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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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    酸性干湿循环下泥质砂岩劣化及声发射演化特征识别研究

    隆能增任松吴斐陈征...
    2653-2668页
    查看更多>>摘要：为深入探究降雨-蒸发干湿循环效应及酸雨腐蚀对泥质砂岩边坡运营稳定性的影响,基于不同酸性干湿循环下泥质砂岩单轴压缩、三轴压缩及声发射监测试验研究了其力学参数劣化规律及损伤破坏演化特征.研究结果表明:泥质砂岩的单轴抗压强度σ、弹性模量E、黏聚力c、内摩擦角p的劣化度与干湿循环次数正相关,而劣化速率与干湿循环次数负相关,围压延缓了其劣化过程,酸性环境则会加剧岩样的劣化.a对于酸性干湿循环的敏感度最高,在不同pH值条件下力学参数与干湿循环次数均呈较强的对数关系.声发射振铃累计计数及能量演化特征可分为初始活跃期、稳定增长期和高峰陡增期,并且在稳定增长期表现出较为明显的突变破坏前兆.随着酸性干湿循环的耦合作用效应持续增强,RA-AF张拉裂纹信号持续下降,声发射定位事件特征由中部轴向聚集逐步演变为斜向随机分布,损伤破坏特征由张拉破坏向剪切破坏转变.基于声发射数据驱动的泥质砂岩损伤状态识别模型的综合识别准确率达到93.33％,振铃累计计数和最大能量特征贡献率为81.63％,表明所建模型可较为准确地识别损伤状态等级与声发射数据间的内在关联特征.

    酸性干湿循环泥质砂岩声发射劣化特征识别数据驱动

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    不同灰砂比岩充组合体疲劳损伤与破裂特性试验研究

    龙大愚王宇李鹏李长洪...
    2669-2681页
    查看更多>>摘要：为了揭示地下采场中岩充组合结构体在频发应力扰动作用下的损伤演化和破裂机制,对4种不同灰砂比的岩充组合体试样开展多级增幅疲劳试验并进行试验后CT扫描.结果表明:(1)充填体的灰砂比对岩充组合体的变形、刚度劣化、损伤扩展和破坏模式均有影响.灰砂比从1∶4下降到1∶12,体积膨胀增加,割线模量先增加后减小.(2)提出了基于不可逆轴向应变的累积损伤演化模型,该模型与试验数据拟合良好,灰砂比为1∶4和1∶8的岩充组合体累积损伤呈现2阶段增加模式,即最初稳定增加,随后急剧增加.灰砂比为1∶10和1∶12的岩充组合体呈现倒"S"形损伤累积模式,即初始、稳定和加速增加3个阶段.(3)随着灰砂比减小,岩充组合体的宏观破坏模式从拉伸-剪切混合破坏过渡为拉伸破坏.试验后的CT图像揭示了岩充组合体细观破裂演化模式,包括充填体中的剪切破坏、沿着岩石和充填体接触面的拉伸破裂以及岩石中的拉伸和剪切破裂.采用"柔性充填体"有利于防止岩石剥落、坍塌等灾害.研究成果可为矿山充填配比优化和深部矿产资源安全开采提供理论依据.

    岩充组合体充填配比疲劳扰动损伤破裂CT扫描

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    不同降压速率下天然气水合物垂直井分段降压开采特性试验研究

    蒋宇静颜鹏栾恒杰刘明康...
    2682-2694页
    查看更多>>摘要：认识分段降压法对天然气水合物储层开采特性的影响规律,能够为提高天然气水合物开采的效率和可控性提供科学依据.为此,利用自主研发的大尺寸二维天然气水合物开采模拟试验装置,开展了3种不同降压速率下的天然气水合物单一垂直井分段降压开采模拟试验,研究了降压速率对降压开采过程中储层的压力响应、温度响应、产气量、瞬时产气速率以及平均产气速率等的影响情况.结果表明:压力变化速率的异常峰值现象的产生与回压阀密切相关,且其持续时间之比约等于降压速率的反比;相同降压幅度下,降压速率越小时,降压持续的时间越长,外部热量传递越多,促使更多的水合物在降压阶段发生分解,使得总产气占比越高;随着降压速率减小,峰值产气速率在第2次降压阶段内出现的时间越来越晚,水合物分解速率达到最大值的时间逐渐推后.

