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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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    含粗粒滑带土剪切带演化及空间展布规律研究

    李泽闯张昊程培峰王艳丽...
    1067-1080页
    查看更多>>摘要：对含不同强度粗颗粒的滑带土进行了可视化中型直剪试验,通过竖直置入铝丝观察剪切后铝丝变形情况获取剪切破坏带的空间信息,并建立了剪切带空间曲面方程.通过粒子图像测速(particle image velocimetry,PIV)技术对可视面处二维剪切带信息进行提取,并与剪切试验得到的空间曲面方程的边界外推值进行对比,证明了空间曲面方程与PIV技术能够描述剪切带特征.然后通过PIV技术对不同剪切总位移与某一剪切位移下短时间内相对位移规律进行了分析.最后分析了预制损伤与粗颗粒强度对剪切带特征的影响.研究结果表明,剪切带形状为两端薄中间厚的带状,可采用高斯曲面方程对剪切带轮廓进行拟合.剪切带在发展过程中经历压密、自由损伤、损伤沿固定路径发展与剪切带贯通4个阶段,损伤使得剪切带发展各阶段前移,粗颗粒强度会对局部剪切带变形产生较大影响而对整体剪切带的变形影响较小.该研究成果对于揭示滑坡剪切带形成与演变规律从而设计合理的边坡防治方案具有重要意义.

    含粗粒滑带土剪切带中型直剪试验可视化PIV技术

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    冲击荷载下含夹层饱和砂土孔压变化规律分析

    金丹丹鲁先东王炳辉施展...
    1081-1091,1120页
    查看更多>>摘要：砂土中夹层的性状会影响饱和砂土孔压发展,从而影响砂土层变形.为研究夹层位置、厚度和种类等不同夹层状态下砂土液化过程中的孔压变化规律,设计了冲击荷载作用下层状砂液化试验,建立了含夹层饱和砂土理论模型,并将试验结果与理论分析进行对比.结果表明:含夹层饱和砂土的孔压发展呈现3个阶段,即快速上升、快速消散、缓慢消散阶段.高渗透性夹层高度越高,其下方土层孔压快速消散时长越短,越快趋于稳定值,但消散总时长无明显影响;低渗透性夹层高度或厚度的增大,均会使夹层上方孔压快速消散阶段速率加快,孔压消散稳定阶段延长,孔压消散总时长随之线性增长;同时,孔隙水会在低渗透性夹层下方形成水膜,夹层高度或厚度的增加均会使水膜持续时间增长,但水膜形态主要受夹层厚度影响.试验结果与理论分析较为一致,说明了试验的可靠性.

    层状砂土冲击荷载超孔隙水压力夹层高度夹层厚度水膜

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    干湿-冻融循环下黄土力学特性及损伤机制研究

    郅彬王尚杰
    1092-1102页
    查看更多>>摘要：为深入研究干湿-冻融循环对原状黄土力学特性的影响及细观损伤演化规律,通过不同次数干湿-冻融循环条件下的固结排水三轴剪切试验(consolidation drainage triaxial shear test,CD)和核磁共振试验,从宏-细观角度分析其应力-应变曲线及强度指标变化规律和细观孔隙的损伤变化规律.在此基础之上,假定黄土微元强度分布服从复合函数,建立了黄土的损伤统计本构模型,并验证其适用性.研究结果表明:土体的应力-应变曲线表现为应变软化,并且随着循环次数的增大软化程度逐渐减弱.偏应力峰值随循环次数减小并逐渐趋于稳定,在循环2次时其衰减程度最大,不同围压下分别衰减了 17.6％、23.2％、24.5％和18.1％.土体内胶结块在循环作用下发生破损,使得内部孔隙面积逐渐增大,主要为小孔隙向中大孔隙的转变,随着循环次数的增大,内部结构逐渐趋于稳定.

    干湿-冻融循环黄土力学特性细观损伤损伤统计本构模型

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    斜入射情形场地基本周期的计算

    梁富源谢志南卢建旗单振东...
    1103-1111页
    查看更多>>摘要：场地基本周期是场地效应模型的重要变量,是场地分类的重要指标.已有基本周期的计算假定基岩地震波为垂直入射,常用方法包括利用垂直入射情形下场地内SH波竖向一维传播模型建立的模拟与经验方法,其中逐层单自由度法这一经验方法因计算简易、结果与模拟方法相当而被日本抗震设计规范所采纳.然而垂直入射假定大多与实际不符,为此给出可考虑基岩地震波斜入射的场地基本周期计算方法.首先利用Snell定律将基岩斜入射地震波作用下场地内的SH波二维传播表征为一维竖向视传播建立了斜入射情形场地内SH波传播模型.其次利用这一模型给出了斜入射情形基本周期计算的模拟和修正逐层单自由度法并应用于KiK-net台站场地,结果表明基本周期随入射角的增加而变小,就统计所得平均入射角57°而言,基本周期将缩减11％;修正逐层单自由度法可准确考虑斜入射的影响且计算简易度和原方法相当.最后,讨论了基岩面选取对基本周期计算的影响,结果表明,若依据土体首次达到给定剪切波速以确定基岩面,当剪切波速大于700 m/s时,不同基岩面所对应的基本周期具有高度线性相关性.

