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&&&TAW微机控制电液伺服岩石三轴试验机
TAW-系列微机控制电液伺服岩石三轴试验机的用途微机控制电液伺服岩石三轴试验机是一种符合现代岩土力学研究领域，研究岩石(土)力学特性的新型试验设备。该试验机可根据用户不同要求配置围压系统、岩石引伸计、高低温系统、孔隙水压系统、岩石直剪试验系统、及岩石剪切、劈裂夹具等。可自动完成岩石在不同围压下的三轴压缩试验，孔隙渗透试验、高低温环境试验等并可进行单向低周循环及用户自行设置的组合波形程序控制等多种控制方式的三轴试验。在试验中采用宽调速范围的高性能电液伺服比例阀组及计算机数字控制等先进技术，组成全数字式闭环调速控制系统，在试验过程中能够自动精确地控制及显示试验力、围压、轴向变形、径向变形等，可实时地采集、存储、处理、显示试验数据及试验曲线，打印试验报告。控制范围宽、功能多、全部操作键盘化，各种试验参数由计算机进行控制、测量、显示、处理并打印，集成度高，使用方便可靠。该岩石三轴试验机测控系统采用美国AD公司原装进口器件制造，采用计算机总线设计，测量系统具有自动调零、自动标定、连续全程测量不分档，测量分辨率高达1/200000。可进行试验力、变形、位移等速率控制及恒试验力、恒变形、恒位移控制。无级调速,在试验过程中各种控制方式及速率可任意平滑切换，可实现全量程的全数字闭环控制。 TAW-系列微机控制电液伺服岩石三轴试验机的主要功能特点◆可精确地绘出岩石全过程曲线。◆可实时动态显示轴向、径向应力一应变曲线。◆可自动测量轴向、径向变形，自动求出弹性模量及泊松比。◆压力室采用先进的密封技术及自平衡结构，轴压与围压互不影响。◆测量控制系统先进，控制精度及自动化程度高，容错性强。◆试验软件采用VC十十语言编程，模块化设计，具有完善的软件自捡功能，便于维护。系统组成试验机由主机(可选门式加载框架或四柱式加载框架)、轴向伺服油源、三轴压力室(放置于下压板移动小车之上)、围压系统(包括增压器，围压伺服油源) 、计算机测控系统等部分组成。可根据需要配孔隙水压伺服系统、高低温环境装置、岩石直剪试验装置等。 TAW-系列微机控制电液伺服岩石三轴试验机的主要技术规格 & & & & & & & & & &机型技术参数TAW-2000KNTAW-1000KNTAW-600（500）KN最大轴向试验力（kn）20001000600（500）试验力测量分辨率1/200000试验力测量范围1～100%FS试验力测量误差±1%最大围压（wpa）1006060压测量围分辨率1/200000围压测量范围2～100%FS围压测量误差±2%轴向位移测量分辨率0.002轴向位移测量误差±1%变形测量分辨率1/200000变形测量范围轴向0～10mm轴向0～8mm径向0～5mm径向0～4mm变形测量误差±0.5%FS最大孔隙水压（mpa）0～600～40孔隙水流量精度±1%温度控制范围-40～200℃岩石试样规格尺寸（mm）（φ50～φ100）×（100～250）φ50×（100～125）
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&&土力学课后习题答案
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创刊：1982年
刊期：月刊
主管：中国科学技术协会
主办：中国岩石力学与工程学会
出版：科学出版社
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2010年&29卷&S1期
刊出日期：
&&&&&&&目次
2010增刊1目录
2010&Vol. 29&(S1):&0-0
&&&&&&&学术论文
三河尖矿深井高温体特征及其热害控制方法
何满潮,郭平业，陈学谦，孟丽，朱艳艳
地热异常矿井进入深部开采后热害现象严重。通过对三河尖矿地温场、地温梯度变化规律及岩石热物理性质的分析，揭示三河尖矿深部地温随深度的增大变化异常，大地热流值偏高，为典型地热异常矿井。总结分析得出三河尖模式高温热害特征，即冷源短缺地热异常。针对三河尖模式热害治理，结合三河尖矿地面供热现状，提出三河尖模式热害治理HEMS降温技术，该技术利用井下热水实现井上供热，将产生冷能储存于第四系储能层用于井下制冷，解决热害的同时实现地面供热。三河尖矿成功的实现一期井下热害治理工程，通过对72201工作面降温效果分析，该系统大大改善工作面长期以来高温高湿的工作环境，值得在深部开采及相关领域推广应用。
2010&Vol. 29&(S1):&
特大跨度连拱隧道岩体节理的精细化描述及其块体稳定性分析
夏才初,陈孝湘,许崇帮,赵旭，
福州长乐国际机场高速二期金鸡山隧道是双向八车道连拱隧道，隧道区域内节理发育，开挖过程易于产生块体，而块体稳定则是公路隧道施工过程中最为关键的问题之一。通过对金鸡山隧道中导洞开挖掌子面及其他出露区域的节理进行精细化采集与描述，经统计分析后预测隧道正洞区域内的节理分布，运用关键块体理论分析中导洞节理精细采集断面所对应的隧道正洞区域在开挖过程中可能产生的关键块体的位置、大小、下滑力、安全系数等与关键块体稳定相关的参数。对各关键块体在先后施加锚杆和衬砌加固的情况下进行力学计算，分析块体的稳定性，评价支护方案，为隧道的设计与施工提供依据。
2010&Vol. 29&(S1):&
深井软岩巷道钢管混凝土支护结构性能试验及应用
高延法,王波,王军,李冰,邢飞,王宗纲，金同乐
深井软岩及动压巷道支护难度大，传统的支护方式已难以满足需要。为此研发钢管混凝土支架，在实验室测试支架的力学性能，试验支架采用f140 mm×4.5 mm钢管和C40混凝土，由4段构成，接头采用套管连接。在侧向约束、纵向点载荷加压条件下，试验支架的极限承载力为1 504.1 kN，纵向极限压缩变形为82.65 mm，破坏方式为钢管材料屈服破坏。与U型钢支架相比，钢管混凝土支架支护反力大、性价比优越。钢管混凝土支架在煤矿井下巷道支护应用效果良好，有着广泛的推广应用前景。
2010&Vol. 29&(S1):&
加载速率对岩石材料力学行为的影响
尹小涛,葛修润，李春光，王水林
加载速率会造成岩石材料破坏形态的改变，材料破坏过程中存在塑性向脆性转变的临界速率。在颗粒流程序下，通过Fish语言编程，虚拟实现岩石数值试件，并进行0.000 5，0.001 0，0.005 0，0.050 0 m/s四个加载速率下的单轴压缩数值试验。分析加载速率对岩石破裂形态、裂纹数量和扩展、应力–应变曲线和能量转换的影响。发现：加载速率的增加破坏优势剪切带的发展，使得剪切带等速发展，材料呈现锥形破坏；加载速率的增加使得材料的力学性能表现出极大的伪增强，材料更破碎，能量损失增大，这与材料吸收和破坏消散能量的能力有关。
2010&Vol. 29&(S1):&
谦比希矿深部开采隔离矿柱稳定性分析
隔离矿柱是地下开采矿山浅部转深部开采的衔接部分，其合理尺寸选择及其稳定性对深部开采安全极其重要。针对谦比希矿浅部转深部开采的实际情况，采用极限跨度法、经验公式法以及极限平衡分析方法，对原设计的隔离矿柱尺寸进行验算，提出合理的隔离矿柱厚度为21 m；根据隔离矿柱尺寸，修正原隔离矿柱留设方案，对所修正的方案应用FLAC3D对其稳定性进行分析计算。结果表明，当隔离矿柱下部回采高度达到33 m时，此隔离矿柱将完全失去其稳定性，而此时在深部开采采用无底柱分段崩落法回采时，其覆盖层厚度已达到28 m以上，这就不能对深部无底柱分段崩落法开采的采场内人员和设备安全造成威胁，满足浅部转深部开采平稳过渡安全生产要求，为谦比希矿隔离矿柱设计与施工提供依据和指导，同时也为相关矿山的浅部向深部开采平稳过渡提供一定的借鉴意义。
2010&Vol. 29&(S1):&
(1367 KB)&
深部侧空条件下顶板岩层分区破裂探测研究
谭云亮，孙春江,宁建国，李海涛
采用YTJ20型岩层探测记录仪，对新汶孙村煤矿埋深1 300 m、侧临采空的2222东回风巷内顶板破裂分区进行探测研究，结果表明：深部高应力是深部岩层分区破坏的根源；在侧空开采条件下，处于深部高支承压力集中的区域，顶板岩层内分区破裂数量将大于处于卸荷、大变形区域岩层分区破裂数量，但受岩层沉降大变形的影响，沿着卸荷、大变形区域岩层内原宽裂缝或离层的下部，在张裂作用下破裂区将进一步扩展，因此可以通过观测离层来确定深部较大尺度岩层分区破裂的位置；同时，岩性对分区破裂有一定的影响，粉砂岩比砂岩更易出现分区破裂现象。研究结果为进一步研究深部关键层结构及其力学特征，深部岩层分区破裂和深部岩石力学致灾机制之间的关系提供依据。
2010&Vol. 29&(S1):&
深部开采水平应力场与地表远区移动分析
李文秀，孟庆立，闻磊，刘晓敏，刘琳
官庄铁矿是我国东部地下矿之一，埋深500～1 000 m，采用无底柱分段崩落法回采。通过应力测量得知，矿区最大水平应力为垂直应力的1.14倍。针对北采区510～550 m水平开采引起的远区水平移动问题，在大量实测资料分析基础上，采用数值方法和随机介质理论对水平移动进行预测，同时对实测水平移动进行分析。通过分析发现，距当前采区边界500 m处的水平移动达到50 mm，而此处并未观测到垂直移动。分析结果表明，由于存在较高的水平应力，导致水平移动较大，而这种现象就是由于官庄铁矿区砂岩和泥岩地层中所存在的高水平应力场引起的。
2010&Vol. 29&(S1):&
软弱夹层厚度模拟实用方法及其应用
