基于计算机视觉的岩石裂隙识别表征与软件研制

李元海1, 2，徐晓华*1，朱鸿鹄3，杨  硕4，唐晓杰2，赵万勇2

(1. 中国矿业大学深地工程智能建造与健康运维全国重点实验室，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. 南京大学地球科学与工程学院，江苏 南京 210023；4. 徐州工程学院土木工程学院，江苏 徐州 221018)

摘  要：岩石裂隙特征是评判岩体结构及其完整性的核心指标，也是评估岩石工程安全稳定性的重要因素。针对岩石裂隙识别，采用深度学习方法，通过引入混合注意力机制对Unet模型进行了改进，有效提高了岩石裂隙识别的精度。针对交叉岩石裂隙的分离与特征提取，提出了一种基于迹线方向判定的裂隙分离与表征算法，依据裂隙分离的结果形式，采用重合追踪法或断裂追踪法分离交叉裂隙骨架，继而使用微分累加法、方框法、线性回归法求得裂隙的长度、宽度及倾角等几何特征指标。基于提出的算法，研制了一套具有图形用户界面的岩石裂隙图像智能识别与表征软件系统，实现了从深度学习模型参数选择、模型训练、裂隙识别、量化分析到结果可视化的完整功能。最后对岩石裂隙识别与分离表征算法的性能进行了评判，结果表明，改进Unet模型对复杂分布的裂隙识别效果最好，其总体识别性能要优于其他网络；骨架分离算法对常见类型交叉裂隙能够取得预期结果，表征算法对分离裂隙与交叉裂隙的表征精度高，对实际岩石裂隙图像的应用效果较好。研究成果可为基于计算机视觉的岩石工程试验与岩体结构检测技术研发提供参考依据。

关键词：岩石裂隙；深度学习；图像分析；裂隙分离；裂隙表征

基于NMR的非饱和土相对渗透系数快速预测新方法

陶高梁1, 2，彭寅杰1，陈  银1，肖衡林*1，罗晨晨1，钟楚珩1，雷  达1

(1. 湖北工业大学河湖健康智慧感知与生态修复教育部重点实验室，湖北 武汉 430068；2. 武昌理工学院智能建造学院，湖北 武汉 430223)

摘  要：非饱和土的渗透系数作为研究非饱和土中水分运移的重要参数，直接测量方法原理简明但试样尺寸较大，耗时较长；土-水特征曲线（SWCC）间接预测方法由于需要获取土-水特征曲线，同样较为耗时，工作量较大。为此，结合核磁共振（NMR）理论与渗流理论提出了不同孔径孔隙通道渗透系数与弛豫时间的关系，通过对不同大小孔隙通道渗透系数进行累加，提出了基于核磁共振的饱和/非饱和土渗透系数预测模型和快速预测方法。为验证模型的合理性，以湖南黏土为研究对象，进行了不同初始孔隙比试样脱湿、吸湿过程以及饱和状态下的95次核磁共振试验，获取相应的NMR曲线，采用瞬时剖面法获取不同初始孔隙比试样非饱和相对渗透系数，并与该模型预测值对比。研究发现：利用脱湿、吸湿过程不同含水率下NMR曲线以及饱和状态的NMR曲线均具有较好的预测效果，但基于饱和状态下试样的NMR曲线预测效果相对最好，测量成本和耗时也最小，因此建议采用饱和状态试样NMR曲线直接预测非饱和相对渗透系数。

关键词：核磁共振；饱和/非饱和渗透系数；孔隙通道；弛豫时间

考虑地层损失的隔离桩对基坑旁侧盾构隧道变形保护研究

魏  纲1, 2, 木志远3, 齐永洁*4, 郭丙来5, 项鹏飞6

（1. 浙大城市学院浙江省城市盾构隧道安全建造与智能养护重点实验室，浙江 杭州 310015；2. 浙大城市学院城市基础设施智能化浙江省工程研究中心，浙江 杭州 310015；3. 安徽理工大学土木建筑学院，安徽 淮南 232001；4. 浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心，浙江 杭州 310058；5. 浙江工业大学岩土工程研究所，浙江 杭州 310014；6. 浙江同济科技职业学院建筑工程学院，浙江 杭州 311200)

