隧道工程水灾害防治研究进展

王复明^{1, 2, 3, 4}，蔡直言^{1, 2, 3}，郭成超^{*1, 2, 3}，谈  颋^{1, 2, 3}，苏方晨^{1, 2, 3}

（1. 中山大学隧道工程灾变防控与智能建养全国重点实验室，广东 广州 510275；2. 中山大学土木工程学院，广东 广州 510275；3. 广东省海洋土木工程重点实验室，广东 广州 510275；4. 广东省地下空间开发工程技术研究中心，广东 广州 510275）

摘  要：隧道工程水灾害问题是隧道领域的顽疾。论文综述了隧道工程水灾害防治最新进展，界定了隧道工程水灾害问题，分析了水灾害系统基本特征和构成要素，探讨了水灾害形成机理、水灾害防治材料、水灾害防治理念和水灾害防治技术，展望了值得重视的未来发展及研究方向。研究表明：隧道工程水灾害由灾害源、突水通道与隔水岩体3部分构成；目前对于突水灾变机理把握不清、演化过程不明，导致灾害难以实现主动防控；各种水灾害防治材料均有优劣，其中非水反应高聚物注浆材料在隧道渗漏水、突涌水封堵方面成效显著，但还需在与岩土的多尺度作用机理、多场耦合条件下的扩散规律以及研制特殊性能改性高聚物方面深入研究；单一超前地质预报技术精度较低，今后应在联合参数反演的隧道综合超前地质预报技术的理论与装备方面加强研究，还需发展基于AI、5G、物联网以及大数据分析的隧道渗漏水综合检测技术；高温高压动水环境下注浆材料的抗分散能力、浆液黏度时间-空间特征、浆液与水的相互作用以及配套工艺装备等关键问题仍需深入研究。最后，提出3个未来发展方向，即隧道全生命期防水理念、隧道多灾害协同防治体系、隧道韧性理论与实践。

关键词：隧道工程；水灾害；文献综述；水灾机理；防治材料；防治技术

温控盐溶液入渗的GMZ膨润土膨胀变形研究

叶为民^1, 2, 邵长跃¹, 王  琼^1, 2, 陈永贵^1, 2, 陈  亮³

（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. 核工业北京地质研究院，北京 100029）

摘  要：开展考虑温度影响的盐溶液入渗膨润土膨胀变形特性研究，对于高放废物深地质处置库的设计与安全运营具有重要意义。以高庙子膨润土为研究对象，开展了不同温度条件下NaCl和CaCl₂溶液饱和的一维膨胀变形试验，分析了温度和盐溶液浓度对膨胀变形的影响；结合压汞试验和扫描电镜试验，揭示了温度和盐溶液对膨胀变形影响的微观机理。结果表明：温度和盐溶液浓度升高，达到最大膨胀应变时间缩短，最大膨胀应变减小。盐溶液浓度升高，扩散双电层厚度减小，渗透吸力和有效应力增大；同时，温度升高，集合体间孔隙收缩和晶格收缩，抑制扩散双层膨胀，导致集合体间孔隙的孔径密度降低，集合体间孔隙在水化过程中被填充堵塞，试样膨胀性能减小。在此基础上，建立了考虑温度影响的盐溶液入渗膨胀变形时程曲线模型。

关键词：高庙子膨润土；膨胀变形；盐溶液；温度；微观结构；模型

初始剪应力和循环应力方向对饱和密砂液化特性的影响

张迎宾，覃一巧，张世豪，魏江涛^*，熊亦翔，刘永航

（西南交通大学土木工程学院，四川 成都 610031）

摘  要：边坡土单元体在地震荷载作用期间同时受到初始剪应力和循环应力的作用，且初始剪应力和循环应力作用方向往往不同。为探究初始剪应力和循环应力作用方向对饱和密砂液化特性的影响，对饱和密砂进行了一系列固结不排水多向循环单剪试验。试验结果表明：饱和密砂的破坏模式主要包括循环活动性和累积塑性应变两种，破坏模式受初始剪应力大小的影响；初始剪应力的存在会降低饱和密砂的抗液化强度，但垂直加载模式下饱和密砂的抗液化强度比平行加载模式下高约5%～7%；不同加载模式下均表现出损耗能的累积速率随初始剪应力的增加而增大的现象，初始剪应力作用下饱和密砂的损耗能累积速率加快是导致其抗液化强度降低的内在原因；饱和密砂的残余孔压和损耗能的归一化曲线在对数坐标下呈现出线性关系。