张志强,李宁，陈方方，SWOBODAG
围岩中分布的软弱夹层对地下洞室围岩稳定性、支护结构安全性有着重要的影响，以软弱夹层的变形、强度等效为出发点，基于接触面单元和软弱夹层影响带概念，提出一种在固定的有限元网格中模拟不同厚度的软弱夹层的实用化模拟方法，并初步验证该方法的合理性、正确性、实用性；利用提出的模拟方法，以奥地利岩土工程有限元分析软件FINAL为平台，系统分析地下洞室分别位于II，III，IV级3种围岩，软弱夹层分别分布在顶部、拱肩、边墙3种不同部位，软弱夹层厚度分别为0.000D，0.005D，0.010D，0.020D，0.200D 5种厚度等条件下，软弱夹层对洞室围岩位移场、应力场、塑性区以及喷层结构受力的影响，着重讨论不同软弱夹层厚度条件下，围岩位移场、应力场、塑性区及喷层内力随夹层厚度的变化差异；总结当前试验条件下，软弱夹层厚度对地下洞室围岩稳定性与支护结构安全性影响的一般规律；研究成果可望为地下洞室的规划、设计、施工，尤其是遭遇软弱夹层等特殊工程条件下的设计、施工、维护等提供一定的参考与指导作用。
2010&Vol. 29&(S1):&
隧道掌子面前方低阻夹层的瞬变电磁探测研究
苏茂鑫，李术才，薛翊国，李貅，张庆松
实践表明，隧道掌子面前方含水、充泥等不良地质体对隧道施工构成潜在的危险和障碍，严重影响隧道施工速度。由于瞬变电磁法对低阻体反应灵敏，在进行瞬变电磁隧道超前地质预报时，这些含水、充泥等不良地质体通常又可以近似当成一种低阻夹层来处理，因此，利用瞬变电磁法对掌子面前方低阻夹层的探测研究就显得很有意义。采用建立在全空间理论上的瞬变电磁等效导电平面法，利用遗传算法进行计算，并结合视纵向电导及其微分成像对隧道掌子面前方低阻夹层展开相应的正演模拟及应用研究，重点讨论视纵向电导微分成像的电性界面响应特点及其与视电阻率断面等值线联合解释方法，总结出相应的结论和规律，以此来指导瞬变电磁法在隧道内的超前地质预报工作，不断提高瞬变电磁探测的精度及准确度。
2010&Vol. 29&(S1):&
纵向裂缝隧道衬砌结构的安全评价与加固研究
王华牢,刘学增，李宁，谢东武
裂缝是运营期隧道衬砌结构的主要病害形式之一，特别是拱部纵向裂缝对隧道原有结构的承载力影响较大。通过公路隧道衬砌结构裂缝评价方法，对隧道主要裂缝进行安全评价，给出安全等级，同时应用刚度退化模型对隧道原结构进行承载力评价，给出加固前的隧道结构安全系数，通过工程实例验证说明，通过刚度退化模型计算承载力是可行的，为隧道的加固补强提供重要依据，并为今后纵向裂缝情况下衬砌结构的安全性评价、承载力的计算分析以及加固设计提供新的技术方法。
2010&Vol. 29&(S1):&
共和隧道页岩饱水软化试验研究
藤宏伟，任松，姜德义，杨春和，
渝湘高速公路共和隧道地质条件十分复杂，隧道施工遇到很大困难，隧道开挖后初期支护多处纵向开裂。隧道开裂段围岩为页岩，现场实际监测资料表明页岩层理、节理发育，易风化，亲水性较强，有水软化倾向。页岩的这些性质对隧道初期支护结构的效果及隧道长期稳定可靠性具有重要影响。针对这一施工难题，先进行页岩基本力学试验，获得页岩基本力学参数；然后采用声波探测与单轴抗压试验相结合的方法进行页岩的饱水软化试验，得到页岩动弹模量及强度的饱水软化方程。试验结果表明共和隧道页岩弹性模量及强度均较低；弹性模量和强度随饱水时间的增加而逐渐减小，服从负指数函数变化规律，饱水软化方程能很好的反应页岩的实际饱水软化规律；用声波探测和单轴抗压试验相结合的方法进行页岩饱水软化试验，可以大量减少岩石试样的数量，同时可以提高试验精度。试验成果为共和隧道高地应力大变形破坏段的初期支护结构重新设计及隧道衬砌结构的长期可靠性分析提供基本参数。
2010&Vol. 29&(S1):&
地铁土压平衡式盾构隧道施工安全评价模式研究
游鹏飞，牟瑞芳
针对地铁土压平衡式盾构隧道施工的特点，首先运用系统工程学的思想对盾构隧道施工存在的危险因素进行辨识，对地铁盾构隧道施工进行层次分析，然后构造安全评价指标体系，运用泛函理论确定指标层和准则层的权重，使用安全检查表法和作业条件危险性评价法等不同评价方法对指标层的款项进行评价，得出指标层、准则层的危险等级，最后使用模糊综合评判法对准则层进行评价得出目标层的危险等级，形成安全评价模式，该模式可为类似工程施工的安全评价提供参考。
2010&Vol. 29&(S1):&
地铁隧道穿越地裂缝带的结构抗裂预留位移量
黄强兵,彭建兵,王启耀，高虎艳
西安地铁穿越多条活动地裂缝带，地裂缝未来活动对地铁隧道结构造成严重威胁。论述西安地裂缝成因、活动方式和剖面特征，对未来地裂缝活动趋势和地铁设计使用期内地裂缝最大垂直位移量进行分析和预测。通过浅埋暗挖马蹄形地铁隧道穿越地裂缝带的三维有限元数值模拟，得出当地裂缝垂直位移量达到20 cm时隧道出现开裂破坏，隧道结构抗裂设计时需分段设缝和扩大断面以适应地裂缝的大变形。基于数值模拟结果，建立地裂缝作用下地铁隧道与地裂缝正交和斜交条件下分段隧道三维运动位移模式，确定正交和斜交条件下结构抗裂的垂直位移、横向位移和轴向位移预留量。其结果可为西安地铁隧道穿越地裂缝带的结构设计提供参考。
2010&Vol. 29&(S1):&
采场围岩宏观应力壳演化特征
谢广祥，杨科
基于综放采场围岩宏观应力壳的发现及其力学特征的分析，采用现场实测、实验室相似材料模拟试验及计算机数值模拟(FLAC3D)综合方法开展留窄煤柱非对称综放开采采场围岩应力壳壳基、壳体应力演化特征、演化形态及演化参数间的关系分析。研究结果表明，应力壳演化是工作面推进过程中采动高应力在围岩空间的动态平衡过程，其演化形态随工作面推进根据采场结构发生变化，非对称开采条件应力壳演化分为旧壳扩展阶段、新壳形成–壳基上提阶段及新旧壳贯通趋于相对稳定3个阶段，应力壳在覆岩空间中的演化形态近似呈半空间椭球壳，揭示应力壳应力演化及其形态特征。研究为采场围岩控制、巷道布置及其围岩控制、瓦斯抽采、安全高效开采等提供理论依据。
2010&Vol. 29&(S1):&
煤岩结构多尺度各向异性特征的SEM图像分析
宫伟力,李晨，
多孔介质微、细观结构的非透明一直是阻碍深入认识深部条件下岩体损伤及煤与瓦斯突出机制的难题。为此，基于小波多分辨分析，提出一种复杂孔隙介质微、细观结构的可视化及多尺度、各向异性的精细描述方法。为验证方法的可行性，对不同地区的6种煤岩试样进行扫描电镜观测；应用小波多尺度变换、图像分割、以及图像重建技术对煤样的SEM图像进行“亚像素”尺度分析；利用小波细节系数重建煤基质的水平、垂直、对角占优的微观孔隙图像；计算微孔的孔喉、孔穴随特征尺度的分布密度，以及微孔与节理的孔隙度与分形维数。用小波多分辨分析方法分割的宏观孔隙具有微米量级，微孔具有纳米尺度。各煤样的宏观裂隙的孔隙度与分维数均大于微观孔隙；孔喉特征尺度分布均具有相似的单峰形式，峰值点决定流体运移的阻力；孔穴的特征尺度分布呈现出单峰、或多峰形态，代表流体的储存能力。研究成果为深入认识复杂孔隙结构对岩体非线性力学行为的影响，提供几何边界、结构参数基于显微图像分析的可行方法。
2010&Vol. 29&(S1):&
基于连续介质力学的块体单元离散弹簧法研究
冯春，李世海，姚再兴，
提出一种基于连续介质力学的块体单元离散弹簧法，并将其应用于地质体渐进破坏过程的数值模拟研究。该方法以连续介质力学的基本理论为基础，以八节点正六面体单元为离散对象，根据有限元的形函数理论及正六面体单元刚度矩阵的具体表达式，将正六面体单元离散成为12根棱弹簧，并推导各弹簧的弹簧力计算公式，给出各弹簧的弹簧力分量的物理意义、对应的弹簧刚度及相关联的位移。在弹性部分的计算结果与传统的有限元计算结果一致的基础上，在弹簧中引入Mohr-Coulomb准则及拉伸破坏准则，进行弹簧破坏的判断。如果块体内的弹簧全部断裂，便将其视为散体。在判断破坏时采用双重判断模式，块体单元的判断主要用于选取弹簧潜在的破坏面，离散弹簧的判断用于计算弹簧上的真实弹簧力。最后，通过相关算例验证引入破坏准则后所得计算结果的合理性。块体单元离散弹簧法的实质是通过12根离散弹簧将单元转化为结构，因此可以通过分析各弹簧的断裂情况研究块体的内部破坏特征，更可以通过各弹簧的先后断裂过程来研究地质体的渐进破坏过程。
2010&Vol. 29&(S1):&
金坛盐穴地下储气库地表沉降预测研究
屈丹安,杨春和,任松
金坛盐穴地下储气库作为西气东输的重要配套工程，其主要功能是为西气东输管道的季节调峰和安全稳定运行提供用气，确保长江三角洲地区的天然气用气安全。地表沉降的准确预测是其保证储气库建设和生产运行安全的一种重要手段。先应用盐岩水溶开采沉降新概率积分三维预测模型，基于开采沉降的分层传递原理，对盐穴20 a变形收缩引起的地表沉降及盐穴报废垮塌可能引起的地表沉降进行预测。然后应用地表沉降动态预测模型计算出金坛盐穴地下储气库地表沉降的时间影响因素，获得地表任意点任意时刻的沉降预测值。对比分析表明预测值与实测值十分接近，证实传递预测模型较传统预测方法具有更高的预测精度。
2010&Vol. 29&(S1):&
淮安盐岩及含泥质夹层盐岩应变全过程试验研究
唐明明，王芝银，丁国生
针对淮安盐矿深部层状盐岩的构造特征，对含泥岩夹层盐岩、纯泥岩和纯盐岩3种岩芯试样进行单轴压缩和不同围压下三轴压缩的全过程试验研究，对比分析3种岩样的应变和破坏特性。试验结果表明：(1) 含夹层盐岩及纯盐岩在单轴及三轴条件下，表现出明显的塑性应变趋势，且其应力–应变全曲线表现出明显的应变硬化软化性质；(2) 盐岩及含夹层盐岩表现出明显的塑性应变能力，采用多次加卸载循环后的弹性加载曲线来测定其弹性模量值较符合实际；(3) 对于纯盐岩试件，随着加载的进行，黏聚力随着塑性应变的增加而越来越小，内摩擦角则先增大后减小；(4) 泥质夹层的存在对盐岩试件的力学性质有很大的影响，主要表现为试件强度的提高，并且泥质夹层的情况决定含夹层盐岩试件的破坏形式。
