上方基坑开挖引起下卧隧道纵向变形分析方法

黄茂松1, 2, 李  豪1, 2, 俞  剑*1, 2, 张陈蓉1, 2, 倪雨萍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：上方基坑开挖引起下卧隧道纵向响应的分析方法大多将基坑开挖处理为基底简单卸荷作用，采用基底卸荷引起的隧道轴线处自由土体的附加应力作为输入条件，视之为隧道所受到的荷载。然而，这种力输入条件并非隧道受到的真实荷载，导致得不到合理的隧道响应。为此，首先从理论上分析当前的力输入条件的不足以及位移输入条件较为合理的原因，并对两种输入条件下Winkler地基模量进行区分，指出位移输入条件和力输入条件应分别采用被动和主动Winkler地基模量。其次，通过对比有限元和 Winkler方法得到的隧道响应，验证了位移输入条件的合理性，而当前的力输入条件会低估隧道的响应。最后，鉴于力输入方法的工程实用性，提出利用荷载放大系数调整输入荷载的大小，以获得合理的隧道响应。利用大量的有限元算例进行研究，确定了荷载放大系数的简化计算公式，通过与工程案例的实测结果对比，验证了所提出方法的可行性。

关键词：上方基坑；隧道；纵向变形；输入条件；Winkler地基模量

不同盐水环境下页岩三轴力学及破坏特性试验研究

杨圣奇1, 2, 洪王星2, 孙博文2, 唐旭海3

（1. 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室，江苏 徐州 221116；2. 中国矿业大学力学与土木工程学院，江苏 徐州 221116；

3. 武汉大学土木建筑工程学院，湖北 武汉 430072）

摘  要：页岩是深部咸水层二氧化碳封存工程的理想盖层岩石，而不同盐水溶液和围压对盖层页岩力学行为有着较大影响，进而也影响深部咸水层二氧化碳封存工程的安全稳定。因此，对不同盐水溶液浸泡后页岩试样开展了常规三轴压缩试验，分析了其力学参数和破坏特性，结果表明，在不同围压下不同盐水溶液浸泡后页岩试样的峰值强度和弹性模量与干燥试样相比均呈现出不同程度的下降趋势，其中5%NaCl溶液浸泡后对页岩力学参数的劣化影响最为明显，其次是5%K2SO4溶液浸泡后。不同溶液浸泡后页岩试样的破坏模式表现出更多的次生裂纹，而且次生裂纹以沿层理方向为主。结合微观试验进一步分析试样破坏特性，发现盐水溶液浸泡后页岩宏观力学特性出现劣化的主要原因是盐水溶液通过层理面侵入页岩内部，溶解和侵蚀了层理面矿物。最后，结合岩石全应力-应变过程中能量演化规律对页岩试样进行了脆性评价，发现盐水溶液浸泡后页岩试样的脆性指标下降明显且对围压敏感。

关键词：深部咸水层；页岩；三轴强度；变形特性；能量演化；脆性评价

桩基沉降计算的改进方法及工程案例验证

王  涛1, 2, 3, 4, 赵志鹏1, 2, 3, 4, 褚  卓1, 2, 3, 4, 王  旭5

(1. 建筑安全与环境国家重点实验室，北京 100013；2. 中国建筑科学研究院有限公司地基基础研究所，北京 100013；3. 北京市地基基础与地下空间开发利用工程技术研究中心，北京 100013；4. 国家建筑工程技术研究中心，北京 100013；5. 中建一局集团建设发展有限公司，北京 100102)

摘  要：通过对具有完整桩侧阻力测试资料的153根试验桩的分析，将在使用荷载（桩基承载力特征值）下诸多复杂侧阻分布形式分类概化为蒜头形、凹谷形、锥头形、正梯形4种，同时对基桩桩端平面下投影截面内竖向附加应力进行均化，并对受之影响基桩在投影截面内竖向附加应力进行均化处理。依据概化和均化成果进一步提出桩基均化附加应力分层总和法计算常规桩基和复合桩基沉降的具体方法和细则。通过6组室内大比例尺模型试验和8项应用此法的实际工程案例测试、分析、计算表明，推荐方法计算桩基沉降值在不经修正的情况下，与工程实测值较为接近。