    场地基本周期地震波入射角场地分类场地效应模型场地基岩

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    温度效应影响下的海相软土静力学特性试验

    芮瑞田子衿杨海青黄腾...
    1112-1120页
    查看更多>>摘要：弄清温度作用下海相软土的力学变化对海底管道的建设与长期运行有着重要作用.针对广东汕尾海相软土,进行了一系列的基本物理力学性质试验,并通过X射线衍射仪、X射线荧光光谱仪和扫描电镜仪对其矿物成分、元素组成和微观结构进行了分析.通过温控三轴仪对其开展了等向固结与偏压固结条件下的固结不排水室内试验,试验结果表明:当轴向应变较小时,环境温度和固结应力比Kc对饱和广东软土的不排水剪切特性影响表现为环境温度越高或固结应力比越小,其割线模量越大,且其割线模量与固结应力比呈反比,与环境温度呈幂函数关系.轴向应变增大时,其峰值强度受环境温度和固结应力比共同影响,而其峰值孔压受环境温度影响较小.试样初始干密度会对等向固结土(Kc=1.00)的不排水剪切特征产生影响:试样初始干密度越大,峰值孔压越小,峰值强度越大,且温度升高时其峰值强度的下降幅度越大.固结应力比会影响不同环境温度下饱和广东软土的峰值强度与有效应力路径:当Ke=1.00、0.67时,环境温度上升对饱和广东软土起软化作用;当Kc=0.50、0.40时,环境温度上升则对其起硬化作用.

    海相软土物理力学参数微观结构三轴试验温度效应

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    土-石混合填土强夯动应力的简化与修正算法

    冉逸涵肖世国廖家前王础...
    1121-1128页
    查看更多>>摘要：强夯法是一种加固某些土体的施工操作较为简单的方法,合理分析其夯击作用在土体中产生的动应力是工程实践中的关键环节之一.针对成都平原地区的典型土-石混合填土,通过现场夯击试验,测得了在4 000 kN·m的夯击能作用下土体中不同深度处的竖向夯击动应力,鉴于既有算法与试验值的差异,从两个方面确定了适于土-石混合填土夯击动应力的简单计算方法.一方面针对较为复杂的既有理论公式问题,采用敏感性分析与回归分析法,建立了以夯锤质量、夯锤落距、夯锤半径、土体密度、土体动力剪切模量、土体泊松比、土体阻尼比、夯锤入土的速度损失率等8个参数表征夯击点冲击应力的线性回归方程;另一方面采用竖向动应力传递指数对理想弹性静力学理论公式进行修正,得到了基于拟静力法的土体中夯击动应力计算表达式,进而可分析确定强夯有效加固深度.试验结果显示,土-石混合填土的竖向动应力传递指数约为1.673 57,土-石混合填土地层的强夯有效加固深度约为8.0 m.

    强夯现场试验土-石混合填土动应力应力分布

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    雅鲁藏布江断裂带东段现今地应力测量与断层活动性分析

    孙炜锋黄火林孙东生孟文...
    1129-1141页
    查看更多>>摘要：为获取位于雅鲁藏布江断裂带东段加查县新建水电站工程场区的地应力状态,探讨雅鲁藏布江断裂带东段活动性,采用自主研发的新一代水压致裂地应力测试技术,实测获取了工程场区的地应力状态,并在收集雅鲁藏布江断裂带沿线地应力数据基础上,结合摩尔-库仑破裂准则,对其断层活动性进行了探讨.结果表明:(1)在工程厂区内122.75～418.75 m深度,实测最大水平主应力SH介于6.07～37.62 MPa之间,最小水平主应力Sh介于3.13～20.33 MPa之间,最大水平主应力优势方向为北北东向;(2)主应力关系总体表现为SH＞Sh＞Sv(Sv为垂向主应力),应力结构有利于逆断层的孕育和活动;(3)实测及收集的大部分数据应力莫尔圆与摩擦系数为0.6的破坏临界线相交,表明整体上雅鲁藏布江断裂带东段发生滑动失稳的风险较高,其中西侧贡嘎至朗县一带风险高于东侧林芝地区.