2010&Vol. 29&(S1):&
未确知测度模型在岩爆烈度分级预测中的应用
史秀志，周健，董蕾，胡海燕，王怀勇,陈寿如
针对岩爆烈度分级预测评价中诸多因素不确定性问题，应用未确知测度理论并结合工程实际，根据岩爆的特点及成因，选取最大切应力sθ、单轴抗压强度sc、单轴抗拉强度st及岩石的弹性能量指数Wet，并以应力系数sθ/sc、岩石脆性系数sc/st及弹性能量指数Wet作为岩爆烈度分级的评价指标，建立岩爆烈度分级预测的未确知测度评价模型。以国内外18组工程岩爆分析初始数据进行分级判别，根据实际情况建立各评价因子的未确知测度函数，对其进行定量分析，并利用熵计算各评价指标的权重，依照置信度识别准则进行等级判定，最后得出岩爆烈度分级预测的评价结果。并与模糊综合评判法、属性综合评判法、灰色聚类法、物元分析法及实际情况的结果进行比较。为进一步考察该模型的有效性与实用性，运用该模型对秦岭隧道工程的岩爆实例进行分析。研究结果表明：该模型判别预测结果与实际岩爆情况较吻合，且方法科学合理，意义明确，为岩爆烈度分级预测提供一种新思路。
2010&Vol. 29&(S1):&
水电工程岩体变形模量与波速相关性研究及应用
李维树,黄志鹏,谭新，
水电工程常常用原位岩体承压板法变形试验的变形模量E0与对应部位岩体的纵波速度VP之间的关系来确定大范围及深部岩体宏观变形参数，E0-VP的相关性与试点的地质代表性、测试方法、试验数量、选用的函数关系等有关。介绍建立E0-VP关系的试验方法及影响因素，以典型工程为实例，从试验数量、地质代表性、试验条件及函数关系4个方面研究E0与VP之间的相关性及对宏观变形参数的影响程度，分析国内10多个水电工程建立的E0-VP关系特点及一般规律。研究表明，在考虑主要影响因素后，建立的E0-VP关系具有一定的普遍性和适用性。对评价不同勘探阶段大范围岩体和深部岩体变形参数具有十分重要的工程意义。
2010&Vol. 29&(S1):&
岩石的疲劳特性和临界应力测定方法研究
冯春林，吴永丰，冯福贤
为解决岩石参数离散性大的难题，通过对花岗岩、白砂岩单轴压缩、疲劳变形特性试验，提出一种测定循环荷载下岩石临界应力的新方法。该方法以峰值应力、应变的大小为基础，对全应力–应变曲线进行分组；然后进行不同高、低应力水平的疲劳试验；根据试验结果求出稳态和非稳态工作线，并求出它们的交点以及该点的2个重要参数：应力和应变，即临界应力和临界应变。用分组法求得的参数与传统方法相比，更准确，更符合实际，也更经济和安全。因此该法对岩石基础工程有实用价值。
2010&Vol. 29&(S1):&
洞室围岩三种破坏形式的试验研究
宋义敏，潘一山，章梦涛，施惠基
为探讨洞室围岩的破坏过程和机制，进行拉断裂和远场断裂破坏、V型坑破坏及分区破裂化3种破坏形式的试验研究。试验中采用平面和空间加载方式对预制洞室模型进行加载，通过白光散斑数字相关方法和声发射对模型洞室围岩的破坏过程进行监测，进而对3种破坏形式的形成机制进行分析。拉断裂和远场断裂破坏试验表明：远场断裂产生的力学机制主要是以拉应变集中，即拉断裂为主，拉压联合作用的结果；V型坑破坏试验表明：洞室围岩从局部破坏发展形成V型断裂区，后续断裂从V型断裂区尖端形成，向洞室围岩深部扩展；分区破裂化试验表明：洞室围岩深部的环向断裂是从洞室边界的局部破坏区尖端开始，向洞室围岩深部扩展，并在洞室边界与围岩深部环向断裂之间形成完整的没有破坏的区域。
2010&Vol. 29&(S1):&
变容压力脉冲法渗透系数测量的误差分析
王颖，李小春，魏宁
变容压力脉冲法是一种快速(t50＜2.5 h)、宽幅(10－7～10－1 D，1D = 1×10－3 cm/s)、高精度(偏差＜5%)的渗透系数测量新方法，介绍这种方法的理论特点、装置设计原则和试验操作过程。探讨采用该方法及其装置渗透系数测量的13种误差源，包括装置的、客观的和人为的误差源，总结为6种误差因素。通过采用ANSYS有限元软件中渗流模块瞬态脉冲法模拟分析变容脉冲法渗透系数测量的试验过程，重点分析这6种误差因素对渗透系数测量所造成的误差影响。最后讨论装置设计、制作和实际操作过程中应注意的问题，提出减少误差因素和降低误差影响的方法和应对措施，有助于进一步改进试验装置，优化试验操作，提高试验精度。
2010&Vol. 29&(S1):&
华北地区构造应力场非均匀特征与煤田深部应力状态
崔效锋，谢富仁，李瑞莎，张红艳
将华北地区分成11个应力小区，依据华北地区近期1 111条中小地震震源机制解数据，利用格点尝试法分析华北地区主应力方向的分布特征，结果显示，华北地区现今构造应力场以水平作用为主，其中，唐山和晋南地区最大主应力方向为近EW向，其他地区最大主应力方向均为NEE向，方位为NE60°～80°。鲁西南万福煤矿深部水压致裂原地应力测试结果显示，水平最大主应力方向的为NE40°～80°，与鲁西南地区中小地震震源机制解的分析结果十分接近。通过构造类比，认为万福煤矿深部应力状态受控于鲁西南地区区域构造应力场。
2010&Vol. 29&(S1):&
利用地质统计学预测煤层厚度
杜文凤，彭苏萍
煤层厚度是煤矿设计与开采必不可少的数据，准确地预测煤层厚度，不仅能给煤矿提供有力的地质保障，而且还能给煤矿带来巨大的经济效益。煤层厚度预测可根据已知钻井煤层厚度数据通过拟合或回归分析方法来计算，但由于钻孔数据量有限，因此，所预测出的煤层厚度在孔间与外推区域存在较大误差。三维地震资料在横向上具有良好的连续性，若能将稀疏的钻井数据和密集的地震数据有机的结合起来，将有助于提高井间和外推区域煤层厚度的预测精度。协克里金是地质统计学中的一种二元、无偏、最优插值方法，是以区域化变量理论为基础，以变差函数为基本工具。钻井煤层厚度和地震振幅属性在空间上既存在一定的分布规律，又存在局部的随机性，因此可将钻井煤层厚度和地震振幅作为区域化变量，用变差函数进行模拟，预测出的煤层厚度，既可反映钻井数据煤层厚度的变化规律，又可体现出地震数据的变化趋势。利用研究区巷道揭露的见煤点实测煤层厚度数据，对协克里金法预测煤层厚度进行检验，结果发现煤层厚度预测误差大大降低，精度得到明显提高。这种煤层厚度预测方法特别适合在开展过三维地震勘探的煤矿使用。
2010&Vol. 29&(S1):&
霍州矿区地应力分布规律实测研究
王连国，陆银龙，杨新华，高峰，张华磊，李海亮，杨峰
地应力是漫长地质时期形成的岩体内生应力，成因复杂、影响因素众多，是影响深井巷道围岩稳定性的重要因素之一。应用空心包体式三轴应变计，采用钻孔应力解除法系统地对霍州矿区现有主采煤层进行地应力现场实测，得到不同位置和埋深的实测地应力数据。通过对实测数据的系统分析，得出矿区范围内地应力场的分布规律，验证霍州矿区地壳浅部地应力场仍以水平应力为主。基于地应力实测数据和具体工程地质条件，采用FLAC3D对不同轴向煤矿巷道进行围岩稳定性数值分析。应用上述研究成果，对团柏矿八采区巷道顶板稳定性受最大水平地应力的影响程度进行分析。研究结果为霍州矿区采场合理布置及煤矿巷道支护设计强度提供计算参数，对于井巷布置和矿山安全高效生产具有重要指导意义。
2010&Vol. 29&(S1):&
饱水砂岩的剪切流变特性试验及模型研究
徐辉，胡斌，唐辉明，陈京利
利用JQ200型岩石剪切流变仪，对武汉越江隧道围岩中的饱水砂岩进行剪切流变试验，得到不同应力状态下饱水砂岩的剪切流变曲线，研究其流变特性，并与干燥砂岩的流变特性做比较，发现饱水砂岩比干燥砂岩具有更明显的流变性，且饱水砂岩的应力门槛值比干燥砂岩的小些。基于得到的剪切流变试验曲线，用后验排除法进行流变模型的识别，最终选用五元件黏弹性剪切流变模型对试验曲线进行拟合，接着提出一种I-NVPB模型对全过程剪切流变曲线进行模拟，同时获得饱水砂岩的全部剪切流变参数。将试验结果与模型拟合结果进行对比分析，得出有关结论并显示所选模型的正确性，具有重要的工程实际意义和推广价值。
2010&Vol. 29&(S1):&
释能降压工法在高压富水岩溶隧道风险规避中的应用研究
张旭东，汪海滨，封明君，邓哲,李小春
宜昌—万州(宜万)铁路马鹿箐隧道DK255+978 m通过一高压富水隐伏溶腔(水压高达160 m、水量高达1×106 m3)，先后发生多达19次的突涌水(泥)灾害事故。基于隐伏溶腔水量大、水压高、泥沙含量高、破坏力极强，没有先兆、具有突发性与间歇性，兼具延滞性和突发性矛盾等特征，依托溶隙、脉管及填充物由于压力差从渗流扩大呈汇流，袭夺周围脉管和溶隙的地下水，溶腔地下水潜蚀充填物封堵而集中释放的溶腔溃水机制，界定排或堵等防治措施的适应性，研究认为，对高压富水隐伏岩溶隧道，必须采用释能降压原理，释放溶腔所存储的能量，降低水土压力对隧道的稳定性影响，避免隐伏溶腔的高压作用产生的塑性区和隧道开挖及排水(泥)压力差形成的塑性区贯通，才能规避施工及运营过程中潜在的风险。建议采用综合地质预报手段探明溶腔边界、内部充填物特性和分布特征等，根据溶腔的水压、水量，特别是触发隧道溃水的临界距离等参数来确定放水承压岩盘的厚度。分析和验证钻孔泄水(不泄泥)→泄水支洞在高位揭示溶腔→控制爆破低位揭穿溶腔，“高位排水，低位排除填充物”的立体交叉分步降压方案的可行性。
2010&Vol. 29&(S1):&