关键词：附加应力系数；基桩均化附加应力；概化；沉降计算；变刚度调平设计

基于Kerr地基模型的盾构下穿诱发既有非连续隧道纵向变形分析

张治国1, 2, 4，陈  杰1，朱正国2，魏  纲3，吴钟腾4，陆  正5

(1. 上海理工大学环境与建筑学院，上海 200093；2. 石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室，河北 石家庄 050043；3. 浙大城市学院土木工程系，浙江 杭州 310015；4. 自然资源部丘陵山地地质灾害防治重点实验室福建省地质灾害重点实验室，福建 福州 350002；5. 上海市基础工程集团有限公司，上海 200438)

摘  要：目前针对盾构开挖诱发既有隧道结构变形的理论研究一般将既有隧道视为搁置在Winkler地基上的Euler-Bernoulli梁，未充分考虑地基的非线性剪切变形及管片剪切变形的影响，尤其是较少考虑隧道环缝接头存在所带来的力学效应作用。首先，采用Loganathan和Poulos公式计算得到盾构下穿开挖引起既有隧道轴线处土体竖向位移；然后，将既有隧道视为由环缝接头连接而成的Timoshenko梁，并将其搁置在Kerr地基模型上，采用有限差分法计算得到既有隧道纵向变形；最后，采用工程监测数据与理论解进行对比验证，得到了较好的一致性。此外，针对土层弹性模量、既有隧道等效抗弯刚度和等效抗剪刚度进行了参数分析。分析结果表明，随着土体弹性模量的增大及既有隧道等效抗弯刚度的减小，既有隧道位移、环缝接头相对转角、管片及环缝接头处弯矩均增大；随着既有隧道等效抗剪刚度的增大，既有隧道位移减小，而环缝接头相对转角、管片及环缝接头处弯矩均增大；环缝接头相对转角、管片及环缝接头处弯矩随着与新建隧道轴线距离的增大呈先减小后增大趋势；当既有隧道环缝接头刚度折减系数增大时，管片及环缝接头处弯矩均增大，而隧道位移及环缝接头相对转角减小。

关键词：盾构隧道；管片；环缝接头；剪切刚度；Kerr地基模型；Timoshenko梁；有限差分法

考虑土体弹性半空间的水-桩-土相互作用系统在SV波作用下的解析解

王丕光1, 黄义铭1, 赵  密*1, 程星磊2, 杜修力1

(1. 北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室，北京 100124；2. 天津城建大学水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津 300072)

摘  要：近海结构单桩基础所在海洋环境复杂，地震作用下近海桩基础结构工程可能遭受严重的破坏。针对桩基础结构在地震作用下的动力响应问题，建立了一种地震作用下考虑土体弹性半空间的水-桩-土相互作用系统简化解析解；首先，桩体假设为黏弹性材料，可在水-桩-土相互作用系统中分为多个桩段，土体和水体分别假设为线黏弹性介质和声学介质；然后，基于亥姆霍兹分解、分离变量法和水-桩-土连续性条件，得到了整个桩体的位移表达式；之后，把解析解退化为两种情况，分别与无水有土情况下的子结构方法以及有土有水情况下的刚性解析解方法进行了对比，从而验证弹性解析解的合理性；最后，通过使用本弹性解析解进行了一些参数分析，以此研究水体、土体和桩体3种参数对桩体位移动力响应的影响，研究结果对海上桩基设计有一定的参考价值。

关键词：近海结构；解析解；水平地震；弹性半空间；桩-土相互作用

冻结岩体裂隙冻胀扩展的相场法模拟

吕志涛, 吴明超, 段君义*, 黄  雍

(南昌大学工程建设学院，江西 南昌 330031)

摘  要：寒区岩体冻结时，裂隙水相变成冰体积膨胀，冰-岩相互作用常引起裂隙冻胀扩展。为探索冻结岩体裂隙冻胀扩展的模拟和预测方法并深入认识不同条件下裂隙冻胀扩展规律，引入以弥散化标量场表征裂隙的相场法描述裂隙冻胀扩展，利用等效热膨胀系数法施加裂隙冰相变膨胀，在COMSOL Multiphysics软件平台实现对岩体裂隙冰-岩相互作用力学场控制方程和裂隙冻胀扩展相场演化控制方程的求解。基于冻结岩体冻胀扩展试验，对多种工况下裂隙冻胀扩展进行相场法模拟。模拟所得不同倾角、外荷载作用下单裂隙冻胀扩展，及不同岩桥倾角、裂隙夹角工况时双裂隙冻胀扩展均与试验获得裂隙冻胀扩展形态接近，说明文中建立的相场法模型能够较准确地模拟预测冻结岩体的裂隙冻胀扩展。受外荷载作用时，单裂隙冻胀扩展向荷载作用方向偏转。对不同岩桥倾角的双裂隙，因裂隙之间相互作用，裂隙内尖端冻胀扩展总是向另一条裂隙方向偏转，裂隙外尖端则产生共面冻胀扩展。对不同夹角的双裂隙，平行双裂隙会形成两条独立呈“蝶状”的冻胀扩展裂隙，而具有倾斜交角的双裂隙会形成交于一点的辐射状冻胀扩展裂隙。