摘  要：基坑的开挖卸载会导致旁侧既有盾构隧道出现变形破坏，工程中常在基坑与隧道之间设置隔离桩来保护既有隧道。为研究基坑开挖影响下隔离桩外既有隧道的水平位移规律，建立基坑、隔离桩、既有隧道的三维力学计算模型，考虑基坑开挖引起的地层损失，推导了基坑卸荷引起的附加应力计算公式，基于Kerr地基模型并对地基系数做出调整，得到隔离桩挠曲变形计算公式，建立隔离桩挠曲变形影响区，根据影响区的地层损失推导了既有隧道水平位移计算公式，同时进行了案例验证与影响因素分析，对隔离桩的“牵引作用”与“保护作用”在理论上做出了解释。研究结果表明：计算结果与工程实测数据及数值模拟结果相互吻合；设置隔离桩能够有效降低隧道水平位移，起到很好的保护作用；保护作用随着隔离桩桩长的增加而逐渐增加；桩长达到临界点后，隔离桩“牵引作用”产生，保护作用随桩长增加而减小；桩间距较小时保护效果较好；隔离桩设置靠近基坑一侧时保护效果明显优于设置在靠近隧道一侧。

关键词：地层损失；盾构隧道；基坑开挖；隔离桩；Kerr地基模型

循环荷载下硬质层理砂岩疲劳损伤机制试验研究

宋战平1，程  昀1, 2, 3，杨腾添4，杨鹏涛5，潘红伟5

(1. 西安建筑科技大学土木工程学院，陕西 西安 710055；2. 盐城工学院土木工程学院，江苏 盐城 224051；3. 陕西省岩土与地下空间工程重点实验室，陕西 西安 710055；4. 中国铁建大桥工程局集团有限公司，天津 300300；5. 中铁北京工程局集团有限公司，北京 102308)

摘  要：列车动载扰动作用下隧道基底围岩的变形开裂蕴含着复杂的力学损伤问题。为探究循环荷载下硬质层理砂岩的疲劳损伤演化机制，对层理砂岩进行了疲劳力学试验及电镜扫描试验。结果表明：层理砂岩的宏观裂隙与动态应力-应变曲线存在时效对应关系，层理效应越明显，滞回环跃迁越显著。层理砂岩力学参数具有明显的层理劣化效应。随层理倾角增大，峰值强度呈缓慢衰减—快速降低—急剧增大的趋势，疲劳寿命与峰值强度呈正相关。弹性模量呈急剧增大—缓慢增大—趋于平缓或降低的趋势，周期比分界点为28.57%和81.81%。砂岩破裂模式与层理效应密切相关，包括张拉破裂（Ⅰ型和Ⅱ型）、斜剪破裂及复合破裂；张拉破裂Ⅱ型具有压杆效应，破裂面粗糙度略小；斜剪破裂面粗糙度显著降低，压—剪作用导致复合破裂断面出现破碎带和光滑断口。循环加卸载效应导致层理砂岩的临界损伤呈非线性快速增大—近似线性增长—非线性急剧增大演变，Logistic反函数损伤模型可很好描述临界损伤规律，疲劳敏感性顺序依次为斜剪破裂型＞复合破裂型＞张拉破裂型。

关键词：岩石力学；循环荷载；层理砂岩；疲劳损伤；破裂机制

贯通型标准JRC双节理剪切力学及声发射特性研究 

王  刚1, 2，刘廷方1，王长盛*1, 3，蒋宇静3, 4，王鹏举1，张书博1，肖智勇1

(1. 山东科技大学山东省土木工程防灾减灾重点实验室，山东 青岛 266590；2. 福建工程学院土木工程学院，福建 福州 350118；3. 长崎大学工学研究科，日本 长崎 852-8521；4. 山东科技大学能源与矿业工程学院，山东 青岛 266590)

摘  要：节理岩体的抗剪性能是影响工程岩体强度及稳定性的关键因素。基于3D打印技术制作标准JRC节理面模具和固定夹板，采取一体化浇筑方式制备不同节理面间距和不同粗糙度的双节理试样，结合声发射（acoustic emission，AE）技术探究不同法向应力条件下粗糙双节理岩体剪切力学特性和破坏演化特征。结果表明：剪切应力-剪切位移曲线形态受节理粗糙度和法向应力共同影响。随JRC和法向应力的增加，剪切应力软化程度加重；法向应力较大时，峰后阶段剪切应力存在多次突降现象，突降值随法向应力的增加而增大。峰值剪切强度出现在双节理间岩石夹层断裂时刻，随JRC和法向应力的增加呈增大趋势，随节理面间距增加呈减小趋势。AE结果表明：岩石夹层断裂时刻AE能量大幅突增，AE能量峰值稍滞后于剪切应力峰值，随法向应力的增加，AE能量峰值和累积AE能量值增大；AE定位点空间上集中于岩石夹层部分，时间上频发于200～600 s内，随节理面间距的增加，AE定位点的集中范围扩大。