    地应力水压致裂法断层活动性雅鲁藏布江断裂青藏高原

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    基于图像分析的TBM掘进参数与岩碴特征关系研究

    周小雄肖禹航龚秋明刘晓丽...
    1142-1153页
    查看更多>>摘要：岩碴图像分析是隧道掘进机(tunnel boring mechine,TBM)智能掘进中实时破岩效率评价和掘进参数优化的重要手段.为了研究掘进参数与岩碴图像特征的关系,依托青岛地铁6号线创石区间TBM施工段,在一段较完整花岗岩地层中开展了分步推力掘进试验,并通过搭载的岩碴图像分析系统对岩碴图像进行采集和分析.结果表明,岩碴图像的中位粒径d50、最大粒径dmax和粗糙度指数CI与推力、扭矩和贯入度之间均表现出正相关,与现场贯入指数FPI和工程比能SE之间均呈现出良好的负相关.当推力超过破岩临界值后,推力的提升将显著提高岩碴的d50和CI,而只有当推力进一步增大到一定水平后dmax才显著增大.此外,随着推力的提升,大岩片的二维形状逐渐呈现出长条形,其平均长短轴比也将增加,但是推力超过一定水平后,大岩片长短轴将保持不变.上述研究结果表明,岩碴粒径和形状参数均反映出破岩效率,可作为实时TBM掘进参数优化的评价指标.

    隧道掘进机掘进试验掘进参数岩碴掘进性能

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    TBM有压输水隧洞内张钢圈-管片-围岩组合结构联合承载力学特性分析

    张建伟刘贺曹克磊黄锦林...
    1154-1169,1180页
    查看更多>>摘要：为探究全断面隧道岩石掘进机(tunnel boring machine,TBM)有压输水隧洞内张钢圈-管片-围岩组合结构的受荷状态,以榕江-关埠引水工程中Ⅴ类围岩TBM有压输水隧洞段为研究对象,建立内张钢圈-管片-围岩组合结构三维精细化有限元模型,研究内水压力、围岩类型对组合结构力学特性的影响.研究结果表明:采用内张钢圈加固隧洞结构能有效控制隧洞变形,减小管片拉应力及受拉区范围,提高组合结构的承载能力;内水压力作用下管片压应力、竖向变形、接缝张开度、连接螺栓应力、内张钢圈应力、锚杆应力均较无内水压力作用下有所减小,但管片拉应力和接缝错台分别增大了 19.68％、39.25％,其主要原因为内水压力作用致使隧洞结构整体呈现向外膨胀,在充水运营期间应加强内水压力作用下的安全监测;在外部水土压力和内水压力共同作用下,围岩类型的改变使组合结构中连接螺栓应力、管片接缝错台、锚杆应力分别提高37.11％、15.29％、14.75％,其主要原因为围岩岩性越差承担荷载能力越弱,在围岩类型的过渡区域应进行重点监测;此外,在外部水土压力和内水压力共同作用下,组合结构中围岩、管片、内张钢圈、锚杆的荷载分担率分别为21.38％、43.08％、24.01％和11.53％,内张钢圈荷载分担率较无内水压力作用提高了 34.06％,内水压力作用提高了内张钢圈分担荷载的效果;组合结构中围岩的分担率随围岩类型(Ⅲ类、Ⅳ类、Ⅴ类)的增加而减小,相同荷载下Ⅲ类围岩的荷载分担率较Ⅴ类围岩提高了 16.96％.该研究成果可为类似隧洞工程的衬砌设计及后期加固措施提供理论参考.

    输水隧洞组合结构管片衬砌内张钢圈力学特性分担率

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    浅埋无中导洞连拱隧道先行洞衬砌承担围岩荷载确定方法

    汤华姜成业邓琴毕钛俊...
    1170-1180页
    查看更多>>摘要：不同于常规隧道衬砌结构,无中导洞连拱隧道先行洞衬砌施作稳定后还要受到邻近后行洞开挖的二次扰动,后行洞开挖对先行洞衬砌受力的影响不可忽视.依托杨家寨公路隧道工程,基于考虑了后行洞开挖影响的隧道围岩压力计算方法,结合现场监测位移数据采用荷载-结构法进行位移反分析,提出了一种确定浅埋无中导洞连拱隧道先行洞衬砌承担围岩荷载的方法,最后和衬砌背后围岩荷载现场监测值进行对比验证.研究结果表明:后行洞开挖对先行洞衬砌承担围岩荷载的影响较为显著,监测点增长幅度均值高达142％;先行洞衬砌受力呈现"拱腰较小,拱顶及拱肩较大"的分布规律,且靠近后行洞一侧拱肩位置受力最大;通过现场监测位移反分析得到的先行洞衬砌受力结果和现场监测结果较为一致,论证了该方法的合理性和实用性,研究成果可为无中导洞连拱隧道结构设计提供参考.

    荷载结构法无中导洞连拱隧道位移反分析衬砌受力

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