关键词：岩体；冻胀扩展；相场法；单裂隙；双裂隙

土石堤坝渗漏病险试验装置的研制及初步应用

马朝阳, 任  杰*, 南胜豪, 徐  松

(西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室，陕西 西安 710048)

摘  要：为准确模拟渗漏病险发生条件下土石堤坝渗流特性，研制一种土石堤坝渗漏病险试验装置。该装置能够精准控制试验槽坡度、输水流量、库水温度等试验变量，可实现边壁及底板平整度的自动校核、流控系统与温控系统的自动化控制、多种供吸水组合方式的水循环、库水的分级与线性升温和降温、坝体温度场和体积变形以及孔隙水压力的动态监测等功能。选用黏土心墙堆石坝为研究对象，初步开展了土石堤坝渗漏病险试验研究。研究表明：渗漏病险区将改变坝体的流热双场，其周围的温度变幅大于孔压变幅；随着渗漏病险区逐步下移，所在位置处的温度值显著增大，浸润线的波动情况与坝体渗流速率也随之增大，影响坝体渗流稳定性的不利情况逐渐增强。该装置能够准确模拟各工况真实情况以及多场耦合效应对土石堤坝渗漏病险发生发展过程的影响，能够实时监测渗漏病险发展过程中各物理场演变情况，为深入研究土石堤坝渗流特性提供一种有效的技术工具。

关键词：土石堤坝；渗漏；试验装置；试验方法；温度场；渗流场

宽饱和度范围非饱和粗细混合土的强度演化规律：试验现象

赵煜鑫1, 张禄乾1, 2, 李  旭*1, 赵红芬3, 4

（1. 北京交通大学城市地下工程教育部重点室验室，北京 100044；2. 铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津 300142；

3. 中山大学土木工程学院，广东 珠海 519082；4. 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海)，广东 珠海 510301）

摘  要：粗细混合土是自然界和工程中普遍存在的土体类型，其强度对边坡、基坑、挡土墙等岩土工程稳定性至关重要。然而粗细混合土的强度在宽饱和度范围内的演化规律不明，尤其是缺少低饱和度时的试验数据和演化规律。为了阐明粗细混合土强度随饱和度变化的一般规律，采用室内直剪试验研究了7种不同细粒含量的粗细混合土的强度与变形特性。试验结果表明：①在宽饱和度范围内，由于毛细作用和吸附作用对抗剪强度贡献不同，非饱和粗细混合土的抗剪强度随饱和度的变化普遍存在“山峰效应”，即在非饱和残余区内出现了强度极大值，其强度随饱和度或吸力的演化规律可以划分为缓慢增长区、快速上升区和峰后下降区3个阶段。②当饱和度低于残余饱和度时，非饱和土的剪切破坏还出现了典型的脆性破坏特征。③粗细混合土的强度变形特征与细粒含量密切相关，随着细粒含量的增加，土骨架由粗颗粒控制逐渐转变为细粒控制，非饱和强度最大值所对应的细粒含量为50%～80%。

关键词：非饱和土；宽饱和度范围；抗剪强度；脆性破坏

考虑力学-化学荷载下压实黏土垫层中一维非线性固结与污染物运移耦合模型

江文豪1, 2, 3, 李江山*1, 3, 冯  晨1, 2, 3

(1. 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；2. 中国科学院大学，北京 100049；

3. 污染泥土科学与工程湖北省重点实验室，湖北 武汉 430071)

