饱和黏性土中散体桩复合地基极限承载力系数研究
郑 刚1，2，3，周海祚1，2，3，刁 钰1，2，3，刘景锦1，2，3
(1. 天津大学建筑工程学院，天津300072；2. 滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室(天津大学)，天津 300072；
3. 天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室(天津大学)，天津 300072)
摘 要：埋置深度对复合地基承载力的影响规律一直缺乏深入研究，工程中采取最低程度考虑基础埋深的保守方法导致复合地基承载力被不同程度的低估。采用有限差分法建立饱和黏土中散体桩复合地基数值模型，对刚性基础下散体桩变形模式及机理进行分析，在此基础上，进行考虑桩、土为无重介质的散体桩复合地基极限承载力系数研究。结果表明散体桩复合地基破坏模式受置换率、桩长和埋深耦合作用，可能发生浅基础型、复合型或实体基础类型的破坏模式。深度修正系数随着桩长的增加而增大，随埋深的增加而减小；当桩长和埋深一定时，存在一个最优置换率使深度修正系数取得极大值。而现行规范中深度修正系数取1.0，低估了基础埋深的作用。最后基于Mohr–Coulomb破坏准则推导群桩复合地基的等效强度，并利用极限分析法推导了浅基础破坏模式下复合地基的极限承载力系数解答，结果与有限差分法的结果吻合较好。
关键词：复合地基；深度修正系数；有限差分法；极限分析；破坏模式
基于应变路径法的黏土中水平受荷桩p–y曲线
黄茂松1，2，俞 剑1，2，张陈蓉1，2
(1. 同济大学地下建筑与工程系，上海 200092；2. 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室，上海 200092)
摘 要：水平桩的p–y曲线大多是基于试验数据（API规范，双曲线），旨在从理论出发推导桩侧土体的p–y曲线。首先，推导了与上限解等价的分步弹性加载理论，并结合刚性圆盘在环状弹性介质中受水平力作用下的弹性力学解以研究桩身水平位移和桩周平均剪应变间的关系；再应用该平均剪应变和土体的双曲线应力应变关系建立联系以得到桩周土体在加载过程中的平均屈服应力即已发挥的土体强度；以此确立二维情况下桩身位移和桩周土反力的关系即p–y骨干曲线。再进一步根据三维的桩侧初始地基模量和桩侧极限承载力，将其推广至三维。该p–y曲线的优点在于可以考虑土体应力应变关系、桩身刚度和长细比对p–y曲线的影响。最后，将本文p–y曲线和传统p–y曲线分别与工程实例以及有限元结果进行对比，并指出传统p–y曲线的不足及恰当的使用范围。
关键词：水平受荷桩；软黏土；p–y曲线；应力应变关系；应变路径法
土工合成材料流变参数合理选择的研究
包承纲，童 军，丁金华
(长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室，湖北 武汉 430010)
摘 要：工程中应用土工合成材料时必需考虑其流变特性的影响，流变特性一般指蠕变、松弛、长期强度等方面的性质。当前在土工合成材料设计强度值的选择中，为考虑蠕变影响，往往对其极限强度乘一个蠕变折减系数后加以使用。这个系数如何取值对工程的安全性和经济性影响很大。由于对该系数研究不够，国际和国内都存在很大分歧，一般都取得十分保守。土工合成材料蠕变试验成果表明，蠕变的影响与作用的荷载水平关系很大，当荷载水平小于某一临界值时，材料的变形将渐趋稳定，不会导致蠕变破坏。而根据国内外大量工程实测资料表明，加筋土结构中筋材所受的力很小，仅及设计预测值的几分之一，甚至只有5%，变形也远低于预测值，筋材最大的受力和变形发生在施工结束时。同时，实测资料表明，土体中筋材存在松弛现象，它将减轻蠕变的影响。根据有关的机理分析、试验数据和实测资料，对筋材强度折减系数的合理取值提出了建议。