煤矿深部Y型大断面交岔点双控锚杆支护技术及工程应用
郭志飚,王炯,蔡峰,王福强，
在复杂工程地质条件下，煤矿深部Y型大断面交岔点严重变形，牛鼻子部位破坏尤为严重。通过现场调查及理论研究，总结深部Y型大断面交岔点的典型破坏形式。研究表明深部高应力、牛鼻子部位两侧无约束分别支护是其破坏的主要原因，提出深部Y型大断面交岔点双控锚杆支护技术。将研究成果应用于夹河矿深部交岔点工程中，应用效果良好。
2010&Vol. 29&(S1):&
由实钻资料反演地应力及井壁稳定
赵海峰，陈勉
目前确定石油工程中地应力的方法均存在各自的局限性，为了得到直接反应地应力大小和方向的信息，提出一种基于实钻资料确定地应力的新方法，不将井眼看作理想的圆筒，而是通过力学分析建立井壁围岩的变形程度与岩石物理力学性质、地应力、孔隙压力及钻井液密度的关系，在此基础上由钻井液录井和常规测井，反演出地应力及孔隙压力，并进一步计算井壁坍塌和破裂压力。研究发现，破裂压力计算值与实测值符合较好，而反演得到的孔隙压力与实用钻井液密度符合，说明该方法合理可行。若结合随钻测量，该方法可实现地应力及井壁稳定的实时预测，应用前景广阔。
2010&Vol. 29&(S1):&
顶管穿越路堤实测地基变形和扰动程度分析
王斌，陈帅，陶柏峰，谭昊
顶管穿越已固结完成的高速公路地基，将引起土体扰动和土层损失，使路堤产生纵、横向不均匀沉降。分析表明，在顶管施工及降水过程中可采用路堤纵、横坡改变量不大于0.5%的指标对由不均匀沉降引起路堤稳定性进行动态控制和预警，有效防止路面裂缝的发生。现场试验和实测规律表明，顶管穿越过程中扰动区的沉降具有瞬时性和超前性，对于砂土地基，扰动区范围要大于按软土计算的理论值，扰动区主要发生在管壁外1 m范围内，并以此向四周扩散。顶管轴线以上土层扰动后强度降低，压缩系数改变量超过50%，孔隙比改变量可达35%，塑性指数有不同程度减小，土体发生扰动再固结，是引起地表沉降的内因；轴线以下土体主要以压密为主。顶管在穿越砂土地层的路堤时，在两侧沉井及顶管的施工过程中应重视施工降水对高速公路路堤的影响。
2010&Vol. 29&(S1):&
固液耦合试验隔水层相似材料的研究
黄庆享，张文忠，侯志成
隔水层的采动稳定性模拟是开展煤层采动水土流失规律和保水开采控制研究的关键，隔水层相似材料的研制与配比变化规律研究是隔水层稳定性模拟的基础和前提。针对黏土隔水层物理力学特性及水理性，选取多种原料进行正交试验对比，得出硅油是最佳的低强度非亲水胶结剂，而凡士林为最佳的塑性变形的胶结剂，黏土对强度、塑性以及水理性都具有显著影响。通过强度、塑性和水理性的配比试验，可以模拟隔水层的应力–应变全程相似和水理性相似的“固–液”耦合模拟材料配比，解决隔水层塑性和水理性模拟难题。根据榆树湾煤矿地质原型，进行长壁工作面开采的“固–液”耦合相似模拟试验，验证相似材料配比的可行性，实现塑性隔水层的相似模拟，发现影响隔水层采动稳定性的关键因素是上行裂隙和下行裂隙。
2010&Vol. 29&(S1):&
特大断面连拱隧道中墙偏压机制及施工影响分析
许崇帮,夏才初,王华牢
中墙作为连拱隧道的主要承载结构，自身的稳定性直接影响着隧道工程整体的稳定性，是连拱隧道设计和施工的重点。中墙失稳的主要力学原因是中墙受力不均而产生偏压失稳，因此，控制中墙稳定的关键是控制中墙偏压及其偏压程度。中墙偏压的出现源于隧道工程自身的地层偏压和非对称式施工产生的施工偏压，根据中墙受力状态可以确定地层偏压、施工偏压下中墙偏压的条件及偏压发生部位；利用有限元计算方法对地层偏压、施工偏压条件下不同施工工序进行计算，分析不同工序对中墙偏压的影响；根据得到的规律对施工工序进行优化分析；最后，给出双向八车道连拱隧道的工程实例。
2010&Vol. 29&(S1):&
微环境对流纹岩风化速度的影响
张中俭,杨志法，张路青，陶克捷，PHAMTRUNG-HIEU，
通过对位于浙江省衢州市南宗孔氏家庙中2个建造于1520年的流纹岩灯台的风化进行研究，不仅得出流纹岩在潮湿环境下的风化速度为0.4～9.7 mm/(100 a)，而且发现不同灯台之间、同一灯台的不同部位之间以及同一灯台同一部位不同朝向之间的风化速度都有较大的差异。如：(1) 灯台1和2上圆盘上表面朝北向的风化速度分别为4.3和9.7 mm/(100 a)，大于朝南向的风化速度，分别为基点(即未风化点)和2.1 mm/(100 a)；而下圆鼓则恰恰相反：灯台1朝西南向和灯台2朝南向的风化速度则是其下圆鼓中最大的(分别为3.08和2.05 mm/(100 a))。据分析，造成这种差异的原因是灯台所处的微环境(如风、降水、太阳辐射等)的不同。(2) 与其他部位相比，两灯台上圆盘插烛孔的风化速度最小，其最大值为1.0 mm/(100 a)。这可能是因为插烛孔内常年积水而隔绝空气所致，可以通过采取改善石灯台风化环境的措施对其进行长期保护。
2010&Vol. 29&(S1):&
油井水力压裂摩阻计算和井口压力预测
2010&Vol. 29&(S1):&
灰岩在三轴变围压循环压缩中的变形特征研究
韩林，刘向君，孟英峰，李皋，刘洪，吴小林
岩石在周期荷载作用下的力学性能是影响岩体工程长期稳定性的重要因素之一，需研究循环荷载作用下岩石的特性及演化规律。首先采用声波纵、横波波速测量方法，对岩样进行筛选。设计灰岩在施加不同围压和恒定循环上限应力作用下，三轴变围压循环加卸载下岩石变形特征测试方案。三轴变围压循环试验在GCTS–1000型岩石力学测试系统上进行，通过对试验结果的分析表明：(1) 灰岩在变、恒围压加、卸载循环中，形成一封闭的塑性滞回环。在轴向变形上滞回环面积逐次缩小；而变围压循环在径向变形上滞回环面积逐次增大，而恒围压循环在径向变形上滞回环面积几乎相等。(2) 在三轴变围压循环压缩试验中，围压增加和循环上限应力不变，残余变形量随着循环次数的增加而呈现出一个递减的趋势，轴向应变和径向应变的发展趋势是相反的。(3) 在整个循环加卸载过程中，各个加卸载阶段变形模量值不同，卸载阶段变形模量高于加载阶段变形模量。(4) 变围压循环加、卸载阶段变形模量的值大于恒围压循环加、卸载阶段下变形模量的值。通过试验，揭示灰岩在三轴变围压循环下，加载和卸载2种力学状态时变形特性的差异。同时分析变围压循环和恒围压循环状态下岩石弹性参数的差异性。
2010&Vol. 29&(S1):&
正断层活动对公路山岭隧道工程影响的数值分析
熊炜，范文,彭建兵,邓龙胜，闫芙蓉
根据渭河盆地正断层的结构特征及活动形式，采用有限元方法模拟正断层环境下公路山岭隧道衬砌的受力变形，针对断层错动量、断层倾角、隧道埋深以及隧道与断层的交角4个主要因素分别进行组合计算，并由此归纳出衬砌的破坏模式。结果表明4个因素对衬砌受力变形影响的敏感性依次减弱，在断层裂缝两侧各40 m的范围内是受力变形的集中位置，且当断层倾角小于50°时衬砌的受力类似于一端固定的悬臂梁。通过对衬砌的相对沉降量、纵向应力及剪应力的分析计算，将衬砌的主要破坏模式分为3类：在大纵向应力作用下，以拉张破坏为主、挤压破坏为辅的拉张–挤压型破坏，在大剪应力作用下发生的直接剪断型破坏，以及拉张–挤压与剪切结合的破坏形式。
2010&Vol. 29&(S1):&
煤矿深部岩石力学性能试验分析与硬岩巷道快速掘进方法研究
袁文华，马芹永，
在RMT–150B岩石力学试验机上进行深部巷道砂岩单轴压缩和不同围压下三轴压缩试验，测得砂岩的力学性质参数。根据岩石应力–应变曲线分析深部岩石的强度和变形特性，岩石抗压强度随围压的增加而提高，围压从10 MPa增加到15 MPa时，抗压强度增幅达到40.3%。深部高应力下，砂岩承载后产生的变形及破坏形态与围压大小密切相关，其主应力差–应变曲线斜率随着围压的增加而明显变陡，破坏荷载增高。依据岩石力学特性，采用分类布孔，掏槽眼宜用直径f42 mm的钻头钻眼，其余的炮眼用直径f32 mm的钻头钻眼，缩短钻眼时间。掏槽眼采用中深孔不同阶微差斜眼掏槽方法，炮眼深度宜采用2.2～2.5 m，有利于巷道的进尺；周边眼采用小直径药卷光面爆破技术，有利于巷道成形。
2010&Vol. 29&(S1):&
复杂条件下地铁隧道马头门施工技术与监测分析
蒋青青，黄晓阳，周恺，陈占锋
地铁隧道马头门是整个隧道结构的薄弱环节，在复杂条件下施工时容易发生拱顶坍塌或引起地表及周围构筑物的过大沉降。以深圳地铁5号线怡景路站～黄贝岭站区间隧道的马头门工程为例，介绍马头门工程的施工技术和监测方法。施工经验及监测分析表明：(1) 采用二重管注浆、中空锚杆注浆、大管棚支护、小导管注浆相结合的支护方法并根据监测结果进行动态施工，能有效地控制地表及周围构筑物的沉降；(2) 二重管注浆对地下构筑物及周围土体的加固具有明显作用；(3) 管棚施工法简便快速，能防止拱顶大面积坍塌，但可能导致土层失水，引起地表沉降；(4) 开挖时快速封闭支护结构是控制马头门洞内水平收敛的有效途径。
2010&Vol. 29&(S1):&
岩质边坡最危险滑裂面的GA-Sarma算法研究
谭儒蛟，李明生，张建根，胡瑞林
基于现有国内外边坡极限平衡法稳定性分析软件在岩质边坡滑裂面搜索中的局限性，将遗传算法(GA)和Sarma法相结合，提出岩质边坡最危险滑裂面的GA-Sarma算法。GA-Sarma算法解决以折线形为滑面形态、以层面等结构面为边界任意条分并满足条块间边界力平衡原理、滑裂路径可追踪顺坡向不连续结构面的岩质边坡最危险滑裂面的全局优化问题。
2010&Vol. 29&(S1):&
东河口滑坡岩石微观结构及力学性质试验研究