摘  要：针对力学-化学荷载下压实黏土垫层中一维固结与污染物运移耦合过程，考虑了土体压缩性和渗透性的非线性变化，建立了相应的耦合模型，并利用有限差分法对该模型进行了求解。通过与有限元软件COMSOL Multiphysics计算结果和已有解析解计算结果展开对比分析，对所建耦合模型正确性进行了验证。基于所建模型，比较研究了两种假定情况下力学荷载pu和渗滤液中污染物浓度Cb对耦合过程的影响。结果表明：当忽略非线性压缩和渗透特性时，力学荷载pu的增大会使污染物运移速率降低；但当考虑非线性压缩和渗透特性时，pu的增大会使污染物运移速率增大，这主要是由于污染物运移过程会受对流和扩散作用的综合影响。污染物浓度Cb的增大会使沉降量增大，超孔隙水压力值减小，也会使得污染物运移速率降低；相比于忽略非线性的情况，考虑非线性情况下Cb对沉降量、超孔隙水压力和污染物运移速率的影响会减弱。

关键词：非线性固结；污染物运移；力学-化学荷载；压实黏土垫层；耦合模型

考虑横向与纵向刚度相似的模型盾构隧道设计方法

黄大维1, 2, 3, 徐长节*1, 2, 3, 罗文俊1, 2, 3, 姜  浩1, 2, 3, 胡光静4, 詹  涛5

(1. 华东交通大学轨道交通基础设施性能监测与保障国家重点实验室，江西 南昌 330013；2. 华东交通大学铁路环境振动与噪声教育部工程研究中心，江西 南昌 330013；3. 华东交通大学江西省防灾减灾及应急管理重点实验室，江西 南昌 330013；4. 中铁广州工程局集团有限公司，广东 广州 511457；5. 南昌轨道交通集团有限公司地铁项目管理分公司，江西 南昌 330038)

摘  要：由于盾构隧道的横向刚度有效率与纵向刚度有效率不一致，在模型试验中难以设计出横向刚度与纵向刚度均可满足相似要求的模型盾构隧道。根据模型试验相似设计理论，提出了一种横向刚度与纵向刚度均可满足相似要求的模型盾构隧道设计方法，即模型盾构隧道管片环采用修正匀质圆环模型，以横向刚度满足相似要求进行设计，提出了模型盾构隧道管片环设计计算方法，并采用对压法对模型盾构隧道管片环的横向刚度进行了测定；管片环之间采用垫有弹簧的螺栓连接，提出了相应的模型盾构隧道纵向刚度计算方法，并通过简支梁法对模型盾构隧道的纵向刚度进行了测定，对模型盾构隧道纵向刚度计算方法进行了验证。最后根据模型盾构隧道与原型盾构隧道纵向抗弯刚度相似关系，得到了垫在模型盾构隧道环缝连接螺栓上的弹簧刚度计算方法。

关键词：盾构隧道；横向刚度；纵向刚度；模型试验；刚度有效率

玄武岩脆性类岩石相似模型材料比选与力学特性测试研究

孔  洋1, 阮怀宁2, 汪璋淳1

(1. 南京水利科学研究院岩土工程研究所，江苏 南京 210024；2. 河海大学岩土工程研究所，江苏 南京 210024)

摘  要：工程开挖区特殊断续柱状节理玄武岩赋存环境往往地质条件复杂、地应力水平较高，玄武岩块体单轴抗压强度高、离散性强，失效破坏脆性张拉劈裂特征显著，原生隐裂隙对强度和变形影响明显。以硬脆性玄武岩为研究对象，通过制备5类质量比模型材料试样，基于单轴压缩试验、巴西劈裂试验与声发射测试等技术手段，在相似比原则的基础上，在应力-应变曲线形式、试样破坏方式、压拉比（脆性指标）与物理力学参数等方面比选了可模拟柱状节理玄武岩岩块力学响应的脆性类岩石相似模型材料。研究成果可为断续柱状节理玄武岩物理模型试验开展各向异性力学响应、损伤演化特征与渗流-应力耦合特性等研究提供技术与材料支撑。

关键词：玄武岩；脆性指标；相似材料；声发射；岩爆；物理模型试验

珊瑚钙质砂导热系数与含水率关系的修正Côté-Konrad模型研究

刘志遐1, 2, 3, 郭成超*1, 2, 3, 朱鸿鹄4, 曹鼎峰1, 2, 3, 黄  锐1, 2, 3, 王复明1, 2, 3, 董  璞5

(1. 中山大学土木工程学院和南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海），广东 珠海 519082； 2. 广东省海洋土木工程重点实验室，广东 广州 510275； 3. 广东省地下空间开发工程技术研究中心，广东 广州 510275；4. 南京大学地球科学与工程学院，江苏 南京 210023；5. 惠州学院建筑与土木工程学院，广东 惠州 516007)