    天然气水合物分段降压降压速率温压响应产气特性

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    恒定法向刚度条件下加锚充填节理岩体剪切特性研究

    宋洋王贺平张维东赵立财...
    2695-2706,2718页
    查看更多>>摘要：深部岩体节理往往存在不同程度的软弱充填物质,导致岩体力学性质更为复杂.开展恒定法向刚度CNS边界条件下,考虑高初始法向应力及不同节理粗糙系数JRC-充填度Δ组合模式的加锚充填节理岩体剪切试验,结合微观电镜扫描(scanning electron microscope,简称SEM)分析充填节理部分宏微观结构演变特征,推导CNS边界条件下峰值剪胀角相关计算方法.研究结果表明:当Δ＜0.5,试件剪应力强度呈现应力硬化;当1.0＜Δ≤1.5,剪应力强度由基本恒定演化为应力软化.当Δ小于临界充填度Δcr,JRC成为峰值抗剪强度主要影响因素.Δ在节理法向变形中起到控制作用,随着Δ的增加,出现剪胀、先剪胀后剪缩、剪缩3种演化规律,JRC则影响着试件剪胀-剪缩变化程度.充填节理部分破坏模式随着Δ的增加主要经历3个阶段:粗糙点磨平、充填物质摩擦、充填物质磨碎.微观角度下由疏松多孔结构形式演化为散体碎屑状结构形式.受挤压破碎区与挤压应力集中区二者的相互演化机制影响,锚杆剪切变形模式逐渐由Δ=0的"近似"拉剪变形向Δ=1.5的拉弯变形模式演变.在此基础上,提出了一种CNS边界条件下加锚充填节理岩体峰值剪胀角的计算公式,并进行了试验验证及边界条件影响参数敏感性分析.

    恒定法向刚度边界节理面粗糙度节理充填度锚杆变形模式峰值剪胀角

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    基于粒子图像测速技术的节状地下连续墙变形特性与破坏模式研究

    吴九江肖琳王丽娟张祎...
    2707-2718页
    查看更多>>摘要：节状地下连续墙(简称节状墙)是一种新型的地基基础形式,具备良好的工程特性,相对于传统地下连续墙而言,由于节部的存在,其抗拔承载力得到了有效地提升.目前,节状墙的应用及研究尚处于起步阶段,其变形特性与破坏模式亟待摸清.通过室内模型试验辅以粒子图像测速(particle image velocimetry,简称PIV)技术对节状墙基础竖向受拉下的位移和破坏形态开展了分析,研究结果表明:端部与中部节的设置扩大了深部与浅部土体的影响范围,多部节的设置相对于单部节有利于调动更广范围的土体.节状墙的破坏模式包括垂直滑移面、倒金字塔状或正切曲线和花瓶状曲线(即曲线滑移面)相连接的滑移面.总体而言,与抗拔桩相比,节状墙的抗拔破坏面受到节部数量和位置的影响而表现为复合型,且部分滑移面的走向与土体内摩擦角有关.

    节状地下连续墙粒子图像测速技术变形与破坏模式节部模型试验

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    基于土-水特征曲线的非饱和冻土未冻水含量预测

    周凤玺赵文沧
    2719-2727页
    查看更多>>摘要：对非饱和土体在冻结温度以下土中未冻水含量进行了理论分析,给出了一种简便的预测方法及其数学模型.基于非饱和土孔隙中气液两相的化学平衡和力学平衡关系,结合土-水特征曲线,给出了以Van Genuchten 土-水特征曲线模型参数表示的土体孔隙体积分布密度函数,且水分冻结与土体孔径分布密切相关.根据初始有效饱和度对应的液态水填充的最大孔径和一定冻结温度对应的起始结晶孔径之间的关系,分析了土体孔隙中冰水相变的特征及其临界有效饱和度.当初始有效饱和度超过临界结晶饱和度后,冻结现象才会发生.给出了非饱和土体在冻结温度以下土中未冻水饱和度的预测公式,并通过已有的试验结果对其有效性进行了验证.