关键词：岩石力学；双节理；直剪试验；节理面间距；JRC；声发射

侧部注浆对已建盾构隧道受荷变形影响试验研究

黄大维1, 2，赵梽錡1, 2，徐长节*1, 2，罗文俊1, 2，耿大新1, 2，石钰锋1, 2 

（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. 华东交通大学江西省防灾减灾及应急管理重点实验室，江西 南昌 330013）

摘  要：采用侧部注浆法整治盾构隧道横椭圆变形超限过程中，盾构隧道周围附加土压力及隧道变形特性暂不明晰。通过几何相似比为1∶10的缩尺寸模型试验开展了侧部注浆对已建盾构隧道的影响试验研究，试验结果分析表明：在注浆挤压作用下，将导致隧道周围的土压力在注浆点处局部增大，两边有一定程度的减小，产生了明显的水平被动土拱现象；在注浆附加荷载影响下，模型盾构隧道在注浆点附近发生了竖椭圆变形，而在离注浆点较远处则发生了横椭圆变形，且隧道发生了反弯现象；注浆过程中发生了“渗透→挤密→劈裂”扩散模式与“挤密→劈裂→渗透”扩散模式，并阐明了两种浆液扩散模式的扩散机制；隧道外壁附加荷载主要由浆液通过渗透扩散与劈裂扩散的浆液压力所形成，同时浆液挤压土体变形对隧道周围的浆液也将形成一定的挤压荷载。

关键词：盾构隧道；侧部注浆；隧道纠偏；模型试验；被动土拱

部分排水条件下静力触探试验力学机理研究

王长虹，方  恬，吴昭欣，王  昆*，汤道飞

(上海大学力学与工程科学学院土木工程系，上海 200444)

摘  要：在自然状态下，大部分土体的约束条件介于完全排水和不排水两者之间。在孔压静力触探试验（piezocone penetration test, CPTU）的贯入过程中，受探头尺寸、贯入速度和岩土材料等因素的影响，将发生部分排水现象。为研究排水条件对CPTU试验数据的影响，开展三轴压缩试验。引入应变增量比，建立考虑渐近状态的修正剑桥（Modified Cam-Clay, MCC）模型。推导考虑渐近状态MCC模型的柱孔扩张理论，提出CPTU测试数据的力学模型。通过数值模拟和模型槽试验，研究归一化贯入速度与排水系数的规律。结合CPTU数据的力学模型，获得应变增量比与排水系数的数理关系。最后以上海市苏州河地区深层排水调蓄管道系统工程的测试数据为背景，验证力学模型的正确性。结果表明：在部分排水条件下，利用考虑渐近状态的MCC模型，能够描述土体的应力-应变关系，合理解释CPTU贯入的力学机理。

关键词：孔压静力触探；部分排水；渐近状态；柱孔扩张理论；应变增量比

考虑岩土参数随机性的三维沉积盆地地震动高效模拟方法

刘中宪1, 孟思博*2, 李文轩3, 赵嘉玮3, 黄振恩4

（1. 天津城建大学天津市软土特性与工程环境重点实验室，天津 300384；2. 天津城建大学天津市土木建筑结构防护与加固重点实验室，天津300384；3. 天津城建大学土木工程学院，天津 300384；4. 天津大学建筑工程学院，天津 300072）

摘  要：沉积盆地对地震波的散射导致盆地放大效应，增大结构震害。盆地的岩土参数通常具有显著的随机特征，导致盆地响应的可变性。旨在基于快速多极边界元法（FM-IBEM）和人工神经网络（ANN），提出一种考虑岩土参数不确定性的三维沉积盆地地震动有效模拟方法。首先，以岩土参数、入射波频率和地表位置为输入参数，以三维沉积盆地响应为输出参数，建立了人工神经网络模型。其次，利用蒙特卡罗模拟（MCS）来评估沉积盆地地面运动的随机性，并使用ANN模型和数据集中现有的结果来代替数值模拟来求解样本，通过减少计算时间来提高随机问题的计算效率。结果表明，该方法可用于求解和评估考虑岩土参数随机性的三维沉积盆地地震响应，计算效率高。岩土参数的随机性对沉积盆地地震响应的影响不容忽视，沉积盆地地表响应的可变性与地表点的位置、入射频率和分布有关，表现出与均值分布非线性相关的特征。岩土参数的随机性对高频入射波作用下盆地地震动有显著影响，放大效应变异系数可达0.3，是岩土参数变异系数的3倍；与平均值相比，对应于95%置信水平的盆地峰值加速度增加了56%。