摘  要：掌握珊瑚钙质砂的热力学性质对于中国南海人工冻结法施工工艺的优化十分重要，但目前对其研究仍有不足。珊瑚钙质砂颗粒形状不规则、棱角度高，内部传热路径长且曲折，经典Côté-Konrad（CK）模型不能准确描述其含水率与导热系数之间的关系。提出相对颗粒评价参数，并结合CK模型得到了改进模型（modified Côté-Konrad模型，简称MCK模型），用于定量描述非冻结状态下珊瑚钙质砂含水率与导热系数的关系。结果表明：非冻结状态下，MCK模型对珊瑚钙质砂导热系数的预测结果远远好于经典CK模型，改进后MAE，RMSE和MAPE分别从0.286，0.098 W/m℃和40%下降至0.098，0.011 W/m℃和10%。在冻结状态下，由于冰增强了砂土颗粒之间的联结，从而降低了颗粒形状不规则对导热系数的影响程度，因此经典CK模型仍然适用。

关键词：珊瑚钙质砂；导热系数；改进Côté-Konrad模型；含水率

含闪长岩地层盾构开挖面失稳判定及施工监测分析

刘凤洲1, 2, 徐前卫3, 种记鑫2, 贺  翔3, 王  旌1, 来守玺4

(1. 山东大学齐鲁交通学院，山东 济南 250002；2. 济南轨道交通集团有限公司，山东 济南 250014；3. 同济大学道路与交通工程教育部重点实验室，上海 201804；4. 中铁十局集团第一工程有限公司，山东 济南 250000)

摘  要：开挖面稳定与否直接关系到隧道围岩的稳定性以及地层扰动变形的影响程度，是盾构施工技术的关键。对于在闪长岩地层中掘进的盾构而言，由于岩体自身风化程度不一，使得开挖面稳定性判断与控制变得更为困难。依托山东济南轨道交通R2号线长途汽车站—生产路区间隧道工程，针对闪长岩风化不均导致的地层性状差异，借助数值分析和现场实测，研究了不同岩性赋存条件下开挖面支护压力的主要影响参数以及开挖面判定失稳的影响范围，并得出如下3点结论：①对于单一地层，内摩擦角对极限支护压力影响最为显著，其次为弹性模量和黏聚力，而泊松比和重度的影响最小；②对于复合地层，当自稳性越差的地层在竖向占隧道开挖面的比例越大，极限支护压力受到的影响就越明显；③当极限支护压力只与开挖面范围内的土层参数相关，无论开挖面以外的土层参数怎么变化，极限支护压力受到的影响均很小。上述成果对于风化不均闪长岩地层或类似地层盾构隧道设计与施工具有较好的指导作用或是参考价值。

关键词：盾构隧道；开挖面；稳定性分析；闪长岩；施工监测

走滑断层错动下采用抗拉拔承插式接口埋地管线力学性能及破坏机理

钟紫蓝，赵  鑫，张亚波，缪惠全，张  卜*

(北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室，北京 100124)

摘  要：断层位错下供水管线的破坏形式主要集中在管道接口等管线结构力学性能薄弱环节。在传统供水管线承插式接口的基础上引入橡胶垫圈和金属限位环进行优化改进，提出一种新型抗拉拔承插式接口，在达到正常使用极限状态前可发生一定拉压和转动变形；当接口轴向变形达到一定变形后，发生自锁现象阻止接口发生进一步拉脱破坏；自锁后的接口带动相邻管段与土体发生相对运动，形成锁链效应，从而有效吸收断层错动引起的管线过渡变形。为了研究采用新型承插式接口供水管线抵抗断层错动的能力，针对管道埋深、管道-断层夹角等关键因素，通过建立三维非线性管-土相互作用有限元模型进行深入分析，结果表明：采用新型承插式接口的管线其抵抗断层大变形错动的能力提高了近4倍，其失效模式由普通承插式接口的拉拔破坏转为接口的弯曲破坏；对于采用新型承插式接口的管道，其在管线-断层夹角为120°左右并且浅埋的情况下，其抵抗断层错动的能力提高最明显；有效的提高管道接口的轴向拉伸承载能力是提高承插式管道抵抗场地大变形能力的关键。

