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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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    基于振动台试验的不同含石率土-石混合体边坡地震动响应差异性研究

    谢周州赵炼恒李亮黄栋梁...
    2324-2337页
    查看更多>>摘要：针对土-石混合体边坡动力响应特性尚不明确的问题,基于相似原理设计开展了 3组不同含石率土-石混合体边坡大型振动台试验,系统地对比分析了不同含石率土-石混合体边坡动力响应的差异.研究结果表明:土-石混合体边坡在地震作用下的加速度响应符合自由面效应,即边坡在近坡顶端处的加速度放大效应要明显强于坡体内,而不同含石率土-石混合体边坡在不同频率正弦波激振作用下的动力响应差异明显,这是因为不同含石率土-石混合体边坡结构的动力特性存在差异;地震作用下,模型边坡动土压力由边坡浅表层至坡体内部呈不断增大趋势,但由于坡体变形与损伤程度不同,不同含石率边坡整体的动土压力响应程度不同;且在地震波分级加载过程中,边坡不同部位处动土压力的突变可作为边坡产生动力破坏的依据;随着含石率的上升,地震作用下边坡整体的变形程度逐渐降低:20％含石率边坡表现为由浅层至深层的连续滑动,而40％与60％含石率的边坡变形则相对较小,40％含石率边坡仅表层岩土体发生滑移,60％含石率边坡仅浅表层土体发生剥落,含石率的提升对土-石混合体边坡起到了加固作用.

    地震滑坡振动台试验边坡工程土-石混合体动力响应

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    反压诱导有效应力增生模式与土体强度关联机制研究

    李永强许言陈波熊健辉...
    2338-2350页
    查看更多>>摘要：反压施加是提高土体饱和度的常用有效方法,但易引起土体强度参数表观偏离.采用标准球形玻璃珠砂,开展基准固结不排水(consolidated undrain,CU),固结排水(consolidated drained,CD)及干样试验,对偏应力与孔压(或体积应变)数据进行实时精准测记与对比分析,借助p'-q应力路径图,显著呈现并定量分析了反压施加对土体力学特性的影响规律,初步厘清了反压施加对土体强度的影响机制.反压设置对CU试验结果影响显著,孔压发展形态控制着偏应力发展的形态,最终影响强度参数的确定,但应力路径始终约束在修正类剑桥模型的框架范围内.孔压发展模式和速率主要受限于反压设置大小及试样相对密实度,反压越大,孔压潜在变化幅度越大,进而导致偏应力变化区间增大;相对密实度越大,孔压发展速率越大,偏应力增速渐大.初始状态相同时,CU试验孔压发展与CD试验体积应变发展趋势高度一致,展示了试样体积应变势在不同边界条件下的共同本质.初步给出了临界状态时CU残余强度定量预测公式,根据相对密实度及反压值可初步定量评定残余孔压值,进而可确定CU残余强度.

    反压偏应力固结不排水(consolidatedundrain,CU)强度有效应力路径球形玻璃砂

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    脱湿路径下土体水分变化路径及体积变形对滤纸法测定土-水特征曲线的影响

    叶云雪易博文刘小文吴珺华...
    2351-2361页
    查看更多>>摘要：尽管滤纸法已被广泛应用于非饱和土-土水特性研究,但滤纸法试验数据与压力板试验数据始终存在无法连续、光滑连接的问题.为此,以收缩变形不同的两类土为研究对象,从试样水分变化路径和体积变形两个方面着手,分别开展了一系列室内压力板试验、滤纸法试验和土的收缩试验,并基于土-水特征曲线(soil-water characteristic curve,SWCC)试验结果,进行统计指标的量化分析.研究结果表明,饱和脱湿路径下的滤纸法与压力板法联合测定的SWCC试验数据能够有效地连接,而无水分变化路径下的滤纸法与压力板法各自测定的SWCC试验数据在连接时可能会错开或交叉,尤其是变形显著的土体;为了较准确地估算基于饱和度的SWCC,提出一个简单的改进法,仅需补充土的收缩试验;针对不同滤纸法试验结果呈现的差异性,给出了合理的解释.该研究结果不仅能为试验人员在同时处理滤纸法和压力板法试验数据时提供重要的理论指导,还能拓展滤纸法的适用范围.