关键词：土工合成材料；加筋土；流变特性；蠕变折减系数；松弛特性
土体在磷石膏酸液渗透作用下的物性变化试验研究
李国英1，3，白闰平2，1，3，米占宽1，3，王 芳1，3
(1. 南京水利科学研究院岩土工程研究所，江苏 南京 210024；2. 同济大学地下建筑与工程系，上海 200092；
3. 水利部土石坝破坏机理与防控技术重点实验室，江苏 南京 210024)
摘 要：通过开展土体在磷石膏酸液渗透作用下的三轴渗透试验、土体的物性测试试验和化学成分测定试验，研究了土体在磷石膏酸液作用下的渗透系数的变化和干密度的变化，以及土样和水样的化学成分的变化。研究结果表明：当磷石膏酸液进入土体后，与土体中水溶性无机盐类以及某些矿物质发生了化学反应，在土体孔隙中生成了水溶性极差的新物质且逐步充满土体孔隙，随着渗流时间的增长，使土样的渗透系数呈幂函数规律减小，干密度逐渐增大，磷石膏酸液的酸性减弱，土体对酸液中氢离子的吸附作用，同样也会消耗酸液中氢离子，使酸液通过土样后酸性减弱。土体在磷石膏酸液的渗透作用下，随着渗流时间的增长渗透系数逐渐变小，当渗透系数足够小时可认为在土体中形成了磷石膏酸液的天然防渗层，可阻止了酸液对土壤的进一步侵蚀。
关键词：磷石膏酸液；化学反应；渗透系数；干密度
饱和黏性土抗剪强度的试验方法
滕延京，盛志强，王曙光
(中国建筑科学研究院地基基础研究所，北京 100013)
摘 要：饱和黏性土的工程特性，与其应力状态密切相关。自然状态的地基土固结应力状态以及工程设计工况的应力状态，是确定地基土抗剪强度试验方法必须考虑的问题。通过原状土的土工试验，分析研究饱和黏性土抗剪强度试验方法及对其抗剪强度指标的影响，提出现场取得的不扰动土样，在试验室进行抗剪强度试验，必须进行恢复土样初始应力状态的预处理；应针对实际工程问题需要，确定固结压力及排水条件进行土样的剪切试验；资料整理时应区分工程应用的应力条件，小于前期固结压力的压力段和大于前期固结压力的压力段分别进行统计分析，确定抗剪强度指标。
关键词：饱和黏性土；抗剪强度；应力历史；固结状态
新鲜生活垃圾抗剪强度参数变化规律研究
张振营，严立俊，吴大志，章凌峰，傅 军，胡渊杰
（浙江理工大学建筑工程学院，浙江 杭州 310018）
摘 要：在环境土工实验室，人工配制新鲜生活垃圾试样，采用大型压缩与直剪联合测定仪器，对288个垃圾试样抗剪强度参数的变化规律进行了研究。将生活垃圾分为3大类，模拟城市经济发展的不发达、发展中及发达3个阶段，将生活垃圾分为3大配比。试验采用3种初始孔隙比（2.1，2.5，2.9）、4级竖向压力（25，50，100，200 kPa），每级压力作用下的时间分别为0，0.25，0.5，1，2，6，12，24 h，研究了10种剪应变限值（2%，4%，6%，8%，10%，12%，14%，16%，18%，20%）新鲜垃圾的抗剪强度参数。试验结果表明，新鲜垃圾的抗剪强度与竖向压力可以拟合为一条直线，符合库仑定律。随着剪应变限值的增加，抗剪强度参数c值和φ值均有增加的趋势，符合对数模型。给出了不同因素影响下，新鲜生活垃圾c值和φ值的取值范围，c值在6.14～34.17 kPa之间、φ值在4.1°～30.6°之间。
关键词：新鲜生活垃圾；大型压缩与直剪联合试验；剪应变限值；对数模型；抗剪强度参数
大型疏浚土充填袋筑堤技术研究
何 宁1，沈雪松2，周彦章1，杨守华1，朱群峰1，黄康理1，高长胜1
（1. 南京水利科学研究院岩土工程研究所，江苏南京 210024；2. 连云港港30万吨航道建设指挥部，江苏 连云港 222046）