关键词：盆地效应；人工神经网络；岩土参数随机性；快速多极边界元法

考虑土体非均质性和孔隙水压力耦合作用的地下连续墙槽壁稳定性研究

黄  阜1，纪恒博1，王子钦1，潘秋景2，凌同华1

(1. 长沙理工大学土木工程学院，湖南 长沙 410114；2. 中南大学土木工程学院，湖南 长沙 410075)

摘  要：针对非均质和富水地层中地下连续墙成槽施工诱发槽壁坍塌失稳的发生机理和破坏模式研究尚不透彻这一现状，利用空间离散技术构建了地下连续墙槽壁极限状态下的三维离散型破坏机制。基于该破坏机制和极限分析上限定理，通过将土体非均质特性和孔隙水压力引入内外能耗功率计算获得了极限状态下槽壁的安全系数目标函数。利用非线性规划算法对该目标函数进行优化计算，得到了地下连续墙槽壁安全系数的最优上限解。为了验证该方法的有效性，将计算得到的槽壁安全系数分别与已有计算结果以及数值模拟结果进行了对比分析，对比结果表明：该方法计算的安全系数与已有计算结果和数值模拟结果基本一致。在此基础上，考虑土体非均质特性和孔隙水压力的耦合作用对地下连续墙槽壁的安全系数进行了参数分析，分析结果表明：孔隙水压力和土体非均质性对地下连续墙槽壁安全系数有较大影响，地下连续墙槽壁安全系数随地下水位高度Hw的升高和黏聚力非均质系数kc的增大而减小，随重度非均质系数kg的增大而增大。

关键词：地下连续墙；非均质特性；孔隙水压力；上限分析；安全系数

疏浚吹填泥沙静态间歇沉降行为及其稳态宏观评价标准

鲍树峰1, 2，董志良3, 4，莫海鸿5，周睿博6，张劲文*1, 2

(1. 广州交通大学(筹)/广州航海学院土木与工程管理学院，广东 广州 510725；2. 广东省近海基础设施绿色建造与智能运维重点实验室，广东 广州 510725；3. 中交四航工程研究院有限公司，广东 广州 510230；4. 中交集团交通基础工程环保与安全重点实验室，广东 广州 510230；5. 华南理工大学土木与交通学院，广东 广州 510641；6. 中交四航局港湾工程设计院有限公司，广东 广州 510220)

摘  要：关于疏浚吹填泥沙的静态间歇沉降行为与机理及其稳态宏观评价标准，目前暂未深入研究。这是当今疏浚吹填泥沙地基采用真空过滤排水固结技术进行处理时无法科学判断最佳启动时间的主要原因之一。鉴于此，先对疏浚吹填泥沙的静态间歇沉降行为进行理论研究，建立了颗粒悬浮液的沉降速度与平均孔隙比的理论关系式。然后，获取典型工程现场的疏浚吹填泥沙，配制典型浓度试样，开展静态间歇沉降模型试验研究。研究结果表明：①黏粒（d＜0.005 mm）含量是影响疏浚吹填泥沙静态间歇沉降行为与机理的关键因素之一；②颗粒通量最大值Gmax往往出现在试验难以测出的非常低的浓度条件下，且黏粒含量越高，越难通过试验方式测得；③对于黏粒含量为40%～60%的疏浚吹填泥沙，建议将“平均孔隙比累计变化率为60%～75%”作为静态间歇沉降稳定状态的宏观评价标准。

关键词：疏浚吹填泥沙；静态间歇沉降行为；稳态评价标准

考虑上覆压力影响的现场液化试验研究

付海清1, 2，伊纪祥1，冯陆伟1，杨济源1

(1. 山东建筑大学土木工程学院，山东 济南 250101；2. 建筑结构加固改造与地下空间工程教育部重点实验室，山东 济南 250101)

摘  要：现场液化试验，是近些年国际上发展的一种研究土壤液化的新方法。目前已开展的现场液化试验，可液化土的上覆压力基本在20 kPa以下，与真实场地存在差距，使得以此研究液化问题的价值大打折扣。基于“多工况、可重复、易操作、低成本”的设想，提出一套可考虑上覆压力影响的现场液化试验技术，设计完成2次不同上覆压力（25，50 kPa）的饱和砂、干砂对比试验，分析其动力响应规律及特征，并与已有认识对比，验证试验技术的可靠性。研究表明：①新提出的试验孔压比这一概念，可作为评价考虑上覆压力影响的现场液化试验是否成功的基本指标；②在低上覆压力水平（0～50 kPa）下，大致对应真实场地0～5 m的埋深，上覆压力是影响土壤液化响应的敏感因素，应需重视；③当饱和砂的体应变在0.1%～1%时，孔压迅速且大幅度发展。当孔压比发展到0.6左右时，同等工况下的干砂、饱和砂的地表沉降响应出现差异。本文研究成果，为1g重力环境下，以更接近真实场地的模拟条件开展土壤液化问题研究，提供一种可能的新手段。

