推导爆炸荷载作用下衬砌结构及周围非饱和土的控制方程,运用Laplace及Fourier变换求得隧道衬砌及周围土体在频域-波域内的解析解答,研究内源爆炸作用下饱和度对衬砌结构动力响应的影响.计算结果表明:饱和度对衬砌内表面径向位移影响较大,在轴向上,随着饱和度由0.15增至0.98,爆源处的径向位移值升高约28％;衬砌内表面径向应力随时间变化受饱和度的影响不明显;衬砌内表面环向应力幅值随饱和度的增大而增大,且达到幅值所用的时间逐渐延迟.在轴向上,随着饱和度由0.15增至0.98,爆源处环向应力升高约29％.

关键词：

瞬态荷载非饱和介质衬砌隧道动力响应拉普拉斯变换傅里叶变换

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黏聚力随机场波动范围的各向异性对流态性滑坡滑动距离的影响

张卫杰张炜陈宇杜颖...

1039-1050,1080页

查看更多>>摘要：流态性滑坡的大变形运动过程受到诸多因素的影响,其中一个重要因素便是岩土体的强度参数.由于现场测试和室内试验的局限性,强度参数往往呈现出明显的空间变异性,同时在不同方向上具有不同的波动范围,即随机场波动范围具有各向异性.针对黏聚力随机场波动范围的各向异性对流态性滑坡滑动距离的影响问题,引入基于乔列斯基分解的中心点法实现了各向异性随机场的离散,采用摩尔-库仑破坏准则和非牛顿流体模型相结合的光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamtcs,SPH)分析方法模拟了流态性滑坡的滑动距离,在蒙特卡洛模拟框架上提出了流态性滑坡的随机分析方法.然后,通过羊宝地滑坡和水平地层模型的模拟,验证了流态性滑坡确定性分析方法和随机场离散方法的适用性.最后,根据汶川地震中王家岩滑坡的地形资料构建了概念性的滑坡分析算例,讨论了黏聚力随机场中各向异性波动范围影响下滑坡运动过程的变化,分析了滑动距离的概率分布规律.结果表明:竖直波动范围的增加会增大滑坡滑动距离的分布范围,使其表现出更强的离散性;在黏聚力参数符合对数正态分布的前提下,滑动距离的分布也符合对数正态分布,说明流态性滑坡滑动距离的概率分布与强度参数的不确定性具有一定的联系.

关键词：

黏聚力波动范围各向异性流态性滑坡滑动距离光滑粒子流体动力学随机分析

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非线性M-C强度准则下预应力锚索加固边坡时效稳定性分析M-P法

邓东平杨春会谢志军

1051-1066页

查看更多>>摘要：拓展传统极限平衡方法在复杂条件下边坡稳定性分析中的适用性一直是岩土工程界的研究热点.众所周知,边坡岩土体剪切失效一般服从于非线性强度准则,而传统极限平衡方法仅适用于线性强度准则下边坡稳定性分析.此外,预应力锚索作为一种主动防护措施,可极大地即时提高边坡稳定性而被广泛应用于中、大型边坡工程加固.然而,在应力松弛、蠕变效应以及腐蚀环境影响下预应力锚索加固边坡稳定性时效特征往往被忽视.由此,基于Morgenstern-Price(M-P)法,嵌入非线性Mohr-Coulomb(M-C)强度准则,并融入应力松弛与蠕变效应下锚索预应力损失模型以及腐蚀环境下锚索性能劣化模型,从而,建立非线性强度准则下预应力锚索加固边坡安全系数时程表达式.进一步,为了解决非线性强度准则下隐式嵌套公式难以求解的问题,归零化条间法向力初始值,并应用迭代循环求解策略,在引入循环终止允许误差判别条件后,可实现边坡稳定性理论真实结果的逼近求解.经过后续算例对比分析,验证了所提方法的可行性和合理性,与此同时,还研究了不同预应力损失速率和不同锈蚀环境下预应力锚索加固边坡稳定性的时效变化规律.

关键词：

边坡极限平衡M-P法非线性M-C强度准则预应力锚索加固时效稳定性

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