孙萍,殷跃平，吴树仁,陈立伟
东河口滑坡是“5.12”汶川大地震触发的典型高速远程滑坡，滑坡自高程1 300 m处开始滑动，总滑程约2 400 m，致使780余人遇难。滑坡体主要由震旦系灰岩及白云质灰岩、寒武系炭质板岩及千枚岩构成。野外调研结果表明，以上几种岩石的自身微观结构及宏观力学性质，对于促使该滑坡在地震作用下发生迅速启动有着至关重要的作用。为此，利用ORTHOPLAM显微镜、RMT–150C岩石力学试验系统及600 kN液压式万能材料试验机，分别对岩石的显微结构及抗拉、抗压、抗剪断性质进行一系列试验研究。显微结构测试结果表明，这几种岩石的结构及矿物成分均比较复杂，大多经历至少两期的变形与变质过程；岩石力学试验结果表明，水对该滑坡体岩石的力学性质有着重要影响，在干燥状态与饱水状态下，岩石的抗拉强度、抗压强度以及抗剪断强度均有很大的差异，同时，岩石中原有的结构面也是影响其力学性质的一个重要因素。
2010&Vol. 29&(S1):&
基于Hoek-Brown准则的岩质边坡稳定性分析
刘立鹏，姚磊华，陈洁，王成虎
无论是传统极限平衡法还是数值模拟方法，强度准则和力学参数的选取对边坡稳定分析具有关键作用。基于非线性强度准则——Hoek-Brown强度准则，利用Slide软件，选取地质力学指标GSI、岩石材料参数mi、应力扰动系数D、边坡高度H及坡角b作为影响边坡稳定性的主要因素进行分析。分析结果表明：随地质力学指标GSI的增大，边坡稳定系数呈现出递增趋势，总体呈指数形式发展；GSI不同范围内，随着岩石材料参数mi的增大，边坡稳定系数F呈现出递增和递减2种截然不同的形式；随着应力扰动系数D的增加，稳定系数F呈直线形式递减；随着坡高H的增大，稳定系数逐渐减少，呈负指数形式发展。随坡角b的增大，稳定系数F逐渐减小，呈多段线形式发展，而b不同范围内斜率不同。根据E. Hoek等所提出的岩体分级标准中岩石单轴抗压强度界限值，对岩质边坡稳定系数进行分析，得到边坡稳定系数分布图。最后将稳定系数分布图应用于工程实例中，结果表明利用稳定系数分布图能很好地估算边坡稳定系数范围，与边坡稳定性定量分析结果具有较好的一致性。
2010&Vol. 29&(S1):&
红层堆积体高边坡坡体结构及变形规律
王唤龙，孙毅，周德培，肖世国
红层堆积体高边坡是红层地区一种特殊的边坡型式。广元到巴中高速公路沿线分布有广泛的红层堆积体高边坡，从红层堆积体的改造过程入手，根据地质条件复查，依据坡顶形态，将沿线的红层堆积体分成：M型、双M型和单侧型；按照土体类型和结构堆积型式分为：层状堆积体、块石土堆积体、黏土层下卧块石土堆积体和块石土黏土中夹杂大孤石4种类型。根据现场调查资料并辅以MIDAS/GTS有限元分析软件，详细分析4种类型的开挖变形破坏特征。所有堆积体均存在坡体浅表层局部滑塌，其中层状堆积体中主要以顺层整体牵引式滑动为主，而在块石土和以黏土构成的堆积体中则主要出现圆弧状滑动面和沿基岩方向的平面滑动。含有孤石的坡体变形和破坏型式，受内部孤石的大小和位置不同而变化明显。堆积体边坡的具体变形特征除与堆积体结构特征有很大关系以外，还要受到其下卧基岩面的形状、倾角等因素影响。地质复查和数值模拟的结果显示，红层堆积体高边坡变形特征和破坏型式也与红层软岩地区同样具有多样化的特点。对进一步分析红层堆积体高边坡病害模式和灾害机制提供基础，也为红层堆积体地区设计开挖支护方法的研究提供依据。
2010&Vol. 29&(S1):&
树木对滚石拦挡效应研究
黄润秋，刘卫华，龚满福，周江平
树木对滚石有显著的拦挡效应。在对滚石与树木碰撞概率理论分析的基础上，设计树木对滚石拦挡效应试验，对滚石与树木碰撞的概率、滚石与树木碰撞后运动距离和碰撞前后速度及动能的变化进行研究。得到滚石与单排树木碰撞的概率、与多排树木碰撞的概率、与树木至少发生k次碰撞概率和至少与树木碰撞k次所需树木排数的计算分析方法，并通过试验验证其准确性；分析滚石与树木碰撞后运动距离的变化，得到滚石与树木碰撞后和未碰撞相比，在平台运动距离降低80%～100%的占试验总数的44.86%，而超过20%的比例达到85.11%；提出滚石与树木每碰撞一次，碰撞后的速度为碰撞前的55%，动能为30%。在此基础上，得到树木作为危岩体被动防治措施时，所需树木排数的计算方法。所得成果可为将树木作为危岩体防治措施时确定树木排数提供依据，对坡面地质灾害的防治有实际意义。
2010&Vol. 29&(S1):&
露天转地下边坡变形u-SVR模型及参数敏感性分析
王云飞,郑晓娟
基于改进支持向量回归(u-SVR)原理，建立反映地下开采扰动影响下露天矿边坡变形非线性规律的u-SVR模型。将该模型应用于露天转地下开采的杏山铁矿，结果表明变形预测精度高且计算方便，验证改进支持向量回归原理研究二次开采扰动下边坡变形规律的有效性。并分析自由因子C，u的敏感性，直观反映C，u对MAE和支持向量数目的影响程度，且确定参数C，u的合理取值区间，即惩罚参数C应该在[1 000，5 000]内取值，取值范围较大，但应同时考虑惩罚因子C对泛化性能的影响，参数u的取值区间为[0.028，0.125]。
2010&Vol. 29&(S1):&
唐家山滑坡成因机制与堰塞坝整体稳定性研究
李守定，李晓，张军，赫建明，李世海，汪阳春
根据唐家山滑坡的地质背景，研究滑坡及堰塞体工程地质特征，分析唐家山滑坡类型及发生的地质成因机制；基于唐家山堰塞体的岩体结构稳定性分析、宏观现象监控与地表位移监测，研究堰塞体的整体稳定性。研究得出如下结论与启示：(1) 唐家山滑坡属于基岩顺层滑坡，是典型的地震诱发高速滑坡，滑坡滑动带可能发育在层间剪切带，滑坡区发育的构造背景为复式倒转背斜的一翼。(2) 唐家山堰塞体整体结构以块状岩体为主，上覆风化松散堆积物，整体地质稳定性较好；堰塞体地表位移监测显示，泄洪对地表位移有影响，最大位移约140 mm，随后位移增量较小，目前处于稳定状态。(3) 应注重地震诱发滑坡→堰塞湖→溃决→洪水的“多米诺”链式灾变研究；应注重含层间剪切带斜坡的工程地质调查分析和地震滑坡危险性研究。
2010&Vol. 29&(S1):&
底部抽真空法在围垦工程中优越性研究
武孟琼,王保田
将应用于围垦工程中的底部抽真空技术同传统的上部抽真空方法进行对比试验，研究底部抽真空的优点。经过改进的仪器能够对试样施加80 kPa的真空压力，同时能够量测不同土层深度下土体的孔隙压力、沉降及体积随时间的变化情况。试验用土取自南京秦淮河，研究结论表明：底部抽真空方法对土体的加固效果优于上部抽真空方法。与上部抽真空方法相比，底部抽真空方法加固后土体含水率低10%，干密度大11%，不排水剪强度提高35%，最终沉降则增加22%。除此之外，试验结果还显示底部抽真空方法固结更快，不同深度土层加固效果差异较小，底部法还能够有效保持真空度的恒定。底部抽真空方法与上部抽真空方法的最大区别就在于：上部抽真空过程中，土体内部水位不会发生变化，因此总保持饱和状态。相反，采用底部法时，真空压力的施加使得排水板内的水位快速下降到土层底部，土体中水位也因此随时间增加而逐渐下降，土体不再被水浸没，可以由饱和态转变成为非饱和态。
2010&Vol. 29&(S1):&
应用ABAQUS程序进行渗流作用下边坡稳定分析
张晓咏，戴自航
为进行渗流作用下的边坡稳定性分析，需考虑渗流场与应力场之间的相互耦合作用。ABAQUS有限元程序具有良好的渗流和变形耦合分析功能，能将渗流场和应力场直接进行耦合，故采用ABAQUS有限元程序结合强度折减技术进行稳定渗流作用下边坡稳定分析，得到边坡整体稳定安全系数，且利用该程序强大的后处理功能，可揭示坡体内渗流浸润面和最危险滑动面的形状和位置，为验证该方法的可靠性，与基于传统极限平衡理论的瑞典条分法和简化的Bishop法进行对比分析。实例计算结果表明，基于ABAQUS的有限元强度折减法克服传统极限平衡法的缺点，计算结果更为合理可靠，是进行渗流作用下边坡稳定这一复杂问题分析的有效方法，可为工程实践提供参考依据。同时，就土体渗透性强弱对渗流浸润面位置及边坡稳定性的影响进行大量的分析和比较，并通过计算表明有限元模型边界的选取对渗流浸润面位置及边坡稳定性都会产生影响，因此有限元建模应合理地选取计算边界。
2010&Vol. 29&(S1):&
高速公路边坡CF网防护抗冲刷室内模型试验研究
程晔,方靓，赵俊锋，周翠英，
基于韶赣高速公路边坡工程实际，设计制作生态边坡防护室内抗冲刷试验模型，进行包括高羊茅、狗牙根、蟛蜞菊等3个物种；1∶0.75，1∶1和1∶1.15等3个不同边坡坡度，CF(椰纤维)网、三维网、三维网+CF网、复合网、复合网+CF网、土工格室、土工格室+ CF网等7种不同生态边坡防护形式，40，80，120 L/(104 s·m2)等3个不同降雨强度，植物生长2和5个月等2个不同生长时期在内的共计378组冲刷量测试试验。试验结果表明：相同条件下CF网抗冲刷效果比土工格室、复合网和三维网均明显要好，特别对于高羊茅和狗牙根生长初期(2个月)且边坡坡度大于1∶1时、蟛蜞菊生长初期(2个月)与后期(5个月)等情况，单独采用CF网或采用CF网与其他防护措施相结合的防护形式可有效降低暴雨对边坡的冲刷。
2010&Vol. 29&(S1):&
高填方加筋新旧路堤现场试验与数值模拟分析
王家全，周健,丛林，邓益兵