关键词：土壤液化；现场试验；上覆压力；超静孔压；地表沉降

基于全连接神经网络的地铁车站响应分析与地震强度指标优选

钟紫蓝，倪  博，史跃波，张成明，申家旭*，杜修力

（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：为了降低随机地震响应分析的计算成本，将人工神经网络方法用于构建概率地震需求模型（PSDM），以预测地铁车站结构的地震响应，并对适用于地铁车站结构响应预测的地震强度指标（IM）进行了优选。首先选取了200条实测地震动，计算IM，并对典型的三层三跨地铁车站结构进行有限元建模，将IM与最大层间位移角作为输入与输出训练全连接神经网络模型（FCNN），得到了最大层间位移角的预测模型。最后基于训练后FCNN输入层到隐含层中的权重矩阵与传统方法对IM进行优选，得出了对最大层间位移角影响最大的IM。研究结果表明：训练后FCNN能以0.95的精度预测地铁车站最大层间位移角，且计算耗时仅为数值模拟的1/5；针对矩形地下结构最大层间位移角，速度型和速度反应谱型指标的影响明显高于其他类型指标，其中速度谱强度（VSI）对最大层间位移角的影响最大。

关键词：全连接神经网络；概率地震需求模型；地铁车站结构；地震强度指标

围压和裂隙倾角对花岗岩力学行为的影响研究

王春萍1, 2，刘建锋*3，刘  健1, 2，王  璐3, 4，薛福军3

(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；3. 四川大学水利水电学院，四川 成都 610065；4. 西华大学建筑与土木工程学院，四川 成都 610039)

摘  要：含裂隙围岩的力学行为对高放废物地质处置库的长期稳定和安全至关重要。为研究围压和裂隙倾角对花岗岩围岩力学行为的影响，以完整花岗岩和含不同倾角贯通单裂隙的花岗岩为研究对象，开展了单轴压缩和三轴压缩试验研究。结果表明：0～10 MPa围压范围内，倾角30°和60°裂隙花岗岩分别发生了穿裂隙面破坏和沿裂隙面滑移破坏；随围压升高，倾角45°裂隙花岗岩由复合破坏转变为穿裂隙面破坏，后又在10 MPa围压条件下再次转变为倾斜“Z”字型裂纹的复合破坏。围压的存在制约了预制裂隙面的劣化作用。三轴压缩条件下低倾角裂隙花岗岩的抗压强度及变形发展曲线与完整花岗岩的结果相近，试样峰值破坏时的轴向应变在围压0，2，5，10 MPa条件下分别约为0.38%，0.49%，0.59%和0.75%。沿裂隙面滑移破坏试样的抗压强度以及峰值破坏时的轴向应变均显著低于穿裂隙面破坏试样的相关结果，且其抗压强度与试验前后裂隙面的分形维数差值符合幂函数增长关系。

关键词：北山花岗岩；裂隙；三轴压缩；破坏形式；高放废物地质处置

温湿度联合作用下软岩粗粒料三轴剪切力学特性研究

毛航宇1, 2, 3，刘斯宏*1, 2，沈超敏1, 2，王  涛3，王柳江1, 2

(1. 河海大学水利水电学院，江苏 南京 210024；2. 大坝长效特性及环保修复技术中西联合实验室，江苏 南京 210024；3. 河海大学土木与交通学院，江苏 南京 210024)

摘  要：软岩粗粒料具有风化程度高、易破碎等特点，其力学特性易受温湿环境的影响。利用自主研制的温湿控制粗粒料大型三轴仪开展了一系列控制温湿度的软岩粗粒料三轴剪切试验，探究了温湿度对软岩粗粒料剪切强度、剪切变形、颗粒破碎及临界状态的影响规律。研究发现：①软岩粗粒料的力学行为受温湿度影响显著，随着温湿度的升高，其峰值剪切强度降低，剪缩变形量增加，颗粒破碎程度增大，p-q空间内的临界状态线向下旋转，同时e-(p/pa)ξ空间内的临界状态线向下平移；②温湿度对力学特性的影响在低围压条件下更显著，随着围压的升高，温湿度引起的差异性变小。③基于不同温湿度作用下的颗粒破碎等效对应关系，实现了不同温湿工况下颗粒破碎及临界状态试验规律的归一化，为建立统一考虑温湿度影响的本构模型提供思路。