    非饱和土脱湿路径水分变化路径体积变形土-水特征曲线

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    高温-冷却-冲击循环下花岗岩物理损伤及力学劣化试验研究

    詹金武周亚来王雨黄明...
    2362-2372,2386页
    查看更多>>摘要：高温岩石经不同冷却方式冷却后的力学特性直接影响着深地岩土工程施工的安全性.以中风化花岗斑岩为研究对象,对400 ℃下循环自然冷却和遇水冷却试样展开单轴压缩试验和循环动态冲击试验,对比分析花岗岩力学性质的变化规律,并基于Logistic分布规律,引入受荷损伤变量和热循环损伤变量建立花岗岩统计损伤本构模型,确定了相应参数表达式,验证了本构模型的适用性与合理性,结果表明:在单轴压缩试验中,随着热循环次数的提高,花岗岩内部微裂隙开始扩展、贯通形成宏观裂纹,岩样质量和纵波波速开始衰减,静态应力-应变曲线中的弹性变形阶段逐渐缩短,出现明显的不稳定破坏阶段;冷却方式可以显著影响岩石强度的劣化速度,但对花岗岩的最终静态抗压强度无明显影响.在0.30 MPa冲击气压下,随着冲击次数的增加,自然冷却花岗岩的动态抗压强度先增大后减小,首次冲击可有助于提高自然冷却花岗岩的抗压强度,当热循环超过3次时,花岗岩的抗循环冲击能力开始下降.基于Logistic分布建立的动态损伤本构模型与试验曲线具有较好的一致性,且模型参数获取简单,物理意义明确,具有一定适用性.研究成果可为变温环境下岩体施工、修复及围岩稳定性分析提供参考.

    高温岩石自然冷却遇水冷却多次冲击损伤程度

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    循环加卸载下大理岩渐进损伤的能量特性研究

    刘晓裴江权李邵军辛杰...
    2373-2386页
    查看更多>>摘要：为探究锦屏大理岩渐进损伤过程中的能量特性,开展了5种围压下岩样的三轴循环加卸载试验,分析了循环加卸载下大理岩渐进损伤的弹性模量演化、能量演化及分配规律、能量演化的围压效应、损伤演进特性,并系统剖析探讨了基于能耗比和能耗差定义的两种岩石强度失效的能量判据.研究结果表明:大理岩从初始屈服到进入残余阶段的整个变形破坏过程中,加载段弹性模量和卸载段弹性模量均呈现单调退化的弹塑性耦合特征,应避免采用弹性模量不变假定计算弹性应变能带来的偏差;围压升高不仅能够有效提升大理岩的吸能和储能效率,也能强化大理岩的吸能和储能极限,同时还能抑制大理岩的能量耗散效率和耗散能的提升幅度;岩样从峰前到峰后的能量演化是一个弹性能占比逐渐降低,耗散能占比逐渐升高的过程,残余阶段能量占比趋于稳定,其残余弹性能和残余耗散能均随着围压的增加呈现近似线性的增长,而最大弹性能和最大耗散能则随着围压的增加呈现非线性的增长.考虑初始损伤和残余承载力修正的损伤演化方程能很好地捕捉不同围压下岩样基于耗散能定义的损伤变量的变化特征.进而,基于能量相对比例定义的能耗比判据可视为大理岩的材料失效判据,基于能量绝对差值定义的能耗差判据可视为大理岩的结构失效判据.