结合山区高速公路拓宽工程，对土工格室处治高填方新旧路堤进行现场试验，分析加宽高填方路堤侧向位移、沉降及土压力变化规律，研究格室处治效果。在现场试验的基础上，采用三维薄膜单元模拟土工格室的立体加筋性能，建立三维弹塑性模型，分析土工格室受力特点，通过对相关参数的敏感性分析，揭示高填方加宽路堤的变形规律。结果表明，采用三维薄膜单元，能较好地反映土工格室处治现场高填方新旧路堤的规律。与现场试验相比，利用数值试验不仅能得到现场的加筋效果，而且还能通过分析筋材与填料参数的变化和筋材铺设间距来研究格室处治高填方路堤的规律，从而可进一步探讨格室加筋的机制。高填方路堤在加宽路基自重荷载作用下沉降主要集中在加宽路堤的中上部，侧向位移从路基顶面到底部依次逐渐减少。土工格室所在层位起到扩散荷载、减少侧向变形和不均匀沉降的作用。填料与筋材模量愈高，加筋间距愈小，加筋效果愈好，较为合理的铺设间距为2～3 m。该研究成果对高填方路堤加筋处理和新旧路基结合部处理均有借鉴意义。
2010&Vol. 29&(S1):&
基于坡度坡向原理的黏性土扫描电镜图像颗粒定向性研究
王宝军，张明瑞，施斌
利用扫描电镜图像中边缘像素的坡向与颗粒的长轴定向方向正交的原理，采用GIS空间分析技术对扫描电镜图像进行边缘提取和定向分析，并分别利用定向玫瑰图、主定向方向和各向异性率等指标对颗粒的定向特征进行描述，通过实例分析验证该方法的有效性。试验结果表明：由于噪声及算法误差的影响，低坡度区间内的定向玫瑰图及各向异性率不能反映土样的定向特征，玫瑰图在坐标轴及对角线方向上将出现异常突起，各向异性率也明显偏低；随着坡度的升高，噪声及算法误差的影响逐渐变小，并可以很好地反映土样的整体定向特征。
2010&Vol. 29&(S1):&
垃圾填埋场边坡稳定可靠度分析
张文杰，邱清文，邱战洪
高度非均质是垃圾土最突出的性质，其物理力学参数在时间和空间上均具有很大的变异性。基于现场取样进行室内测试，对垃圾土重度和抗剪强度参数的变异规律和概率特性进行研究，按分层概率特性和总体概率特性生成随机参数，采用蒙特卡罗法分析填埋边坡可靠度。研究结果表明，随埋深增加垃圾土有效黏聚力减小，有效内摩擦角增加，二者呈负相关特性，但在各个分层中，可认为二者彼此独立；按分层概率特性进行可靠度分析所得安全系数标准差较小，按总体概率特性进行分析标准差较大，前者分析结果更加准确可靠，说明对于高度非均质的垃圾土，为进行填埋边坡可靠度分析，首先必须研究和掌握其参数的变异规律和概率特性。
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爆炸荷载下岩质边坡动力特性试验及数值分析研究
钟冬望，吴亮，陈浩
采用室内混凝土边坡模型试验方法，结合动力有限元程序模拟技术手段，对爆炸冲击荷载作用下岩质边坡的动力特性进行分析研究。研究结果表明：爆破地震波在边坡坡体上的传播及衰减特性与平地不同，质点振速峰值随爆心距的衰减相对要小得多，垂直与水平质点振速峰值衰减指数分别为0.76和0.42。比较坡顶与坡面测点振速发现，坡顶的垂直与水平质点振速峰值均大于坡面质点振速峰值，表明坡顶质点振速存在放大效应。比较迎爆侧3#测点与背爆侧4#测点的质点振动峰值，垂直和水平方向振速峰值分别降低72.7%和67.6%。由此可见，采用减震沟减震措施可以大大降低爆破振动强度，并能有效改善冲击荷载作用下边坡的应力状态。另外，比较试验与计算结果得出，质点振速及回归方程指数与试验数据均在同一量级上，坡顶质点振速随高程增加而放大，可见数值计算结果能很好反映实际爆破振动规律。
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基于GIS的汶川地震滑坡灾害影响因子确定性系数分析
许冲，戴福初，姚鑫,陈剑，涂新斌，曹琰波，肖建章
日14时28分，四川省汶川发生了8.0级大地震，地震诱发了数以万计的滑坡灾害。在大约48 678 km2的区域内，采用震后航空像片与多源卫星影像解译并结合野外调查验证的方法，共圈定出48 007个地震滑坡灾害。在此基础上，选取地层、岩性、断裂、地震烈度、宏观震中、地表破裂调查点、地形坡度、坡向、顺坡向曲率、高程、水系与公路共12个影响因子作为汶川地震诱发滑坡影响因子，利用GIS强大的空间分析能力与确定性系数方法，对这12个影响因子进行敏感性研究。研究结果表明：(1) 寒武与震旦系是地震滑坡易发地层，侵入岩组、灰岩为主的岩组是地震滑坡发育的高敏感性岩组；(2) 地震滑坡受中央断裂影响最大，同时还受控于前山断裂，受后山断裂的影响较小；(3) 地震滑坡易发性分别随着地震烈度、与震中的距离、与地表破裂点距离的增加而减少；(4) 坡度大于40°是地震滑坡的易发坡度，E，ES方向为地震滑坡的易发坡向，高程范围为1 000～2 000 m，尤其是高程1 000～1 500 m范围为地震滑坡易发区；(5) 400 m水系缓冲区和2 000 m公路缓冲区范围内滑坡易发性较高。确定研究区内各地震滑坡影响因子最利于滑坡发生的数值区间，为进一步地震滑坡区域评价及预测奠定基础。
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爆破开挖对路堑高边坡稳定性影响分析
高文学，刘宏宇,刘洪洋，徐树焕
岩质高边坡是山区公路建设中常见的一类边坡工程，其动力稳定性分析一直是岩土工程密切关注的问题。在分析路堑开挖爆破振动及其效应的基础上，探讨边坡动力稳定性的分析方法和安全评价标准；结合延庆—龙庆峡路改建工程，建立爆炸荷载作用下路堑边坡动力响应的有限元分析模型，探讨不同爆破方法和不同设计边坡条件下，下台阶爆破开挖对上台阶边坡稳定性的影响。研究结果表明，采用缓冲爆破技术，同时设计采用适宜的边坡坡度，可有效降低边坡质点振动速度，控制爆破开挖对路堑边坡稳定性的影响。
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岩质边坡弹黏塑性计算参数位移反分析研究
谭万鹏，郑颖人
在引入复变量求导法的前提下，依据弹黏塑性有限元基本原理，采用牛顿–拉普拉斯变换迭代优化法来反算计算参数，运用Fortran语言编制弹黏塑性位移反分析程序，通过2个实例的验证，依据关键测点位移，既可反算强度参数又可反算流变参数，搜索效率高、计算准确，充分说明该方法在岩质边坡的参数反算中的可行性。
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深基坑开挖对邻近桥桩的影响机制及控制措施研究
王翠，闫澍旺，张启斌
以天津地铁二号线红星路站工程为依托，采用弹塑性有限差分方法，构建模拟基坑开挖过程的数值模型，通过将土体、桥桩及地连墙变形的计算结果与实测数据进行对比分析，验证该数值模型的可靠性，基于该数值模型，研究深基坑开挖对邻近桥桩的作用机制，分析基坑围护结构刚度、钢支撑刚度和土体强度对控制土体变形的作用，提出控制深基坑开挖对邻近桥桩影响的3种行之有效的工程措施。
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强夯置换法处理松软土地基若干问题研究
白冰，徐华轩，刘海波，范强惠
在实测资料和理论分析的基础上，对强夯置换法加固松软土地基的若干问题进行研究。这些问题包括地基土性的适用性问题、强夯置换的施工步骤和填料要求、孔隙水压力的演化过程和影响范围、强夯置换对周围土层的挤压效应所引起的侧向位移和深层位移的变化。分析随夯击次数的增加，置换桩体的形成过程。此外，还对强夯置换后复合地基的承载力等问题进行研究。
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深基坑新型钢斜撑接头承载力试验研究
郭海柱,张庆贺,任小峰,杨俊龙，杨光辉，徐智华
提出一种深基坑新型钢斜撑接头形式，它可以即插即用，允许有一定的转动角度，可施加预应力，克服原有斜撑接头焊接施工增加基坑暴露时间、倾斜角度固定给斜撑安装带来不便、焊接后无法施加预应力等缺点，可使软土地区深基坑施工受时空效应影响明显减小。配合接头试验制作自平衡式试验架。按照实际尺寸，对该新型支撑接头进行承载力试验，加载到设计轴力2 500 kN时，接头承载力满足设计要求，加载到3 000 kN时接头局部达到屈服状态，预埋钢匣子前方混凝土局部出现压碎现象，但结构整体稳定。用有限元法进行加载过程数值模拟计算，计算曲线与实测吻合较好，这种新型斜撑接头可以进一步推广应用。
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冻融环境下约束混凝土应力–应变全曲线试验研究
段安，钱稼茹
为研究冻融环境下箍筋约束混凝土应力–应变关系，按照GBJ82–85规定的快速冻融试验方法，对2批共54个尺寸为150 mm×150 mm×450 mm、配箍特征值分别为0.317和0.145的混凝土棱柱体试件进行冻融循环；对其中46个试件进行轴心抗压破坏试验，得到试验应力–应变全过程曲线。试验发现：随着冻融次数的增加，约束混凝土的受压应力–应变全曲线渐趋扁平，峰值应力呈线性降低，峰值应变增加。冻融循环次数相同时，混凝土强度高的试件，其峰值应力降低的程度和峰值应变增大的程度小于混凝土强度低的试件。另外，在混凝土强度较低的情况下，冻融将导致钢筋与混凝土之间的黏结界面发生损伤，使得箍筋约束效应减弱。通过回归试验结果，提出试验受冻融循环作用箍筋约束混凝土的应力–应变全曲线方程及确定其参数的公式，该公式可用于寒冷地区受冻融作用的钢筋混凝土结构构件的非线性分析。
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钙质砂中群桩模型试验研究
江浩，汪稔，吕颖慧，孟庆山