关键词：软岩粗粒料；温湿效应；颗粒破碎；临界状态；归一化分析

弱胶结砂岩地基承载力深度修正系数k2试验研究

李忠伟1，龚维明*1，胡  尧2，刘  军1，柳鸿博1

(1. 东南大学土木工程学院，江苏 南京 210096；2. 江苏省交通工程建设局，江苏 南京 210000)

摘  要：为探究弱胶结砂岩深度修正合理性及修正系数取值，依托南京龙潭长江大桥北锚碇大型块体基础，对25 m埋深的弱胶结砂岩持力层分别开展基岩深层和浅层平板载荷试验，得到持力层深度修正前后的地基承载力特征值，研究深度修正规律，研究结论：修正浅层载荷试验地基承载力的修正系数k2t取3.3、修正规范法地基承载力的修正系数k2c取8.0，保守考虑时可不区分未修正的承载力特征值获得途径，k2统一取3.3；深度修正后地基承载力有较大提升，说明本工程中对弱胶结砂岩承载力进行深度修正是很有必要的；对比现有规范中土质地基k2的取值规律，弱胶结砂岩的k2t和k2c取值较为保守，该值可为类似地质条件下的工程提供参考。

关键词：弱胶结砂岩；承载力特征值；深度修正；平板载荷试验

含有机质土-金属界面黏附特性与机制研究

朱俊宇1，裴利华1, 2，桂  跃*1

（1. 昆明理工大学建筑工程学院，云南 昆明 650500；2. 中铁四院集团西南勘察设计有限公司，云南 昆明 650504）

摘  要：土中有机质的存在对土-金属界面黏附有显著影响，但其影响规律及机制尚缺乏系统研究。通过在蒙脱石、伊利石和高岭土中添加泥炭，配置了不同矿质、有机质含量的黏性土样。利用MC-100型拉力试验机测试了不同含水率土-金属界面黏附力。试验结果表明：在塑限至液限含水率范围内，黏附力F与含水率w的关系曲线为典型的“钟型”；有机质含量wu增大会导致F-w曲线由高陡变扁平；土样峰值黏附力Fmax随有机质含量wu变化可分为3个阶段：波动或缓慢下降（上升）阶段、急剧下降阶段和趋于稳定阶段。利用傅积平法测试了3种黏土矿物对有机质的饱和吸附量，从而明确了有机质在土中赋存形态随有机质含量变化的过程。机理分析表明：除了有机质含量外，有机质在土中的赋存形态对土样宏观黏附力也有显著影响。最后对分布于昆明地铁5号线沿线的天然泥炭土-金属界面黏附力进行了测试，得出其黏附力较小、黏附风险较小的结论，盾构机穿越泥炭土层没出现严重黏附刀盘或堵塞现象验证了该结论。 

关键词：黏附力；黏土矿物；拉力试验；稠度指数；有机质含量

节理巷道围岩卸荷变形试验研究

侯公羽，邵耀华*，刘春雷，王一哲，陈钦煌，胡志宇，赵庆儒

(中国矿业大学（北京）力学与土木工程学院，北京 100083)

摘  要：自然界中的岩体在长期的地质构造运动作用下，内部往往发育不同尺度的节理，而巷道围岩的稳定性与节理的发育密切相关。为研究节理对巷道围岩开挖卸荷变形的影响，采用课题组的开挖卸荷模型试验系统，对不同节理尺寸水泥砂浆围岩试件开展了系列试验。研究结果表明：①巷道围岩开挖卸荷变形主要发生在卸荷阶段，维持阶段变形继续存在，但节理对其卸荷变形无明显影响。此阶段，卸荷变形程度显著降低并逐渐趋于稳定，其应变增量大约为100 με；②与无节理试件相比，含节理试件S-1和S-2的应变平均降低幅度超过70%，远高于S-3，即节理尺寸越大，卸荷变形程度越大，卸荷作用越明显；③试件在不同方向的应变差异较大，切向应变均大于径向应变，含节理试件尤为突出。

关键词：小型模型试验；节理；开挖卸荷；围岩变形

基于塑性元件微元化的重塑黄土黏弹塑性本构模型

骆亚生，赵程斌，孙  哲，范  全，牛雨欣，李  斌

(西北农林科技大学水利与建筑工程学院，陕西 杨凌 712100)

摘  要：基于塑性元件微元化和无穷级数的思想，通过加、卸载条件的三轴蠕变试验建模并通过动力三轴试验验证，建立了重塑黄土的黏弹塑性本构模型，并获得了相应的参数指标。研究表明，该模型可以很好地描述重塑黄土的蠕变、静力和动力特性，且能更加合理地解释卸载条件下回弹曲线的变化特征。塑性元件微元化的处理方法弥补了以往黏弹塑性本构模型中塑性变形不易描述的缺点，相比其他的黏弹塑性本构模型，该模型应用更加简单且适用范围更广。