    大理岩循环加卸载能量演化特征损伤特性失效判据

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    考虑水合物孔隙赋存模式演化的含水合物沉积物渗透率模型

    黄楠朱斌王路君
    2387-2396,2410页
    查看更多>>摘要：含水合物沉积物(gas hydrate-bearing sediments,GHBS)的渗透率是影响水合物生成和分解过程中气液运移特性的重要因素,常被选为水合物开采性能评价的重要指标.GHBS孔隙中水合物赋存模式与饱和度的变化,往往引起GHBS渗透率显著改变,现有渗透率模型多基于单一孔隙赋存模式建立,难以考虑赋存模式变化对GHBS渗透率的影响.基于平行毛细管模型,考虑水合物赋存模式变化对GHBS孔隙结构的影响,提出水合物颗粒包裹和孔隙填充两种赋存形式共存的混合赋存模式,引入双参数逻辑函数表征水合物孔隙赋存模式随饱和度变化的特性,建立了考虑水合物孔隙赋存模式演化的GHBS渗透率模型.通过与室内试验和原位测量数据对比验证了模型的适用性.结果表明:水合物生成过程中水合物饱和度的改变易导致其赋存模式变化,影响GHBS渗透率随饱和度变化的趋势;不同生成条件下水合物赋存模式演化特性存异,演化特征体现在主要赋存模式发生转变对应的临界水合物饱和度及演化的方向与趋势上;相比于已有模型,该模型能捕捉到水合物赋存模式改变时渗透率的变化特性,对室内制备和原位GHBS渗透率测量数据均能较好预测.

    天然气水合物渗透率赋存模式水合物饱和度分析模型

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    卸载速率对卸载诱发注浆加固节理岩体滑移行为影响的试验研究

    卢英瑞冯现大刘日成李树忱...
    2397-2410页
    查看更多>>摘要：为研究卸载速率对水泥注浆加固节理花岗岩卸载诱发滑移行为的影响,利用TATW-2000岩石三轴试验系统对接近临界应力状态下的注浆加固节理花岗岩进行了恒轴压分级卸围压的诱发滑移试验,卸载速率分别为0.1、0.5、1、5、10MPa/min.研究表明:(1)在剪切滑移过程中,岩-浆黏结界面会相互磨损,花岗岩会在水泥断面表面留下大量微划痕.随着卸载速率升高,节理粗糙度系数(joint roughness coefficient,JRC)值分别为17.52、16.25、15.65、12.82、10.72,这表明卸载速率越大,水泥断面表面的微划痕越小.(2)各围压卸载期内的平均剪切滑移速率随卸载速率变化关系符合幂函数关系,平均剪切滑移速率随卸载速率的升高而升高,但升高速率逐渐减小.在应力-应变滞后效应的影响下,各围压保持期内的平均剪切滑移速率也随卸载速率的增加而增加.卸载速率为0.5、1、5、10MPa/min时,围压保持期的平均剪切滑移速率远小于围压卸载期的平均剪切滑移速率;卸载速率为0.1 MPa/min时,围压卸载期和围压保持期的平均剪切滑移速率相对差距较小.(3)动态滑移的平均剪切滑移速率比蠕变滑移的平均剪切滑移速率高一个数量级.蠕变滑移和动态滑移的平均剪切滑移速率随卸载速率的升高而升高,持续时间随卸载速率的升高而减小.(4)卸载速率小于1 MPa/min时,试样发生失稳滑移时对应的围压与卸载速率呈正相关,卸载速率大于1 MPa/min时呈负相关.

