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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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    地震作用下桩板墙-锚索组合支护基覆型边坡的动力响应特性

    何梓雷蒋关鲁冯海洲潘申鑫...
    2011-2023页
    查看更多>>摘要：地震作用下,惯性力方向对组合结构、土体、岩体的平衡状态影响显著.为深入理解桩板墙组合支护结构-基覆型边坡相互作用特性,以西南地区一隧道进口端基覆型高陡边坡为原型,开展一组简谐波加载下组合结构加固边坡的大型振动台模型试验,考虑惯性力方向对桩-土、格构锚索-坡体时程特性展开分析.结果表明:(1)惯性力作用下格构锚索-土体相互作用与桩-土相互作用表现出近似的时程-致性规律,但坡面加固结构惯性力峰值沿高程存在的相位差不可忽视.(2)结构与边坡土体的相互作用大小取决于相对惯性运动,桩-基岩相互作用由悬臂段变形状态决定.(3)惯性力达到临空面峰值,动土压力达到峰值,桩-土位移差达到正向峰值,桩身呈现外倾的主动破坏状态,锚固段前侧受力因外倾而挤压增大,因而悬臂段采用库仑主动土压力进行设计需结合桩土状态进行修正.(4)简谐波作用下,坡体惯性力及变形是组合支挡结构沿高程受力分布特性的关键因素,组合结构设计时需重点关注坡脚应力集中区及坡顶惯性力放大区.本研究可为组合结构抗震加固设计提供理论支撑.

    高陡边坡桩板墙锚索振动台试验相互作用时程特性相位

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    基于广义Voigt模型的半渗透边界隧道周围饱和软土固结分析

    谢森林胡安峰肖志荣汪美慧...
    2024-2036页
    查看更多>>摘要：引入衬砌半渗透边界条件,使用广义Voigt黏弹性模型描述隧道周围饱和软黏土的流变特性,基于Terzaghi-Rendulic理论建立以超孔隙水压力为变量的软土二维流变固结控制方程.采用保角变换和分离变量方法,得到超孔隙水压力关于时间和空间变量的两个独立方程,依次使用Laplace变换法与部分分式展开法得到时域内超孔隙水压力消散解.将广义Voigt模型退化为已有四元件Burgers模型和五元件模型并与其对比,验证解答的可靠性.基于建立的解答,分析衬砌透水程度、Kelvin体数量、独立Newton黏壶黏滞系数、隧道埋深等因素对超孔隙水压力消散与分布的影响规律.结果表明:衬砌与土体的相对渗透系数比越大,超孔隙水压力的消散起始时间越早,消散速度越快.Kelvin体数量越多,超孔隙水压力消散越慢;独立黏壶黏滞系数越大,其产生的黏滞变形越小,超孔隙水压力消散速率越快;隧道埋深越大,土体渗流路径越长,超孔隙水压力消散越慢;当相对渗透系数比为0.01时,超孔隙水压力随着到隧道外壁距离的增大而逐渐减小,当相对渗透系数比为1.00时,超孔隙水压力随着距离的增大而出现先增大后减小的现象;随着相对渗透系数比的增加,Kelvin体数量对超孔压消散的影响越小,不同独立黏滞系数带来的超孔压消散差异逐渐减小,隧道衬砌作为土层内部新透水边界的作用越突出.

    黏弹性地基半渗透边界广义Voigt模型超孔隙水压力流变固结

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    酶诱导碳酸钙沉淀技术加固TBM壁后吹填豆砾石最优配比试验及机制研究