    未冻水含量冻土土-水特征曲线预测模型

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    《岩土力学》2023年第10期被EI收录论文(27篇,收录率100％)

    2727,2807页
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    采石场粉尘和海砂混合物力学性能试验和数值研究

    TIEP Pham DucTU Nguyen VanPHONG Pham DucCHINH Mai Viet...
    2728-2740页
    查看更多>>摘要：越南等发展中国家的道路基础设施建设需要大量天然砂.河砂日益紧缺,其供应量将持续下降.因此,建筑行业必须实施可持续发展战略,将废弃材料与各种可利用资源相结合,以有效应对这一严峻形势.本研究的目的是测试采石场粉尘和海砂混合物的力学性能,并评估其在高速公路路基层中的潜在应用.进行了一系列试验,包括材料的含水率、相对密度、休止角测试和三轴试验,以研究不同配比下混合物的组成.结合Plaxis 土工试验中的校准进行了广泛的参数研究,得出了割线模量E50和围压曲线.根据加州承载比CBR对公路路基层所用材料的评估结果,证明海砂和采石场粉尘混合物具有适当性能,可用于公路路基的建设.

    采石场粉尘海砂土工试验模块固结试验三轴试验路基层公路加州承载比

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    基于卷积神经网络的液化预测模型及可解释性分析

    龙潇孙锐郑桐
    2741-2753页
    查看更多>>摘要：常规液化判别方法通常是半经验方法,存在人为因素干扰,成功率及均衡性不佳.现有的机器学习方法缺乏足够的样本支撑,存在一定的局限性.通过整合液化数据集,选取修正标准贯击数、细粒含量、土层深度、地下水位深度、总上覆应力、有效上覆应力、门槛加速度、循环剪应力比、剪切波速、震级与地表峰值加速度11个液化特征建立卷积神经网络(convolutional neural network,简称CNN)模型.引入边界合成少数过采样技术消除不平衡数据集的影响.将CNN模型与随机森林模型、逻辑回归模型、支持向量机模型、极致梯度提升模型和规范方法进行对比,并结合沙普利加性解释(SHapley Additive exPlanations,简称SHAP)分析输入特征对预测结果的影响趋势.结果表明,CNN模型准确率达92.58％,各项指标均优于其他4种机器学习模型和规范方法.对SHAP结果分析可知,修正标贯击数小于15的土层液化概率较高,循环剪应力比CSR小于0.25的土层更不易液化.各因素的影响规律均符合现有认知,预测模型合理可靠.

    机器学习液化预测卷积神经网络边界合成少数过采样技术沙普利加性解释(SHAP)

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    黄土塬边漫灌区土体水入渗过程研究

    赵宽耀许强陈婉琳彭大雷...
    2754-2764页
    查看更多>>摘要：黄土漫灌区水入渗形成的饱和黄土层内极易产生液化型破坏,诸如积石山6.2级地震诱发的中川乡液化型黄土滑坡和甘肃黑方台黄土滑坡为典型案例;然而,黄土中水的渗流是以活塞式基质渗流为主还是以优势渗流为主,目前尚未定论.以甘肃黑方台典型滑坡后缘漫灌区土体为研究对象,开展现场漫灌入渗试验,借助三维高密度电法实时监测水的入渗过程;利用电阻率变化率表征水分的整体入渗过程,并用相邻测量时段电阻率变化率差值表征该时段内水分的关键渗流空间,分析漫灌作用下黄土中水的渗流模式,探讨不同补给强度对渗流模式的影响.主要得出以下结论:(1)固定电极的时序三维高密度电法能有效探测黄土中水的渗流过程;(2)试验区黄土中呈现基质流与优势流共存的渗流模式,其中基质流的均匀入渗为测量空间内的主要渗流模式且集中于近地表2 m内,优势流表现为延伸至4 m深度的优势通道内水分向周围以基质流形式逐渐渗流,渗流轨迹受优势通道分布的影响;(3)含裂隙黄土中水的渗流模式受水补给强度的影响,其中漫灌或降雨积水时,出露地表的裂隙内水分可直接下渗至裂隙延伸的区域形成优势流,而在无积水的降雨条件下,裂隙内无法形成明显优势流,水分以活塞式基质流的形式下渗.研究成果可为黄土中水渗流的现场观测及模式探讨提供借鉴.

    黑方台黄土滑坡原位入渗试验优势流高密度电法

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