关键词：承插式管道；抗拉拔接口；跨断层；力学性能；数值模拟 

砂土各向异性临界状态模型及砂质海床板锚承载特性评价

王学涛1, 王立忠1, 洪  义*1, 2, 高智伟3

(1. 浙江大学建筑工程学院，浙江 杭州 310058；2. 浙江大学平衡建筑研究中心，浙江 杭州 310028；3. 格拉斯哥大学，格拉斯哥 311122)

摘  要：砂土组构各向异性及演化显著影响其力学行为，对砂土海床中板锚等承载特性有重要影响。基于各向异性临界状态理论框架（ACST），引入考虑组构各向异性非共轴流动法则，建立了砂土各向异性非共轴模型，并嵌入有限元ABAQUS；通过引入正则化技术，显著降低了砂土应变局部化导致的网格依赖性。基于不同应力路径砂土单元试验和砂土中板锚上拔离心试验，验证了上述模型；探究了不同组构沉积海床（沉积角a0为0°，45°，90°）中平板锚的上拔特性。研究表明：①同一应力水平和密实度下，平板锚的上拔峰值承载力随a0的增大而提高，因为高a0海床中的砂土组构演化更快、导致峰值摩擦角更高。②如忽略组构各向异性影响，并基于三轴压缩数据标定模型参数，可使砂土中板锚承载力高估达100%；因为各向同性模型在满足三轴压缩预测条件下会高估其他路径下（如三轴伸长、单剪）的砂土强度。③传统极限平衡法不考虑组构各向异性，只能合理预测沉积角a0=0°时锚板承载力，但低估了a0为45°，90°时的上拔承载力。

关键词：各向异性砂土本构；非共轴各向异性流动法则；正则化技术；有限元模拟；平板锚；承载力

植被护坡作用下边坡土壤水分时间稳定性研究

周鑫隆1, 2, 胡开梦1, 2, 顾  凯1, 2, 肖衡林*1, 2, 陶高梁1, 2, 石云风1, 2

(1. 湖北工业大学土木建筑与环境学院，湖北 武汉430068；2. 湖北工业大学生态道路工程研究中心，湖北 武汉 430068)

摘  要：时间稳定性是深入研究生态修复边坡水分空间分布格局时间相关性的关键性指标，对揭示不同时期边坡水文特性和长期稳定性具有重要意义。开展了多花木兰护坡下室外边坡模型试验研究，结合0～100 cm土壤水分实时监测数据，探讨了植被边坡土壤水分时空动态特性，基于Spearman秩相关系数、相对差分法以及时间稳定性指数等分析了植被护坡作用对不同深度土壤水分时间稳定性影响规律，提出了基于加权法的植被边坡土壤水分估算模型。结果表明：边坡土壤水分分布具有明显的时空异质性与深度依赖性，植被的介入显著降低了0～100 cm土壤水分含量，变异系数较裸坡增大了60.6%，水分时空异质特征明显加剧；在植被长期护坡作用下，不同时期土壤水分的空间分布模式相似性有所较弱，且相同深度下土壤干湿交替明显增多，时间稳定性显著降低；基于相对差分和时间稳定性指数准确判定了植被边坡土壤时间稳定性代表测点，在此基础上提出的水分预测模型能够较准确的估计边坡研究区域土壤水分整体水平，可为合理布设土壤水分监测点，揭示生态修复边坡水文特性和长期稳定性提供一定的理论依据。

关键词：植被边坡；土壤水分；时间稳定性；时空异质性；代表性测点

无中墙连拱隧道先行洞爆破振动响应特性与隔振方案比选研究

江  伟1, 高启栋*1, 2, 王亚琼1, 杨御博1, 范  勇2, 冷振东3

（1. 长安大学公路学院，陕西 西安 710064；2. 三峡大学湖北省水电工程施工与管理重点实验室，湖北 宜昌 443002；3. 中国葛洲坝集团易普力股份有限公司，重庆 401121）