摘 要：为缓解砂石资源紧缺、保护生态环境、降低工程造价和高效利用航道疏浚土，以大型疏浚土充填袋筑堤技术应用于连云港港徐圩港区围堤建设为工程实例，通过稳定性分析计算、离心模型试验开展了大型疏浚土充填袋筑堤技术的理论可行性研究，并结合原型试验提出了新型配套施工工艺，形成了相关成套技术。研究表明：袋体土工织物加筋作用良好，堤体及地基稳定性能够满足安全设计；控制疏浚土充填料初始含水率、采用泥浆泵与浓浆泵串联接力的施工工艺，能够提升大型疏浚土充填袋筑堤施工效率，满足正常围堤建设强度需要；低含水率疏浚土充填料排水较快、袋体实际有效厚度较为理想、堤体地基较为稳定，大型疏浚土充填袋筑堤具有其技术可行性。
关键词：疏浚土；充填袋；筑堤技术；稳定性分析；原型试验
基于跨孔电阻率CT的地铁盾构区间孤石探测方法及物理模型试验研究
李术才，刘征宇，刘 斌，许新骥，王传武，聂利超，孙怀凤，宋 杰，王世睿
（山东大学岩土与结构工程研究中心，山东 济南 250061）
摘 要：跨孔电阻率CT方法在地铁盾构区间孤石探测方面具有一定优势，但仍然存在孤石定位精度低、小尺寸孤石难以识别等工程实际难题。首先，提出了电阻率CT不等式约束反演成像方法和偏导数矩阵的并行解析快速求解方法，从施加先验信息约束和提高反演精度两个方面共同改善了电阻率CT反演的多解性与成像效果。在此基础上，通过大量常规观测模式的成像效果对比试验，提出了一种组合式观测模式，可以综合多种常规观测模式的探测优势并增加采集的数据量，从而提高对异常体的识别能力。针对影响探测效果的两个因素——孔距和电极间距进行了数值模拟试验研究，获得了在组合式观测模式下的有效孔距范围和合理的电极间距参数，并进一步检验了对小粒径孤石的识别效果。在此基础上，提出了地面物探普查与电阻率CT详查相结合的孤石探测方案。最后，开展了物理模型试验研究进行验证，探测结果与实际情况比较一致，具有较好的应用前景。
关键词：地铁盾构区间；孤石；跨孔电阻率CT；不等式约束；组合式观测模式；影响因素
苏州地区大尺度深基坑变形性状实测分析
廖少明1，2，魏仕锋3，谭 勇1，2，柳骏茜1
(1. 同济大学地下建筑与工程系，上海 200092；2. 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室，上海 200092；
3. 广东省建筑设计研究院，广东 广州 510010)
摘 要：以苏州广播电视总台现代传媒广场大尺度深基坑（面积为33500 m2）为工程背景，并收集了该地区11个采用钻孔灌注桩围护、顺作法施工的方形基坑（长宽比1.01～2.68）及至少23个采用地下连续墙围护的长条形地铁车站基坑的实测数据，全面地对比分析了苏州地区采用不同挡土结构、不同形状的大尺度深基坑的变形性状。研究结果表明：①方形基坑连续墙最大侧移值（δhm）平均值为0.08%He；地铁车站基坑连续墙δhm平均值为0.20%He；②方形基坑和地铁车站基坑的围护结构最大侧移点埋深（Hm）分别落于（He-10，He+5）和（He-7，He+8）范围内。采用混凝土支撑的基坑的Hm稍小于采用钢支撑的基坑的Hm；③同样采用地下连续墙围护的本工程方形基坑和长条形地铁车站基坑的墙后地表沉降最大值（δvm）的范围分别为（0.01%～0.09%）He和（0.04%～0.27%）He。地铁车站基坑墙后地表沉降影响范围约为4.5He，大于方形基坑墙后地表沉降的影响范围；④本工程方形基坑和地铁车站基坑δvm/δhm的范围分别为0.13～1.07和0.22～1.65；⑤方形基坑和地铁车站基坑的立柱隆起值（δcu）分别为（0.07%～0.26%）He和（0.10%～0.23%）He；⑥大尺度方形基坑和地铁车站基坑表观土压力包络线峰值分别为0.80γHe和0.87γHe，皆出现在开挖面以下（0.21～0.64）He处。采用Terzaghi和Peck及日本土木学会建议的土压力分布模式会显著低估该地区大尺度深基坑表观土压力峰值。
关键词：大尺度深基坑；地下连续墙；钻孔灌注桩；基坑形状；变形性状