    岩石力学卸载诱发滑移卸载速率节理岩体剪切滑移速率

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    软黏土大直径单桩水平循环加载离心机模型试验

    高鲁超戴国亮张继生万志辉...
    2411-2420页
    查看更多>>摘要：为研究软黏土中大直径单桩水平循环受荷响应,开展了不同循环加载形式(单向和双向)下软黏土中大直径单桩离心模型试验,对比分析了大直径单桩变形特性、刚度弱化、桩身弯矩、循环p-y曲线以及桩周孔隙水压力变化规律.试验结果表明:单桩荷载-位移曲线表现出明显的非线性滞回耗能与位移累积特性,相比单向循环,双向循环引起桩顶产生较大的累积位移,累积位移与循环次数和加载幅值有关;桩顶累积位移由可恢复的弹性变形和不可恢复的塑性变形组成,塑性变形与循环次数和加载应力水平有关;双向循环荷载造成桩顶刚度弱化明显,引起桩身产生更大的弯曲效应;桩周孔压累积与循环次数和加载幅值有关,双向循环下桩周孔压累积更为显著.

    海上风电桩基础循环荷载软黏土离心机试验

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    高置换率散体材料桩-不透水桩组合型复合地基非线性固结解析研究

    孙锦鑫卢萌盟刘干斌
    2421-2436页
    查看更多>>摘要：为加快固结排水速率并提高地基承载力,组合型复合地基加固技术被广泛应用于地基改良工程,而目前关于此类复合地基的非线性固结理论研究很少.通过对数模型来描述土体的非线性固结特征,并考虑桩-土压缩模量比随固结的变化,建立了散体材料桩-不透水桩复合地基非线性固结解析模型.此外,为减小研究高置换率复合地基固结时产生的计算误差,对传统假定进行修正,并引入新的流量连续性关系来考虑散体材料桩的固结变形.综合考虑散体材料桩井阻效应、桩体施工扰动效应和土体内径-竖向渗流,基于等应变假设和达西定律,推导了该模型的固结控制方程及其解析解.通过参数敏感性分析对复合地基非线性固结特性进行研究,分析了不同荷载形式下各参数对固结性状的影响.此外,与现有模型展开比较研究,并与实测数据进行对比分析,验证了该解答的正确性.结果表明:忽略散体材料桩的桩体固结变形会高估复合地基的固结速率,随着桩体置换率的增加,计算误差最大可达10.5％;当压缩指数Cc小于渗透指数Ckh(v)时,不考虑土体的非线性特征会低估地基固结速率;Cc/Ckv的变化对固结速率的影响很小,与Cc/Ckh相比可以忽略不计;施工场地布置越密集、桩-土压缩模量比越大、散体材料桩渗透系数越大或扰动区半径越小,均会导致地基固结加快.

    非线性固结复合地基散体材料桩不透水桩地基处理

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    单面卸载条件下深埋圆形洞室围岩岩爆的试验模拟研究

    焉兆熙刘科伟杨家彩郭腾飞...
    2437-2449页
    查看更多>>摘要：为深入研究深部洞室开挖诱发邻近既有洞室围岩岩爆的发生过程和机制,采用真三轴电液伺服诱变试验系统对具有强岩爆倾向性的花岗岩开展试验研究,模拟500 m的三维应力状态.通过卸载洞室围岩单侧荷载模拟邻近洞室开挖,在围岩应力重分布作用下最终诱发岩爆,试验中借助监测设备实时观测洞壁的破坏现象.试验结果表明:(1)在单面卸载条件下,岩爆过程可分为6个阶段,即卸载后的应力重分布、准备期、第1轮岩屑弹射和剥落、平静期、第2轮岩屑弹射和剥落、剧烈破坏;(2)在卸荷作用的影响下,洞壁岩爆呈现出明显的时空特征和非对称性,表现为卸荷后洞室顶底部率先出现明显裂纹,在随后的持续加载过程中,远离卸载面一侧发生剧烈岩爆并形成沿轴向贯通的V型槽;(3)基于定义的滞后效应系数可知,与三向加载岩爆相比,单面卸载下的洞室岩爆具有更强的突然性,且极易导致洞室的整体垮塌.为预防该类型岩爆,邻近洞室开挖时应及时对既有洞室远离卸载面一侧进行支护和加固处理.

    试验模拟邻近洞室开挖岩爆真三轴试验系统单面卸载

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