    姜启武黄明崔明娟靳贵晓...
    2037-2049页
    查看更多>>摘要：TBM(tunnel boring machine,简称TBM)隧道中豆砾石作为管片与围岩填充层对管片承载及抗渗具有重要意义,水泥浆液流动性差,无法充满回填层进而导致壁后空洞、灌浆不密实等缺陷,酶诱导碳酸钙沉淀(enzyme-induced calcium carbonate precipitation,简称EICP)技术是作为一种环保高效的加固方法,灌浆材料均为液体具有很好的流动性和扩散性,用于豆砾石回填层灌浆施工有望解决上述问题.为实现吹填豆粒石EICP灌浆最优效果,尝试将标准砂与豆砾石共同作为回填骨料,为定量化分析二者的最优配合比,开展了不同豆砾石与砂的配合比(0.5、0.75、1.0、1.25、1.5)和不同灌浆次数(9、12、15次)的砂柱固化试验.通过无侧限抗压测试、渗透性测试、碳酸钙含量测定、超声波速测定、扫描电镜(scanning electron microscope,简称SEM)试验,从宏观和微观角度分析不同石砂配合比对EICP固化效果的影响.结果表明:EICP加固豆砾石混合砂的最优配比为1∶1.5,经15次灌浆加固后,试样单轴抗压强度最高可达4.55 MPa,渗透系数达1.72×10-5m/s;对于含砂量较高的试样,颗粒间孔隙易被碳酸钙晶体填充密实,碳酸钙晶体有效胶结比例较高,结石体无侧限抗压强度较高.研究成果可为EICP技术加固隧道掘进机壁后吹填豆粒石的工程应用提供理论依据.

    酶诱导碳酸钙沉淀技术(EICP)隧道掘进机豆砾石无侧限抗压强度渗透性微观机制

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    干湿-冻融循环条件下湿陷性黄土剪切及压缩特性的劣化规律

    樊培培张凌凯丁旭升
    2050-2060页
    查看更多>>摘要：新疆北疆地区某输水明渠工程跨越大面积湿陷性黄土区域,湿陷性黄土经多年降雨、蒸发及季节气温交替变化后力学特性衰减严重,极易造成渠基塌陷及渠坡滑动破坏等工程现象.为深入探究其劣化机制,通过开展干湿-冻融循环条件下湿陷性黄土的直剪、压缩及其微观扫描试验,从宏-微观两个尺度分析其剪切强度、压缩特性的劣化规律及其损伤物理机制.研究结果表明(1)直剪试验:随着干湿-冻融循环次数的增加,峰值抗剪强度呈急速减小-速率减缓-趋于稳定3阶段发展趋势;黏聚力呈指数形式减少,第1次循环减小幅度最大,5次循环后趋于稳定状态,劣化度达到44.55％;内摩擦角变化幅度在2.1°以内,最大劣化度为7.04％,受干湿-冻融循环的影响较小.(2)压缩试验:压缩曲线可依据固结压缩屈服应力σk分为弹性变形和弹塑性变形两阶段,σk随循环次数增加前移;压缩系数、压缩指数与循环次数呈指数、幂函数形式减小,土体的整体压缩性减小;回弹指数与循环次数呈线性正相关.(3)微观结构:通过微观电镜扫描(scanning electron microscope,简称SEM)试验分析,在循环作用下,大孔隙减小,中、小孔隙增加,排列方式趋于无序状;大粒径颗粒逐渐转化为中、小颗粒,形态趋向于拟圆形;利用关联度分析发现孔隙大小及其角度是影响剪切强度的主要因素;引入Pearson相关系数发现颗粒形态及孔隙大小对压缩指标的影响程度最大.

    干湿-冻融循环湿陷性黄土剪切特性压缩特性微观结构

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    不同控制方式和卸荷应力路径下类岩石节理剪切强度特征研究

    孙杰豪郭保华程胜锦田世轩...
    2061-2071,2116页
    查看更多>>摘要：为研究不同控制方式和卸荷应力路径下岩石节理失稳剪切强度特征,借助RDS-200型岩石节理剪切试验系统开展了 2种控制方式和3种卸荷应力路径下的类岩石节理直剪试验.结果表明:(1)采用应力控制方式进行切向加卸载时,各剪切加卸载路径下,节理剪切应力-时间曲线多存在失稳跌落现象,剪切应力-位移曲线失稳后多表现为折线形式.(2)与采用应力控制方式进行切向加载的试样结果相比,采用位移控制方式进行切向加载、采用应力控制方式进行法向卸载并保持剪切应力恒定、采用应力控制方式进行法向卸载和切向加载、采用应力控制方式同时进行法向和切向卸载的试样失稳剪切强度均有所降低;节理黏聚力减小百分比平均值为36.07％,而内摩擦角变化范围仅在4.12％以内,所以黏聚力降低是节理失稳剪切强度降低的主要原因.(3)以采用应力控制方式进行切向加载试样的拟合摩尔-库仑公式为基准,位移控制方式或其他采用应力控制方式的加卸载应力路径下试样失稳剪切强度的相对误差平均值最大可达55.78％.经引入黏聚力修正系数k对摩尔-库仑准则进行修正后,相对误差平均值的最大值减小到5.23％,说明对经受位移控制方式或采用应力控制方式的其他加卸载应力路径的工程节理来说,进行黏聚力的折减修正是必要和可行的.研究结果对不同控制方式及卸荷应力路径下岩体节理剪切承载能力的准确估计具有一定参考价值.