沉积磷石膏的物理力学特性试验研究
米占宽1，饶徐生2，储学群3，曹 培1
（1. 南京水利科学研究院岩土工程研究所，江苏 南京 210024；2.云天化国际化工公司三环分公司，云南 昆明 650113；
3. 中石化南京工程有限公司，江苏 南京 210098）
摘 要：磷石膏是磷酸生产过程中的副产品，目前的综合利用率尚不足25%，大部分需要堆存存放。受地形限制和经济效益考虑，中国主要为湿法堆存的山谷型堆场。依托柳树箐磷石膏堆积坝，针对沉积磷石膏首先开展了密度、含水率、渗透、土水特征和颗分等物理性质试验，然后开展了三轴CU、蠕变及动三轴等力学特性试验。试验结果表明：①沉积磷石膏的干密度与埋深没有相关关系；②沉积磷石膏不具有自然分级现象，但具有明显的各向异性；③沉积磷石膏具有较高的摩擦角和抗液化能力，但其蠕变变形较大、渗透比降较小。上述工作为分析磷石膏堆积坝的坝体稳定性提供了基础，对现行磷石膏库的运行管理以及新建工程的设计具有重要的借鉴意义。
关键词：磷石膏；堆积坝；沉积规律；抗剪强度；蠕变；液化
夹层土上自升式钻井平台穿刺机理的离心模型试验研究
李 飒1，王耀存1，吴兴州2，梁建辉3，周杨锐4
(1. 天津大学建工学院岩土所，天津 300072；2. 中冶建工集团有限公司勘察设计研究院，重庆 400084；
3.中国水利水电科学研究院，北京 100038；4. 中海油服股份有限公司物探事业部，天津 300451)
摘 要：自升式钻井平台是一种海洋石油开采中常用的平台结构形式。桩脚穿刺是引发自升式钻井平台事故的最主要的原因，目前对于穿刺机理的研究都集中在桩靴达到或者进入到硬层以后，即认为只有桩靴在达到或进入硬层后，穿刺行为才开始启动。在中国南海海域普遍存在硬夹层分布土层，即软—硬—软，俗称“鸡蛋壳”土层分布，现场情况显示，在这种土质条件下，现有的方法很难对穿刺行为做出准确的预测。采用离心模型试验以及有限元的方法对上述土层分布下的穿刺机理进行了研究。离心模型试验显示：在桩靴贯入过程中所受到的土阻力的大小沿深度的分布存在两种不同的模式。当上层软土强度与硬层强度之比在0.5左右时，土阻力沿深度的分布存在两个峰值点；当上层软土强度与硬层强度之比在0.2左右时，土阻力沿深度的分布与现有计算模式的情况相同。有限元计算分析显示造成上述现象的主要原因是塑性区在土体中的展开模式的区别。在钻井平台预压插桩过程中应该充分考虑土体中土阻力的分布特点，合理设计每级预压荷载的大小，预防穿刺的发生。
关键词：桩靴；穿刺；离心模型试验；有限元
衬砌背后双空洞影响下隧道结构的安全状态分析
张成平，冯 岗，张 旭，韩凯航，张顶立
(北京交通大学城市地下工程教育部重点实验室，北京 100044)
摘 要：衬砌背后多空洞的存在使隧道结构受力状态更加复杂，极易引起结构开裂并直接影响到隧道结构的安全性。针对Ⅳ级围岩两车道公路隧道，采用数值模拟和模型试验分别研究拱顶或拱肩背后存在双空洞条件下隧道结构的安全状态。数值模拟结果表明：衬砌背后双空洞的存在，显著改变了隧道结构内力分布，恶化了结构受力状态；空洞尺寸增大会导致隧道结构轴力整体降低，并使空洞范围内及两空洞之间的隧道结构弯矩明显增大；两空洞间隧道结构各截面安全系数较无空洞时显著降低，并表现出随空洞尺寸增加而逐渐降低的趋势，该区域也是隧道结构安全性评价重点部位；拱肩衬砌背后存在双空洞时，其对结构截面安全系数的影响较拱顶和拱肩分别存在空洞的情况更大。模型试验得到的空洞对衬砌结构安全系数影响规律与数值模拟结果基本一致，并获得了双空洞作用下衬砌结构的破坏演化规律。研究成果可为隧道衬砌背后空洞的致灾机制和灾变控制研究提供参考和借鉴。
关键词：隧道工程；衬砌背后空洞；安全系数；破坏过程；数值模拟；模型试验
双轴压缩条件下散粒体的二维孔隙分布及演化规律研究
刘 洋，汪成林，张 铎