针对取自南沙群岛永暑礁的钙质砂，利用室内模型试验研究钙质砂中群桩的承载和变形性能及其影响因素，并进行石英砂中的对比试验。试验结果表明，钙质砂由于颗粒破碎作用，导致其群桩承载和变形性能与石英砂有着显著差异。相对密度对钙质砂中群桩承载力影响较大，闭口群桩的承载力比开口群桩高17%～20%，但与石英砂相比很小，仅为石英砂的56%～71%。钙质砂中桩身轴力衰减速率缓慢，桩侧阻力值仅为石英砂的21%～30%，但具有深度效应，而且钙质砂中桩侧阻力对相对密度的变化没有石英砂敏感，受相对密度影响较小。钙质砂的承载力群桩效应系数在Dr = 46%，75%时均小于1，且随着相对密度的增加而增加，与石英砂有着本质的区别。该研究成果可为钙质砂桩基工程设计提供有益的参考。
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Drucker-Prager准则在拉剪区的修正
李平恩，殷有泉
针对在岩石塑性力学领域广泛应用的Drucker-Prager准则(简称D-P准则)是一个压剪屈服准则，在拉剪受力状态下不适用的情况，提出在拉剪区修正D-P准则的2种可行性方案。第一种方案是在压剪区，仍采用D-P准则的锥面式，而在拉剪区及其邻近，采用一个球形屈服面代替原来的锥顶附近的锥面。第二种方案是使用一个双曲旋转面近似地代替D-P圆锥面。将这2种方法定义的新的修正的D-P准则简称为D-P-Y准则，它是一个三参数准则，不仅在压剪区符合三轴压缩实验结果，而且在拉剪区也可拟合抗拉强度的资料。同时，它还是一个在全区域处处光滑的正则函数，可以使用经典的正交法则和一致性条件建立本构关系，而不必做任何奇异点的处理，这给应用和编程都带来方便，具有广泛的应用前景。特别地，对于双曲型的D-P-Y准则，当相关参数取0时，可分别退化为D-P准则和Mises准则，因此，在编程中可只编入D-P-Y准则。
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双排抗滑桩桩顶连接方式的优化设计
申永江,孙红月，尚岳全，王迎超，严克伍
采用有限元程序ANSYS建立双排抗滑桩有限元模型，分析桩顶连接方式对抗滑桩的侧向位移分布和内力分布的影响，找出最优的桩顶连接方式。桩顶的连接方式可分为无连接、同排相连、前后排相连和全连接等4种方式。通过对比这4种桩顶连接方式可知，前后排相连和全连接均可以使双排抗滑桩的变形相协调，弯矩和剪力分布更加的合理，能更好地发挥前后2排桩的抗滑效果，但是全连接增加抗滑桩的成本。选取同排相连和前后排相连2个工程实例，监测分析发现，同排相连时前排桩的侧向位移和弯矩均远小于后排桩，前后排相连时前后2排桩的位移和弯矩比较接近，这与有限元分析结果相吻合。在双排抗滑桩的设计中，建议采用前后排相连的桩顶连接方式。
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框架微型桩结构抗滑特性的模型试验研究
孙书伟,朱本珍，马惠民
基于模型试验结果，对框架微型桩结构的抗滑特性进行研究。研究结果表明，滑坡推力作用下，框架微型桩结构中微型桩顶水平位移与荷载之间为双曲函数关系，且框架梁在荷载作用下发生倾斜，后排微型桩产生较为明显的被拔出趋势。对土压力以及桩身弯矩的监测结果表明，均布荷载作用下，作用在框架微型桩结构上的滑坡推力的分布近似为梯形，滑面及桩顶部土压力较大，桩底部土压力较小，后排微型桩受到的滑坡推力比前排桩大，推力最大值之比约为1∶0.6，滑面以下桩后土抗力的分布近似为倒三角形。将微型桩布置更为密集的微型桩框架结构具有更大的极限抗力；但是，在相同位移容许值的条件下，试验中2种结构的抗滑承载力差别不大。框架梁可以有效限制微型桩顶位移并减小桩身弯矩，但也会在微型桩顶部产生较大的弯矩，故实际工程中可以采取增大截面尺寸、增大框架梁埋深或增设套管等措施提高微型桩截面的抗弯刚度，从而提高框架微型桩结构的整体抗滑性能。
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有限元Marc模拟分析岩锚基础的破坏形态
杨海巍，朱少荣，卢继强，孙继军
岩锚基础作为架空输电线路塔基中的一种特殊形式，可以充分发挥原状岩体的力学性能，提供良好的抗拔能力。基于岩锚基础的真型试验，借助有限元Marc，深入直观地总结分析单锚和直锚式岩锚基础分别在IV类差岩体、III类一般岩体和II类好岩体中上拔荷载作用下的破坏形态，并与电力行业现行设计规范中的理想破坏模式进行对比。结果表明：岩体强度直接影响岩锚基础的破坏形态，数值模拟结果与真型试验结果基本相符，效果较好；现行设计规范中的破坏模式与实际不符，由于所考虑的提供抗拔力的岩体过大，依其设计计算的结果可能导致不安全，有待进一步的完善和修订；可建立新的破坏模型，推导计算合理的抗拔承载力；应用直锚式岩石锚杆基础的地质条件可低于设计规范的要求；有限元Marc模拟软件可直观有效地辅助计算分析岩土工程实际问题。
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压力分散型锚索锚固段力学性能试验研究
张勇，赵红玲，张向阳
对压力分散型锚索锚固段力学性能进行现场试验，并对试验锚索进行回收。对锚固段应力分布状态进行观测，根据试验结果拟合出压力分散型锚索锚固段应变分布方程和轴力分布方程。现场试验和理论分析证明，其独特的结构型式决定其具有可靠的防腐蚀性能，其承载能力和锚固性能均优于传统的拉力型锚索。另外，压力分散型锚索还具有可回收性，很好地解决城市中锚索超越“红线”施工的问题，在城市深基坑加固工程中必将得到广泛应用。
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热脉冲法监测土坝集中渗漏的数值仿真
陈江，张少杰，刘浩吾
基于温度示踪法的基本原理，结合心墙堆石坝的温度分布特征，进行梯度法与热脉冲法的选型对比，验证梯度法监测心墙堆石坝集中渗漏的不足。鉴于此，基于FBG传感系统，提出适用于土石坝心墙集中渗漏监测的热脉冲法。该方法以多孔介质–热源–FBG的共轭传热数学模型为理论基础，首先采用ADINA进行数值模拟，得到温升与渗流速度、加热功率的关系。随后，进行心墙堆石坝集中渗漏的数值模拟，得到各监测剖面的渗流速度分布。根据温升与渗流速度、加热功率的拟合公式，将其换算为温升分布，进行集中渗漏监测的数值仿真。结果表明：该方法能进行渗漏通道的准确定位，监测系统离心墙下游面越近，监测效果越好，集中渗漏强度越大，温升异常越明显。
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透气真空快速泥水分离技术对淤泥水分的促排作用
周源,高玉峰,陶辉,柴永进，
透气真空快速泥水分离技术适用于高含水率高黏粒含量疏浚淤泥的堆场处理，可快速减小堆场中淤泥的体积，加速堆场的周转利用，并能解决常规真空处理方法中存在的滤层淤堵问题。通过自行研制的室内模型试验装置，进行透气真空快速泥水分离和自然静置泥水分离的室内模型对比试验，可以看出透气真空快速泥水分离技术对淤泥中水分有促排作用，不仅能快速通过滤层管道抽吸出大量水分，而且其表面水增厚速度也大于自然静置下的增厚速度。透气真空技术中淤泥存在2个排水面，土颗粒与孔隙水存在渗流作用，渗流使得固相与液相产生相对运动。相对渗流使得土颗粒受到拖拽力的作用，拖拽力的大小和方向与相对渗流中的等速界面有关。在拖拽力作用下，淤泥内部会发生“胶结—断裂”压缩过程并产生“稀薄”效应，使得淤泥骨架的体积压密速度大于抽出孔隙水体积速度，进而解释透气真空对淤泥促排作用的机制。
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泰州大桥北塔群桩基础三维动力非线性抗震计算研究
戚玉亮，冯紫良，余俊，刘成
采用三维八节点等参单元与无限元相组合的数值方法进行土和大桥桩基的地震反应分析。基于ABAQUS软件，建立“承台–群桩–土体系统”的大型三维非线性时域地震动力反应分析的弹塑性模型与相应的计算方法。承台和桩采用混凝土损伤塑性模型，土体采用传统莫尔–库仑屈服准则的弹塑性模型。考虑承台和大直径超长钻孔灌注桩的天然自重、江床浅部松散砂性土层部分振动液化等不利因素对桩基础承载能力的影响。提出静、动力统一的黏弹性无限元边界概念，采用四CPU并行计算得到“承台–群桩–土体系统”同时承受竖向静载荷和水平动载联合作用时，群桩的动轴力、动剪力和动弯矩，桩周摩阻力和桩侧与桩周土体的接触压强等对设计和施工具有参考价值的成果，进而对大桥桩基的抗震性能有比较全面和深入的认识。
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复杂越流条件下超深基坑抽水试验及工程应用
王建秀,吴林高,胡力绳，李国,唐益群,杨坪,许旭，娄荣祥
以上海宝钢集团浦钢公司搬迁工程(特殊钢分公司部分)炉卷热轧机项目(第二批)旋流池基坑为例，通过抽水试验认识到含水层之间存在复杂越流，建立其合理的水文地质概念模型，基于该概念模型设计坑内–坑外联合作用的降水方案，群井试验验证了降水设计的正确性。工程实践表明，通过坑内–坑外抽水井的联合作用，完全达到预期降水效果，开挖过程中，坑内干爽。结合群井试验中出现的隔断承压含水层无法疏干，2口井抽水，停泵1口后，另一口抽水井水位恢复较快情况，基于试验数据预测地墙存在渗漏，建立应急预案，在问题出现后及时处理，避免重大工程事故的发生。此工程实践也可作为类似复杂地质条件下深基坑降水的参考依据。