    岩石力学控制方式应力路径类岩石节理直剪试验剪切强度

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    采用固体硅酸钠激发的一步法地质聚合物在软土固化中的适用性研究

    郑溢雯吴俊杨爱武李博...
    2072-2084页
    查看更多>>摘要：为解决水泥固化软土早期强度不足及制备水泥时高污染、高能耗及高成本等问题,采用固体硅酸钠(Na2O·SiO2,简称NS)激发双先驱剂(粉煤灰(fly ash,简称FA)和磨细高炉矿渣(ground granulated blast furnace slag,简称GGBFS)制备一步法地质聚合物浆料(one-part geopolymer,简称OPG).研究FA掺量、NS摩尔数、碱激发剂浓度、水灰比等因素对地质聚合物浆料物理及力学性能的影响规律.在此基础上,开展优化配比试验,确定可作为土壤固化剂的地质聚合物最优配比.然后,将综合指标最优的地质聚合物配比用以固化软土.进一步研究双先驱剂中FA/GGBFS质量比和养护龄期对固化软土无侧限抗压强度(unconfined compressive strength,简称UCS)、孔隙率和孔径分布的影响.通过压汞法(mercury intrusion porosimetry,简称 MIP)和扫描电子显微镜-能谱仪(scanning electron microscope-energy dispersive spectrometer,简称SEM-EDS)对试验进行微观分析,揭示其固化机制.研究结果表明:固体NS激发下的一步法地质聚合物能有效加固软土,其生成的水化凝胶物(N-A-S-H、C-A-H、C-S-H和C-A-S-H)能有效黏结土颗粒,从而促进形成致密固化土骨架.FA/GGBFS为0.1、水灰比为0.8、NS摩尔数为1.0、碱激发剂浓度为3mol/L是固体硅酸钠激发的一步法地质聚合物固化软土的最佳配比,其固化软土的28 d无侧限抗压强度可达4.4 MPa,且具有良好的工作性.本研究扩展固体硅酸钠激发的一步法地质聚合物在深层搅拌技术中的应用,为软土地基的加固处理提供理论基础指导.

    固体硅酸钠一步法地质聚合物微观分析无侧限抗压强度固化机制

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    真空预压淤堵区渗透系数的计算方法

    崔允亮潘方然高楥园金子原...
    2085-2093页
    查看更多>>摘要：在废弃泥浆的真空预压过程中,预制竖向排水板周围经常会形成淤堵区域.准确测量和计算淤堵区泥浆的渗透系数对于预测废弃泥浆固结的情况至关重要.由于淤堵区泥浆渗透系数难以直接测量,且缺乏理论推导方法,因此提出了淤堵区渗透系数与淤堵区厚度的计算方法.为研究淤堵区的形成和验证计算方法,设计了一套试验装置进行验证,证明了该计算方法的实用性和可行性.同时,研究得出在工程现场对废弃泥浆进行真空预压时,应将真空度控制在90 kPa以下,并且在60～80kPa之间,真空度越低,淤堵区的形成越慢.提出了淤堵区渗透系数计算方法,可用于预测真空预压过程中淤泥的固结程度.