（北京科技大学土木与环境工程学院土木工程系，北京 100083）
摘 要：基于离散单元法建立了不同密实度的理想散粒体数值模型，通过Voronoi–Delaunay网格剖分建立离散域，采用基于边界点的椭圆拟合算法模拟散粒体中的孔隙，并进一步分析了在双轴压缩条件下散粒体孔隙的分布特征与演化规律，同时结合数值试样中单孔隙的变化过程，分析了散粒体变形的微细观力学机理。研究表明，散粒体二维孔隙表现出明显的双峰分布特征，在双轴压缩条件下，不同密实度散粒体的孔隙要素表现出明显不同的演化特征。总体说来，松散试样小孔隙比例增加，大孔隙比例减少，孔隙趋于均匀；而密实试样小孔隙比例减少，大孔隙比例增加。孔隙的排列方向与荷载主方向有关，初始密实度对其影响不大。双轴加载过程中长轴沿水平方向的细长孔隙首先崩溃，长轴沿轴向加载方向的孔隙存留下来并在散粒体变形过程中起主导作用，最终沿加载方向产生一个稳定的颗粒结构。单孔隙的发展过程显示，大孔隙上承担着较强的力链，双轴压缩过程中随着变形的发展，松散试样中接触力链较强的单个大孔隙逐渐分裂成为多个小孔隙，颗粒接触力链分布趋于均匀；而在密实试样中，随着变形发展小孔隙逐渐融合形成大孔隙。
关键词：散粒体；孔隙结构；离散元；双轴压缩；力链
细粒土液化判别特征指标研究
董 林1，2，王兰民1，2，袁晓铭1
（1. 中国地震局工程力学研究所，黑龙江 哈尔滨 150080；2. 中国地震局兰州地震研究所，甘肃 兰州 730000）
摘 要：中国液化判别方法形成于20世纪80年代，30年来无实质改进。对于细粒土液化判别方法，1999年土耳其Kocaeli地震和台湾集集地震后，国外研究人员做了大量工作。在前人工作基础上，重点研究细粒土液化判别式和初判条件特征指标。通过回顾唐山、海城地震液化场地细粒土土性特征，结合土耳其Kocaeli地震和台湾集集地震液化数据，详细对比国内外细粒土液化判别方法优缺点。结果表明：①塑性指数不宜作为液化判别式指标；②综合细粒含量与黏粒含量判别液化比单独使用任一指标要更为合理；③中国规范液化判别式对细粒土过于保守，尤其只针对粉土考虑黏粒含量导致更为保守，建议去掉“砂土黏粒含量取3”的规定；④黏粒含量不宜作为初判条件指标；⑤对细粒土的塑性指数，7度、8度和9度分别不小于10，13和15，可判为不液化土。
关键词：细粒土；液化判别；黏粒含量；细粒含量；塑性指数
地基固结和再固结过程中桩基础轴力与沉降计算方法
王 睿1，曹 威1，BRANDENBERG Scott2，张建民1
(1. 清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室，北京 100084；2. 美国加利福尼亚大学洛杉矶分校土木与环境工程系，美国 洛杉矶 90095)
摘 要：在地基固结和液化后再固结过程中，土体会对桩基础产生负摩阻力。负摩阻力作用下桩基础的轴力和沉降常采用中性面方法计算，但事实上中性面方法的几个基本假定可能导致计算结果相对实际产生显著偏差。针对地基固结和震后再固结过程中负摩阻力引起的桩基础的轴力和沉降进行研究，采用随固结过程更新桩土摩擦力峰值的非线性温克尔地基梁方法，建立相应计算方法。该方法能够充分考虑固结过程对桩基础轴力和最终沉降的影响，并给出轴力和沉降的变化过程。与离心模型试验对比的结果显示，在采用合理的固结计算方式的基础上，该方法能够有效地计算地基固结和震后再固结过程中桩基础的轴力与沉降，对沉降的计算精度高于传统中性面方法。
关键词：桩基础；固结；轴力；沉降；非线性温克尔地基梁
水力作用下砂岩三轴卸荷试验及破裂特性研究
唐 浩，李天斌*，陈国庆，王延可
(成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室，四川 成都 610059)