摘  要：无中墙连拱隧道取消中墙结构，先行洞与后行洞净距减小，如何在后行洞爆破开挖过程中保证先行洞的爆破振动安全极其重要。依托某高速公路隧道，通过现场爆破振动跟踪监测，分析了后行洞开挖过程中先行洞边墙二衬的爆破振动响应特性；基于二维（2D）-三维（3D）联合模拟方法，研究了先行洞纵、横断面质点峰值振速（PPV）分布规律，并回归分析了先行洞二衬PPV与拉应力的关系；比较分析了不同隔振方案下的振动控制效果，并从施作可行性、效率及成本等方面，推荐了适宜的隔振方案。结果表明：无中墙连拱隧道后行洞开挖时，先行洞迎爆侧拱肩至拱腰区域振动强度最大，且以水平径向振动为主，振速在已开挖方向衰减更快，计算所得先行洞二衬的爆破振动控制标准为24.54 cm/s；布设隔振层可有效保障先行洞的爆破振动安全，隔振材料推荐为板材式L-600聚乙烯闭孔泡沫，厚度和高度分别建议为5 cm，5 m，先行洞拱肩及拱腰减振幅度可达54.8%，63.5%；现场监测数据表明，采用推荐隔振方案后，先行洞二衬再无裂缝出现，且PPV均未超过安全允许振速。

关键词：无中墙连拱隧道；先行洞；爆破振动；隔振方案；数值模拟

坑外群桩阻隔效应对基坑内抽水引发变形影响机制

曾超峰，张祖浩，高文华*，蔡  钢，朱  龙，陈宏波，薛秀丽，贺建清

(湖南科技大学岩土工程稳定控制与健康监测湖南省重点实验室，湖南 湘潭 411201)

摘  要：城市已有地下结构会对地下水流动和地层运移带来阻隔作用，该条件下的基坑设计与施工应考虑该阻隔效应的影响，但传统研究尚未充分揭露邻近结构阻隔作用对地下水渗流及基坑变形的影响机制。依托天津某地铁车站基坑工程开展了室内模型试验，通过在基坑-土-邻近结构（以桩基结构为例）物理模型中布设应力与变形传感器以全过程实时监测基坑抽水过程中坑内外水位变化、围护结构侧移、坑外地表沉降和围护结构两侧水土压力，探讨了有/无桩基结构时基坑降水引起的围护结构及周边土体变形规律，并揭示桩基结构阻隔效应对基坑抽水引发变形的影响机制。研究发现：①当基坑外存在桩基结构时，由于其对地下水运动的阻隔效应，较小的基坑涌水量可引起较大的坑内水位下降，此时，可适当减少坑内降水井的数量来实现同样的降水效果；②邻近桩基结构对地层运动的阻隔效应将导致基坑抽水过程中围护墙墙前侧向总压力更大、围护墙墙后侧向总压力更小，为此，抽水引起的围护结构侧移及坑外地面沉降更小。基坑设计时应考虑邻近结构对基坑施工环境效应的影响，从而得到更合理的基坑支护与施工方案。

关键词：基坑；降水；阻隔作用；桩基；变形；模型试验

基于Mohr-Coulomb准则和二阶锥规划技术的轴对称自适应下限有限元法

孙  锐1, 张  箭*2, 阳军生3, 杨  峰3

（1. 安徽理工大学土木建筑学院，安徽 淮南 232001；2. 河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室，江苏 南京 210024；3. 中南大学土木工程学院，湖南 长沙 410075）

摘  要：轴对称Mohr-Coulomb准则屈服面的角点问题导致其在数值计算中存在困难，如何高效处理该屈服准则一直是极限分析下限有限元法的重要内容。首先，引入完全塑性假定将轴对称Mohr-Coulomb准则转化为1组不等式约束和3个线性等式约束；然后，将不等式约束直接转化为二阶锥约束，避免了对角点进行光滑近似处理；最后，将基于Mohr-Coulomb准则的轴对称极限分析下限有限元计算模型转化为具有较高计算效率的二阶锥规划数学优化模型。极限分析下限有限元法采用的线性应力单元难以精确模拟破坏区域的应力变化，单元的分布形式对计算精度存在较大影响。因此提出一种基于单元应力的网格自适应加密策略，通过判断单元内节点应力接近屈服的程度，自动识别破坏区域待加密的单元，实现对破坏区域应力分布的精确模拟，进而能够以较少单元获得高精度下限解。通过分析圆形基础承载力及竖向锚板极限抗拔力等典型轴对称岩土工程稳定性问题，表明了所提方法具有较高计算效率及计算精度，具有一定的理论价值和应用前景。

关键词：下限有限元；自适应加密；轴对称；二阶锥规划；Mohr-Coulomb准则

简述岩土离心模拟试验室的建设与管理

侯瑜京，王  晓

(中国水利水电科学研究院，北京 100048)