    废弃泥浆真空预压淤堵区渗透系数计算方法

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    硫酸锌胶结珊瑚砂渗透特性试验及工程应用探讨

    王新志黄鹏雷学文文东升...
    2094-2104页
    查看更多>>摘要：对松散珊瑚砂进行胶结处理以降低岛礁地层渗透性是促进生态岛淡水涵养的重要手段之一.为此,开展了硫酸锌胶结珊瑚砂的渗透试验,分析了不同浸泡时长、硫酸锌溶液浓度及初始干密度对胶结珊瑚砂渗透性的影响,采用干湿循环试验验证其耐久性,通过X射线衍射(X-ray diffraction,简称XRD)、扫描电镜(scanning electron microscope,简称SEM)、能量色散X射线光谱(energy dispersive spectrometer,简称EDS)及计算机断层扫描(computed tomography,简称CT)扫描研究微观胶结机制.结果表明:(1)硫酸锌胶结可将珊瑚砂渗透系数降低70.17％～95.79％;(2)干湿循环16次后,胶结处理36h的珊瑚砂样品质量损失率不超过4％,渗透系数变化不超过1.0×10-3cm/s,表明样品耐久性良好;(3)珊瑚砂和硫酸锌反应生成二水石膏与菱锌矿填充样品孔隙,使孔喉平均半径、配位数均减小,孔隙连通性显著下降.该技术可应用于岛礁吹填初期固砂防侵蚀、提高地基承载力、降低渗透性以促进地下淡水涵养和生态岛建设,具有重要的工程应用价值.

    硫酸锌珊瑚砂渗透系数干湿循环岛礁

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    碳纤维水泥土压电性及传感器性能研究

    林江源童立元李洪江马海洋...
    2105-2116页
    查看更多>>摘要：国内外研究表明,在常规混凝土中加入碳纤维形成导电网络,可以使混凝土根据导电网络的变化感知自身应力应变、裂缝及损害,并提高混凝土强度和耐久性.鉴于碳纤维的自感知特性,提出碳纤维水泥土这一新型智能感知材料,通过无侧限抗压强度试验、电阻率试验、微观试验和模型试验,研究纤维掺量和纤维长度对碳纤维水泥土无侧限抗压强度和电阻率变化率的影响规律,并按最优配比制作碳纤维水泥土"传感器",将此种传感器植入水泥土构件,建立传感器电阻率变化率与水泥土构件应力的函数关系,从而实现传感器对水泥土构件的应力监测.结果表明:在碳纤维水泥土材料的强度研究方面,碳纤维掺量和碳纤维长度均对碳纤维水泥土的无侧限抗压强度有影响,抗压强度随二者的增大均呈现先增大后减小的趋势.在试验范围内,2％为最优碳纤维掺量,6mm为最优碳纤维长度;在碳纤维水泥土的电阻率变化率研究方面,碳纤维掺量为1％,纤维长度为3mm时,试件破坏时的电阻率变化率最大,碳纤维水泥土的受压自感应灵敏度最好;埋入构件的传感器电阻率变化率与水泥土构件的应力之间存在明显的指数关系,通过建立基于电阻率变化率的应力预测公式,从而可以实现水泥土结构的受力状态监测.

    碳纤维水泥土无侧限抗压强度电阻率变化率自感传感器

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    土-岩组合地基变截面锚杆承载性能与机制研究

    曾二贤程述一伍林伟陈成...
    2117-2128页
    查看更多>>摘要：以山区输电线路工程为背景,针对实践中广泛遇到的上土下岩二元层状地基,提出了一种变截面锚杆技术,其原理为通过增大上覆土层中锚杆的截面积,达到充分利用上覆土层和下部岩层承载力的目的.为检验变截面锚杆的性能,采用现场真型试验和数值模拟相结合的手段,探讨了其承载力提升机制,分析了不同因素对承载特性的影响规律.研究表明,较等截面锚杆,变截面锚杆的上拔、下压以及水平承载力均有所提升.其中,水平承载性能提升效果最显著.场地覆土层厚度对锚杆上拔承载力影响较大,对下压和水平承载性能影响较小.场地地形坡度对锚杆水平承载性能有较大影响,二者呈负相关.此外,"上拔荷载+水平荷载"模式下,变截面群锚基础的承载性能优于等截面群锚基础和传统复合基础,且具有土方开挖量小以及更适用于斜坡地形的优点.研究成果可为该新型基础的推广应用提供技术支撑.

    输电线路杆塔基础岩石锚杆土-岩组合地基数值分析

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