摘 要：高应力、高水压卸荷条件下岩石的非连续性微缺陷演化过程研究对揭示隧道围岩裂纹的起裂孕育、碎胀裂化和峰值破坏，分析围岩稳定性具有重要意义。利用MTS815型程控伺服刚性试验机开展了砂岩在固定围压、不同水压条件下的水力三轴卸荷试验。试验结果表明：岩石变形在卸荷前以压缩为主，变化微小；卸荷后不久开始快速扩容，直至损伤破裂。水力条件下应力–应变曲线上的各个特征应力值比无水压条件下的饱和试样有不同程度地提高，增加了应变能储备，从初始扩容到峰值强度的历时更短，曲线斜率更陡。随着水压的不断增大，各个特征应力值有所减小，表现在起裂条件降低，压缩极限减小，扩容时间提前，表明了砂岩在高水压条件下的脆性特性进一步增强，抵抗变形破坏的能力逐渐降低。通过扩容特征值与扩容点后的体应变关系，求得初始扩容点后的相对扩容应变与变形模量差，建立了多项式回归关系。研究结论揭示了水力作用下砂岩扩容变形行为的强烈性和突发性，可为水–力双场条件下的围岩变形预测及控制提供参考。
关键词：三轴卸荷试验；水力作用；特征应力值；扩容；回归关系
煤层超高压定点水力压裂防冲试验研究
姜福兴1，王 博1，翟明华2，郭信山2，黄广伟1，黄俊锐1
(1. 北京科技大学土木与环境工程学院，北京 100083；2. 山东能源集团有限公司，山东 济南 250014)
摘 要：针对国内外没有成熟的区域主动防冲技术的现状，介绍了一种采用超高压定点压裂煤层形成区域性低应力区，从而为快速掘进和回采创造条件的新技术。现场试验在采深1000 m的山东省华丰煤矿进行，采用微地震监测煤岩体破裂、应力动态实时监测系统监测煤岩体应力变化和压力传感器监测管路压力，实现试验全过程监测。试验得到的主要结论如下：①压裂的压力达到24 MPa并持续11 s之后，煤体产生初次破裂，持续13 min后压裂半径达到8 m；②压裂过程中压裂点附近煤体应力动态为：管路加压后距离压裂点9.5 m的煤层内应力值明显升高—煤体产生破裂并产生微震—管路压力骤降—测点应力趋于稳定；③压裂过程中将煤体切割成了近似6.2 m×8.0 m×6.2 m的长方体，同时随着大量水的注入有效降低了煤体的冲击倾向性；④试验证明定点压裂能够实现“转移应力、弱化煤体和降低蓄能”的防冲机理。
关键词：水力压裂；定点；防冲；冲击地压；微震；应力
高压下饱和黏土B系数研究
商翔宇1，2，郑秀忠2，周国庆1
(1. 中国矿业大学深部岩土与地下工程国家重点实验室，江苏 徐州 221008；2. 中国矿业大学力学与建筑工程学院，江苏 徐州 221008)
摘 要：为了对高压与常压固结后饱和黏土B系数之间存在差异性与否，及其影响因素展开研究，利用GDS三轴试验机开展了固结压力为2 MPa的饱和黏土等向固结试验，其中特别设计进行了高压固结前后的B系数检测试验。试验结果表明：“饱和”黏土高压固结B系数明显小于1的原因在于试样无法达到饱和度100%的理想饱和状态，而并非先前研究报道的高压固结后黏土样内孔隙水以物理性质明显不同于自由水的结合水为主。另外，饱和黏土高压固结过程中，孔压完全消散明显滞后于常规体积变形–时间对数曲线上主固结完成点的出现；高压固结后饱和黏土B系数达到稳定的时间明显长于常压相应值。
关键词：高压；饱和黏土；B系数
基于颗粒离散单元法的获取任意相对密实度下级配颗粒堆积体的数值方法
黄青富1，2，詹美礼1，盛金昌1，罗玉龙1，张 霞3
（1. 河海大学水利水电学院，江苏南京 210098；2. 中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司，云南昆明 650041；
3. 云南省水利水电勘测设计研究院，云南 昆明 650021）