关键词：重塑黄土；本构模型；塑性元件微元化；蠕变特性；静力特性；动力特性

间断级配散粒土侵蚀过程及强度演变机理研究

梁  越1, 2，龚胜勇*2，杨咏梅3，许  彬1, 2，张  斌2，喻金桃2

（1. 重庆交通大学国家内河航道整治工程技术研究中心，重庆 400074；2. 重庆交通大学河海学院，重庆 400074；3. 江西省赣南航道事务中心，江西 赣州341000）

摘  要：旨在探究相同应力条件下不同密实度间断级配散粒土管涌侵蚀机理及其侵蚀后强度变化特性，制备干密度为1.80，1.84，1.88 g/cm3的3种土体试样，通过管涌三轴试验深入地探讨了干密度对其破坏临界水力梯度、累计涌砂量、体积变化量及侵蚀后强度变化的影响规律。研究表明：试样破坏临界水力梯度随其干密度增大而增大，且利用Terzaghi公式（F1）、毛昶熙公式（F2）及水利水电科学研究院公式（F3）对其渗流临界水力梯度进行分析，发现在该应力环境下各公式计算结果与试验结果均较接近（优劣度为F2> F3> F1）。试样累计涌砂量与体积变化量均与其干密度呈负相关性变化趋势，其涌砂速率随管涌侵蚀不断发展而逐渐衰减；土的强度受干密度与侵蚀率二者影响，表现为侵蚀后土体强度折减程度随侵蚀进行而逐渐增加，随干密度增大而减小。

关键词：间断级配散粒土；干密度；管涌三轴试验；破坏临界水力梯度；抗剪强度

静钻根植桩竖向承载性能现场试验研究

周佳锦1, 2，马俊杰1, 2，俞建霖*1, 2，龚晓南1, 2，张日红3

(1. 浙江大学滨海与城市岩土工程研究中心，浙江 杭州 310058；2. 浙江省城市地下空间开发工程技术研究中心，浙江 杭州 310058；3. 宁波中淳高科股份有限公司，浙江 宁波 315100)

摘  要：通过一组现场试验对同一场地内静钻根植桩的抗压和抗拔承载性能进行研究，试桩均加载至极限状态。通过抗压和抗拔静载试验对静钻根植桩的抗压和抗拔承载性能进行对比分析。试验结果表明：静钻根植桩的抗压承载性能相比传统钻孔灌注桩有显著提高，本次试验场地各土层中静钻根植桩的桩侧摩阻力是规范建议的钻孔灌注桩极限侧摩阻力的1.49～3.21倍；静钻根植桩抗拔承载性能也明显优于钻孔灌注桩，抗拔试桩的极限承载力是根据规范计算的钻孔灌注桩极限抗拔承载力的1.52～1.55倍；静钻根植桩抗拔状态下桩侧摩阻力明显小于抗压状态下的桩侧摩擦力，即静钻根植桩也存在侧阻抗拔系数。

关键词：静钻根植桩；现场试验；承载特性；侧摩阻力；侧阻抗拔系数

基于区域分解及零空间技术的周期排桩结构带隙计算方法与特性研究

郭文杰1，李佳宝1，罗文俊*1, 2，洪  显1，徐长节1

（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. 华东交通大学江西省防灾减灾及应急管理重点实验室，江西 南昌 330013）

摘  要：针对传统能量法求解周期排桩结构带隙时位移型函数构造复杂、计算成本高、因桩土参数畸变而导致的波形拟合困难等问题，基于区域分解思路对传统能量法进行改进，将桩与土分别在独立坐标系下建模，克服桩土参数畸变问题；再结合零空间技术处理各类边界约束，克服了型函数构造中边界依赖问题，且大幅提高了计算效率。研究结果表明，相较于波数有限元法，该方法不仅同样准确、可靠，还具有效率优势。此外，土体弹性模量与排桩填充率是影响带隙的主要因素；相较于正方形布置的周期排桩，六边形布置时可以获得较高的起始频率、截止频率和带隙宽度。

关键词：周期排桩；能量法；区域分解；零空间技术；带隙

海上风电场吸力筒基础沉贯特性研究

王  卫1，刘俊峰2，李亚静3，倪道俊3，滕华灯2，黄绍幸2

(1. 中国长江三峡集团有限公司科学技术研究院，北京 100038；2. 三峡新能源阳江发电有限公司，广东 阳江 529500；3. 中国三峡新能源（集团）股份有限公司，北京 100053)