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黄土剪切蠕变特性试验研究
王松鹤，骆亚生，董晓宏，付中原
通过对陕西杨凌地区Q3黄土的直接剪切蠕变试验，研究原状、重塑和饱和黄土的蠕变特性。结果表明：原状、重塑和饱和黄土均具有蠕变特性；相同试验条件下，饱和黄土的蠕变速率最快，蠕变变形量最大，重塑黄土次之，原状黄土蠕变现象较不明显。根据蠕变曲线形态特征，建议一种对数型蠕变模型；选用分数线性蠕变模型模拟杨凌地区Q3黄土的剪切蠕变特性，经验证，该模型能很好地描述杨凌地区Q3黄土的剪切蠕变特性。另外，基于试验数据，拟合出剪切模量和法向应力、时间的关系，为确定剪切模量提供一条新途径。
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黄土公路阶梯状高路堑边坡稳定性研究
胡晋川，谢永利，王文生，
为揭示黄土公路阶梯状高路堑边坡的稳定性状，依托阎良—禹门口高速公路黄土高边坡工程，对非扰动黄土阶梯状高路堑边坡模型进行离心试验研究，采用有限元分析软件ANSYS对阶梯状高路堑边坡稳定性进行数值分析，深入研究黄土公路阶梯状高路堑边坡的变形发展过程、破坏特征及其稳定性。研究结果表明：非饱和黄土阶梯状多级矮坡在发生破坏前会发生明显的侧向变形，最大水平位移发生在1/3坡高且向内平距2/3坡脚处，边坡的变形存在先垂直、后水平的特点；非扰动黄土边坡发生侧向变形时，在坡内存在很短距离的无水平应变区；黄土阶梯状多级矮坡的稳定性主要受宏观坡率的控制，高边坡的整体稳定性不受次级矮坡的影响；阶梯状多级矮坡利用黄土的直立特性，采用大于70°坡角的多级矮坡来消除降雨对坡面的冲刷，可最大限度地增加坡面的降雨入渗量，减少坡面产流，为防护边坡植物的生长创造好的立地条件。阶梯状多级矮坡是黄土地区公路路堑边坡较好的一种坡型，具有良好的工程和应用价值。
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自重湿陷性黄土与单桩负摩阻力离心模型试验
王长丹，王旭，周顺华，王炳龙
为研究和分析黄土的湿陷变形性质与桩基的负摩阻力，采用离心模型试验的方法分别对原状自重湿陷性黄土与重塑湿陷性黄土进行模拟浸水试验。试验研究结果表明：原状和重塑湿陷性黄土浸水湿陷过程主要分为3个阶段，即显著湿陷变形阶段、湿陷稳定变形阶段以及水位下降后土体的固结变形阶段。根据试验结果，对于以沉降观测为目的的试验研究中，用重塑黄土代替原状黄土进行离心模型试验模拟其湿陷变形的方法是可行的。进而分析基桩负摩阻力分布规律及中性点位置的变化规律。单桩的负摩阻力分布及中性点位置是一动态变化过程，中性点位置与桩长的比例为0.68～0.82。
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坑侧土体卸荷的侧向应力–应变关系研究
梅国雄，陈浩，卢廷浩，殷宗泽
利用平面应变仪对坑侧土体进行 固结–侧向卸荷的试验研究，指出经过侧向卸荷过程的土样抗剪强度指标与常规三轴压缩试验结果明显不同；得出侧向卸荷土体的侧向应力–应变间也呈双曲线关系，据此运用邓肯–张建模思路，推导出反映坑侧土体侧向卸荷实际应力路径下的侧向应力–应变关系模型，模型预测与试验结果吻合较好。
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变容压力脉冲法渗透系数测量技术测量范围的实验验证
王颖，李小春，魏宁
针对变容压力脉冲法进行渗透系数测量这一新思路及其测量装置，从实验角度探讨原变容装置在渗透系数测量上的局限性，分析其原因进行改进，并采用改进后的测量装置对多种不同渗透性试件做渗透系数重复性测量实验，进一步验证变容脉冲法及测量装置的有效性和稳定性。通过细微调节变容水箱内气体和液体的体积含量，使之由小到大代表不同量级的容水量值，对同一试件进行渗透系数测量实验，确定水箱容水量的实际变容范围(10－2～102 mL/MPa)；并通过测量多种不同渗透性试件的渗透系数，确定变容装置的有效量程(1 μD～1 D)和有效时间(10 s～2.5 h)以及重复性(偏差＜5%)。实验结果显示，改进后的变容水箱性能更加稳定，同时有效验证变容脉冲法实验装置的水箱容水量、测量时间和渗透系数之间的关系符合理论关系。说明要缩短测量时间，只需减小气体体积以获得较小水箱容水量值，可用来测量渗透性较低的材料，避免长时间实验受装置和环境误差影响；反之，要延长测量时间，只需增大气体体积以获得较大水箱容水量值，可用来测量渗透性较高的材料，避免实验太快受操作误差影响。据此，变容脉冲法渗透系数测量装置可实现多种渗透性不同的岩石渗透系数的快速精确测定，亦可有效掌握岩石在多种条件作用下渗透性大幅度变化的规律，具有广阔的室内和工程应用前景。
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Hill稳定条件在有限元法计算地基承载力中的应用
王立忠，舒恒，
对大型有限元分析软件ABAQUS进行二次开发，以条形地基极限承载力问题为例，探讨有限元方法结合Hill稳定充分条件在求解岩土工程承载力问题中的应用。根据Hill稳定充分条件，当系统局部二阶功小于0时，地基局部潜在失稳；当整体二阶功小于0时，地基达到极限状态，可能发生整体失稳。探讨剪胀角对地基承载力的影响，并将有限元方法结合Hill稳定充分条件的计算结果和常规有限元法计算的结果与已有的数值、理论结果进行比较。结果表明：在剪胀角比摩擦角小很多时，与常规有限元法计算结果相比，有限元方法结合Hill稳定条件，计算得到的地基极限承载力更加接近理论解；当剪胀角和摩擦角接近时，二者计算结果基本一致，均能得到较为合理的结果。有限元方法结合Hill稳定条件，能较好地预测地基潜在失稳区域，可以判定结构的局部稳定性和整体稳定性，能同时描述地基的面破坏模式和场破坏模式，而且有理论基础和明确的物理意义，应用方便，是一种值得推荐的方法。
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桩基荷载作用下隧洞破坏模式研究与安全分析
邱陈瑜，郑颖人，宋雅坤，葛苏鸣，袁晏仁
以重庆市朝天门隧道为工程实例，采用有限元强度折减法进行桩基荷载作用下隧洞的稳定性分析。桩与隧洞相互作用是一个桩–岩土–结构共同作用的复杂过程，主要有3种破坏模式：隧洞破坏、桩基破坏、衬砌破坏。隧洞破坏与桩基破坏属于土体剪切破坏，可以采用有限元强度折减法求其稳定安全系数。针对桩基荷载作用下隧洞稳定性的各种影响因素：岩体强度、桩基荷载、桩与隧洞距离及桩的埋深等，建立6种计算方案、16种计算桩位，求出相应的安全系数，并分析其内在规律。桩与隧洞之间存在临界距离与临界埋深，当桩位于临界距离或临界埋深范围之内时，桩对隧洞稳定性有较大影响，隧洞先发生破坏，反之则桩对隧洞影响较小，桩基先发生破坏。
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红砂岩粗粒土剪胀效应大型三轴试验研究
采用大型三轴试验仪，进行不同应力状态下的红砂岩粗粒土三轴试验，研究粗粒土在不同应力状态下的剪胀性和剪胀趋势影响因素。试验研究表明围压对粗粒土的剪胀性具有明显影响，在不同围压状态下，红砂岩粗粒土整体表现为高压剪缩低压剪胀，并且低围压下表现出先剪胀后剪缩趋势。当围压＜200 kPa时，体积增量比dev/de1为负值，土样表现为剪胀趋势；当围压＞400 kPa时，体积增量比dev/de1在整个剪切过程中为正值，土样表现为剪缩趋势。粗粒土剪胀趋势还随着轴向总应变发展而改变，开始时剪胀明显，随着轴向应变增加剪胀趋势缓减。粗粒土Rowe模型剪胀参数K值离散性较大，充分反映粗粒土剪切过程中粗、细颗粒间变形不协调性，并且随着总应变值e1的增加，K值离散性减小。本试验结果认为红砂岩粗粒土的Rowe剪胀模型参数K = 20～25。
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一种新型高分子注浆材料的试验研究
李利平，李术才，张庆松，崔金声，许振浩，李钊
在深部岩土工程实体加固及涌水封堵治理的基础上，分析一种新型高分子注浆材料反应机制的可行性，就浆材的黏结性、凝胶性、固结体抗压抗折强度等进行详细的室内试验研究工作，并在模拟的砂卵砾石层中开展渗透注浆模拟试验研究，分析注浆压力、注浆时间、浆液温度、围岩渗透系数等主要因素对浆液扩散半径和注浆后结石体抗压强度的影响规律以及其相互关系。结合现场工程实例，进一步验证该化学浆液在工程加固及涌水封堵治理上的实用性和优越性。试验结果表明：注浆材料的流动性、黏结性、早强性及耐久性较好，具有储存运输方便、工艺简单实用、遇水急速膨胀、固结体无毒环保等优点。浆液扩散半径随注浆压力、注浆时间、渗透系数的增大而增大，随浆液温度的升高而减小，最显著的影响因素是注浆压力和渗透系数，其次是浆液温度和注浆时间；注浆后结石体的抗压强随注浆压力、浆液温度、孔隙度以及注浆时间的增大而增大，注浆压力和孔隙度对结石体抗压强度有较大影响，浆液温度次之，注浆时间对结石体强度的影响最小。研究结果表明该高分子注浆材料具有良好的工程加固和封堵性能，与传统固化材料相比，具有凝胶快、强度高、膨胀性好等优点，是一种比较理想的高分子加固材料和堵水剂。
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