摘 要：土体的密实程度对土体的工程性质影响很大。获得给定相对密实度下的初始颗粒堆积体，是利用离散单元法进行土体细观力学分析的重要前提。基于离散单元法，首先获得颗粒在自重作用下稳定后的最松散堆积体。其次提出采用减小压实过程中颗粒间摩擦系数的拟振动压实法来模拟现实中的振动压实作用，并验证了其可行性。当压实过程中颗粒间摩擦系数为0时获得最密实堆积体。研究了拟振动压实过程中颗粒间摩擦系数与压实稳定后的堆积体孔隙率的关系。最后根据该关系可估算出获得任意给定相对密实度堆积体所需的压实过程中颗粒间的摩擦系数。研究结果表明：颗粒的配位数与粒径近似满足指数关系；通过减小压实过程中颗粒间的摩擦系数能较好的模拟振动压实效果；压实过程中颗粒间的摩擦系数与堆积体孔隙率满足负指数关系；该方法可获得任意相对密实度下的颗粒堆积体，可以为土体细观力学的数值模拟提供初始颗粒堆积结构。
关键词：离散单元法；相对密实度；颗粒堆积体；摩擦系数；配位数
冻结砂土三轴试验中颗粒破碎研究
马 玲1, 2，齐吉琳3, 1*，余 帆1，尹振宇4
(1. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室，甘肃 兰州 730000；2. 中国科学院大学，北京 100049；
3. 北京建筑大学土木与交通工程学院，北京 100044；4. 南特中央理工大学土木工程系，法国 南特 44321)
摘 要：压力作用下颗粒发生破碎是引起砂土力学特性变化的重要因素之一，冻结砂土也是如此。对冻结砂土进行了不同温度和围压下的三轴剪切试验，并筛分得到三轴试验前后的颗粒大小分布曲线。通过引入Hardin定义的颗粒破碎率Br，分析了围压与颗粒破碎的关系及颗粒破碎对冻土抗剪强度的影响。结果表明：在温度为-0.5℃，-1℃，-2℃，-5℃和围压为0.5，2，5，10 MPa的条件下，三轴剪切过程中会产生较为可观的颗粒破碎；颗粒破碎率Br随围压增大，到达一定围压后Br不再随着围压的增大发生明显变化，即存在一个颗粒不再发生明显破碎的临界围压sr。结合前人研究发现，-5℃下一般工程关心的围压范围内压融对冻土力学特性没有显著影响，而颗粒破碎起控制性作用。分析表明：-5℃条件下在不同的围压范围颗粒破碎对抗剪强度具有不同的影响。试验所采用的围压范围内，随着围压的增大，颗粒破碎率增大使得冻土的抗剪强度降低；破碎率达到极限以后，由于破碎的颗粒重排列又导致抗剪强度有所提高。
关键词：冻结砂土；颗粒破碎；三轴试验；压融；强度
长期竖向循环荷载作用下黄土中单桩沉降特性模型试验研究
郭鹏飞1，王 旭2，杨龙才1，罗浩威3
（1. 同济大学道路与交通工程教育部重点实验室，上海 200092；2.兰州交通大学土木工程学院，甘肃 兰州 730070；
3. 中铁西北科学研究院有限公司深圳南方分院，广东 深圳 518048）
摘 要：长期竖向循环荷载作用下单桩的沉降特性与静载情况下明显不同，通过黄土及饱和黄土中单桩的竖向循环荷载试验，分析了循环荷载作用下单桩的累积位移发展模式，研究了桩顶位移s及循环位移幅值 
随循环次数N的变化规律。试验发现：黄土饱和后单桩的承载力明显下降；饱和前后单桩循环荷载试验的s–N曲线都可采用幂函数进行描述；相同荷载大小时，饱和前单桩的循环荷载位移小于静载位移，循环位移比（循环荷载位移与静载位移的比值）介于0.6与0.8之间，而饱和后单桩的循环荷载位移明显大于静载位移，且循环位移比随循环荷载比线性增长；饱和前单桩的循环位移幅值明显大于饱和后的位移幅值，主要受循环荷载幅值及桩周土性质的影响。
关键词：循环荷载；桩；黄土；饱和黄土；模型试验
三维空间中非连续面对水力压裂影响的试验研究
程 万1，2，3，金 衍1，2*，陈 勉1，2，张亚坤1，2，刁 策1，2，侯 冰1，2
（1. 中国石油大学（北京）石油工程学院，北京 102249；2. 油气资源与探测国家重点试验室，北京 102249；
3. 佐治亚理工学院土木与环境工程学院，美国 亚特兰大 30332）