摘  要：吸力筒沉贯特性是影响其工程应用的重要因素。基于海上风电场吸力筒导管架基础筒体下沉过程的实测数据，研究真实海床地基条件下吸力筒沉贯阻力的CPT计算方法的可行性以及DNV规范推荐的土体沉贯阻力的经验系数的适用性，分析黏土层和砂土层中沉贯阻力的组成和负压下沉过程中的筒内土塞机制。研究结果表明：CPT计算方法能够较精确地计算吸力筒沉贯阻力，DNV规范推荐的经验系数高估了海床地基中淤泥质土、粉质黏土层的黏土经验系数 以及砂砾、中砂、粗砂层等砂土经验系数 ；负压下沉过程中，筒内土塞体积的发展规律与海床土层分布及土体物理力学性质密切相关。

关键词：海上风电；吸力筒基础；沉贯特性；土塞

基于主动超声激励的岩石节理刚度分布测量研究

王鹏宇1, 杨天娇*2, 王述红3

(1. 南京工业大学交通运输工程学院，江苏 南京 210009；2. 南京工业大学数理科学学院，江苏 南京 210009；3. 东北大学资源与土木工程学院，辽宁 沈阳 110004)

摘  要：Goodman提出采用节理刚度表征复杂岩石节理面的拓扑行为并为其提供定量值，而无需对节理面的粗糙度、接触面积等参数进行详细测量分析。然而目前对岩石节理刚度的测量仍存在局限，因此，在试验室环境下采用压电陶瓷换能器对完整平板试件和含节理平板试件进行弹性波激励，同时采用三维扫描激光多普测振仪监测平板内弹性波的传播数据。将采集的波场信号数据进行滤波、插值、积分等一系列处理，并基于Schoenberg线性滑移模型计算节理刚度分布，实现岩石节理接触行为的全局参数表征，同时进一步验证了岩石节理全场超声表征的可行性。全场波形数据清晰地揭示了岩石节理界面接触行为，为后续深入探索岩石节理几何形状、孔径、界面性质及其地震特征之间的相互关系奠定了基础。

关键词：岩石节理；接触行为；弹性波；剪切刚度；法向刚度

不同主应力方向下各向异性砂土力学响应的本构模型模拟

余嘉轲，王  睿*，张建民

(清华大学水利水电工程系，北京 100084)

摘  要：地下水位上升可能引发饱和松散土体边坡有效球应力降低从而诱发稳定性问题。等剪应力排水路径能够模拟饱和砂土边坡内土体单元在潜水面上升时的应力条件，但目前各向异性对于这种应力路径下土的响应的影响仍不明确。采用一个各向异性砂土弹塑性本构模型对不同主应力方向下的定轴等剪应力排水试验进行模拟，分析各向异性影响规律。该本构模型考虑了组构各向异性的演化及其对塑性模量和剪胀的影响，能够反映不同主应力方向对土体力学响应的影响。模拟结果表明，该模型能够较好地模拟不同主应力方向下饱和砂土在定轴不排水剪切和定轴等剪应力不排水条件下的响应。对于定轴等剪应力不排水应力路径，非稳定态时的平均有效应力随孔隙比和加载角度的增加而增加，不同初始组构强度对于等剪应力排水试验的结果有显著的影响。

关键词：各向异性砂土；数值模拟；本构模型；主应力方向；等剪应力排水路径

声呐渗流测试技术之质疑

刘建刚1，刘明玮*2

（1. 河海大学地球科学与工程学院，江苏 南京 211106；2. 江苏开放大学建筑工程学院，江苏 南京 210036）

摘  要：介绍了近年来新出现的用声呐法测试渗流速度和渗流方向这一技术的核心内容，包括测试装置、测试原理和计算方法等。从理论和实践上对其提出了4方面的质疑：测试原理的理论基础、渗流速度计算方法、渗流方向确定和流场畸变。通过理论分析、公式的推导和数据的可靠性分析后认为：声呐测试渗流的原理缺乏理论解释；计算渗流速度的公式反映的只是孔内垂向流速度，实际还是由测量误差产生的伪垂向流速度，且该公式本身就推导不成立；无论垂向流是向上流动或向下流动，探头上部的水声器发射的声波到达下部平面对称分布的6个水声器的时间在理论上是相等的，因而也无法通过合成法求得渗流方向，所提供的渗流方向实际是由指数级时间误差计算得到的伪流向；即声呐法无法获得渗流速度，包括水平向渗流速度和垂直向流动速度，也无法获得水平向渗流方向。

关键词：声呐；渗流；垂向流；地下水流向；单孔示踪法；流场畸变