摘  要：随着离心模型试验技术的发展，岩土离心机试验室的数量逐年增多。有些试验室由于在建设之前缺乏系统的规划设计，造成后期使用上的不便和困难。主要结合中国水利水电科学研究院大型岩土离心机试验室建设和运行的经验，给出了离心机试验室设计的特点及基本原则，提出试验室的设计应满足离心模型试验的工艺要求，同时也给出了一些有关建设和运行方面的细节考虑，以期有益于今后的岩土离心机试验室建设和发展。

关键词：离心模拟试验室；规划；设计；建设

多孔介质弹性问题的单元微分法

胡  凯1，高效伟*1，徐兵兵1，郑颖人2

(1. 大连理工大学航空航天学院工业装备结构分析国家重点实验室，辽宁 大连 116024；2. 陆军勤务学院，重庆 400041)

摘  要：考虑Biot固结理论，建立了求解多孔介质中流体渗透与固体力学耦合问题的数值模型，并通过新型强形式有限单元法（单元微分法）对该问题进行分析计算。相比于弱形式算法，单元微分法能够通过直接对控制方程进行离散，不需要数值积分计算，因此该算法在对多场耦合问题进行求解时拥有较为简单的离散格式，且其计算系数矩阵时表现出极高的效率。该数值算法使用的是有限元中的拉格朗日单元，与强形式的无网格法相比，能够获得相对更精确且更稳定的计算结果。通过引入单元微分法以及隐式时间迭代格式，能够快速地计算出多孔介质耦合方程中各时间步的位移及孔压值。选取两个经典的数值模型，一个是一维Terzaghi柱模型，另一个是二维饱和土带模型。针对这两个问题，分别通过与解析解和有限元法结果相对比，验证了该算法的精度和稳定性。

关键词：Biot固结理论；多孔介质；单元微分法；强形式有限元法

米级尺度缓冲材料砌块的制备方法研究

曹胜飞1, 2, 刘月妙1, 2, 谢敬礼1, 2, 高玉峰1, 2, 张  奇1, 2, 佟  强1, 2

(1. 核工业北京地质研究院，北京 100029；2. 国家原子能机构高放废物地质处置创新中心，北京 100029)

摘  要：在高放废物地质处置库中，缓冲材料通常以预制砌块堆砌的形式包裹在废物罐周围。掌握工程尺度大型砌块的制备技术，是地下实验室现场试验和处置库安全运行亟待解决的难题之一。以高庙子膨润土为研究对象，开展了米级尺度缓冲材料砌块制备方法及性能检验的研究。采用3种加载速率和持荷时间制备高压实砌块，分析了加载速率和持荷时间对砌块压实完整性和均匀性的影响。通过对砌块不同部位切割取芯，发现其干密度和含水率等物性指标的离散性较小，表明砌块的均匀性良好。综合考虑砌块完整性、均匀性和制备效率等因素，提出了米级尺度大型砌块的制备方法，并据此制备出了适用于工程条件的缓冲材料大型砌块，研究结果可为地下实验室缓冲材料现场试验提供技术支持。

关键词：缓冲材料；米级尺度砌块；制备方法；物性指标检验

不同干密度条件下植被土干缩开裂特性试验研究

谷英东, 程  青*, 唐朝生, 施  斌

（南京大学地球科学与工程学院，江苏 南京 210023）

摘  要：植物护坡的干缩开裂现象十分常见。为了探究植被土的干缩开裂特性，开展了一系列室内干燥试验，设置了4种不同干密度（1.3，1.4，1.5，1.6 g/cm3）的植被土试验组和裸土对照组试样，定时测量试样质量并监测其表面裂隙发育过程，采用自主研发的CIAS系统，对土体裂隙进行定量分析。试验结果表明：①随着干密度的增大，植被土蒸散速率逐渐降低。②在相同干密度的条件下，植被土的失水速率比裸土慢，并且产生裂隙时的临界含水率小于裸土产生裂隙时的临界含水率。③植被土的裂隙发育过程与干密度密切相关，随着干密度的增加，裂隙网络形态形成时对应的含水率越高。④与裸土相比，在相同干密度条件下，植被可以降低土体表面裂隙率和裂隙平均宽度，增加土体裂隙密度。

关键词：黏性土；干缩开裂；干密度；植被