摘 要：油气储层常发育断层、天然裂缝、节理等非连续面，其产状、地应力状态对水力裂缝扩展路径会产生重要影响。尤其是在致密油气藏、页岩油气藏等储层中，其天然裂缝影响着水力压裂后的裂缝网络。利用真三轴水力压裂试验设备，模拟了水力裂缝在具有不同产状非连续面的人造岩体中的扩展行为，并分析了泵压曲线的特征。试验结果表明：水平主应力差存在临界值（5～7 MPa），小于该临界值，水力裂缝不可能穿透非连续面；非连续面走向角和地应力差异系数越大，水力裂缝越容易穿透非连续面；非连续面倾角跟水力裂缝的扩展行为没有明显的关系；穿透试验中的泵压曲线跟没穿透试验中的泵压曲线差别明显；压裂曲线峰值泵压均随水力裂缝中点到储层中非连续面的最短距离（简记为DNF）增大而递减。与非连续面的倾角相比，走向角是影响水力裂缝穿透行为的关键因素；准确预测油藏中水力裂缝扩展路径，有必要准确获取非连续面产状和三向地应力场；根据泵压曲线的特征，可判断水力裂缝是否穿透非连续面和定性的判断DNF，为油田现场评价水力压裂效果提供参考。
关键词：水力压裂；非连续面；地应力；裂缝扩展
孔隙溶液浓度的变化对黏土强度的影响
于海浩1，2，韦昌富1，2，颜荣涛1，2，傅鑫晖3，马田田4
（1. 广西建筑新能源与节能重点实验室，广西 桂林 541004；2. 桂林理工大学土木与建筑工程学院，广西 桂林 541004；
3. 福建省建筑设计研究院，福建 福州 350001；4. 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室，湖北 武汉 430071）
摘 要：孔隙溶液的变化对土体的强度具有重要作用，为了分析孔隙溶液浓度的变化对黏土的有效强度及黏土颗粒微观结构的影响，基于应变控制式室内直剪仪和电镜扫描技术，对采用不同浓度NaCl溶液饱和的重塑土样进行强度和微观试验研究。试验结果表明孔隙溶液浓度的变化对土体黏聚力有很大影响，随着NaCl溶液浓度的增加，黏聚力呈现降低趋势，当NaCl孔隙溶液达到0.1 mol/L时，黏聚力出现负值。黏聚力主要来源于颗粒间物理化学作用力对颗粒移动的阻碍作用，当黏土孔隙中的NaCl溶液浓度增加时，颗粒间斥力减小，颗粒变的易于移动，黏聚力下降。同时由于土中真实孔隙水压力的存在，使得黏聚力呈现负值。另外，通过电镜扫描对土体微观结构的探测表明，用NaCl溶液调拌的土样主要以凝聚结构为主，而用去离子水调拌的土样主要以集聚结构为主。
关键词：黏土；直剪试验；化学–力学耦合作用；有效强度；孔隙水压力
静钻根植竹节桩抗拔承载性能试验研究
周佳锦1，2，龚晓南1，2，王奎华1，2，张日红3
（1. 浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心，浙江 杭州 310058；2. 浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室，浙江 杭州 310058；
3. 浙东建材集团，浙江 宁波 315000)
摘 要：为了研究静钻根植竹节桩的抗拔承载性能，进行了静钻根植竹节桩抗拔静载试验。通过一组破坏性抗拔试验得到了完整的静钻根植竹节桩抗拔荷载位移曲线，并采用幂函数、双曲线和指数函数分别对试桩荷载位移曲线进行了拟合；通过桩身埋有应力计的静钻根植竹节桩的抗拔试验分别对其桩侧摩阻力与桩端阻力进行了研究。试验结果表明：静钻根植竹节桩抗拔荷载位移曲线比较平缓，采用指数函数对其进行拟合的效果较好；静钻根植抗拔桩中水泥土与桩周土接触面摩擦性质比灌注桩中桩土接触面摩擦性质要好，静钻根植抗拔桩的桩侧摩阻力是钻孔灌注桩的1.47～2.11倍；静钻根植抗拔桩中桩端水泥土扩大头能够提高桩基桩端阻力，而且能够提高靠近桩端处桩身与土体接触面的摩擦性质。
关键词：静钻根植工法；竹节桩；水泥土；桩端水泥土扩大头；抗拔承载力