关键词：初始剪应力；抗液化强度；能量法；孔压模型；多向循环单剪试验

盾构下穿既有隧道诱发沉降后注浆抬升试验研究

黄大维^{1, 2}，胡新平^{1, 2}，耿大新^{1, 2}，樊潇宇^{1, 2}，杨  威^{1, 2}

（1. 华东交通大学山区土木工程安全与韧性全国重点实验室，江西 南昌 330013；2. 华东交通大学综合立体交通信息感知与融合江西省重点实验室，江西 南昌 330013）

摘  要：为探明囊袋注浆法整治盾构下穿既有隧道诱发沉降的效果，在完成的盾构下穿模型试验基础之上，自主设计出囊袋注浆法的注浆工艺，进行了盾构下穿既有隧道诱发沉降注浆抬升试验研究，对盾构下穿既有隧道诱发沉降注浆试验过程中既有隧道的挠曲变形、隧道沉降、附加土压力变化进行研究。试验结果表明：在距离隧道北端部120～250 cm处，既有隧道发生了明显的横椭圆变形；同样在此位置处既有隧道抬升高度明显，抬升最大值在隧道中部约为15 mm。并且附加土压力变化显著，且均为上升趋势，在隧道中部时，附加土压力增长值最大；在注浆过程中，囊袋注浆法对于浆液有着良好的束缚作用，浆液压力主要集中在囊袋注浆口附近，使周围土体产生了土拱效应；在实际工程当中，建议采用多点位同时注浆，让隧道整体抬升，使整治后的隧道结构内力以及结构形态恢复至下穿前的状态。同时加强在注浆过程中对隧道抬升的监测，以防隧道抬升超出。

关键词：盾构隧道；模型试验；囊袋注浆；盾构下穿；注浆抬升

气压辅助掘进盾构开挖面失稳机制及土拱效应三维物质点法研究

王树英^{1, 2}，刘霆宇^*1，郑响凑¹，张  涛¹

（1. 中南大学土木工程学院，湖南 长沙 410075；2. 深圳大学土木与交通工程学院，广东 深圳 518060）

摘  要：开挖面失稳坍塌是隧道施工安全的重大威胁，而厘清开挖面失稳破坏全过程演化机理是制定灾害防控与大变形处治措施的前提。采用三维物质点法对气压辅助掘进盾构开挖面失稳机制进行研究。对比盾构隧道开挖面稳定性模型试验与物质点模拟所得极限支护力、地表沉降以及地应力分布结果，验证物质点法模拟隧道开挖面失稳大变形的可行性。随后建立工程尺度气压辅助掘进盾构模型，探讨埋深、气压支护、刀盘开口型式对开挖面坍塌、地层变形响应及土拱动态演化的影响。研究结果表明：气压支护及刀盘可减缓坍塌速率与最终坍塌量，而较大埋深下早期坍塌速率更快；随着开挖面坍塌，地层协同变形并产生土拱，当土拱发育至地表附近并消散后，地表迅速发生塌陷。物质点法可动态捕捉气压辅助掘进盾构开挖面失稳破坏全过程特征，为类似工程灾后行为预测提供参考。

关键词：盾构隧道；物质点法；气压辅助掘进；开挖面失稳；土拱

水平方向桶土相互作用土弹簧构建及优化研究

闫  玥¹，赵  康¹，沈泽荣¹，付登锋²，闫澍旺¹

（1. 天津大学水利工程智能建设与运维全国重点实验室，天津 300072; 2. 中国海洋大学海洋环境与生态教育部重点实验室，山东 青岛 266100）

摘  要：桶形基础作为一种新型的海洋基础型式，已逐步推广应用于海上风电开发领域，其服役的稳定性能往往与桶形基础与海洋土之间的相互作用息息相关。为高效、准确地评价桶土相互作用行为，以传统应用于桩基稳定性评估的p-y弹簧法为基础，通过对比三维有限元模拟结果与API规范p-y曲线，引入p-因子和y-因子双修正参数，提出了可服务于评估水平向桶土相互作用不排水行为的修正p-y弹簧法。此外，基于可有效再现土体材料非线性的NGI-ADP模型，考虑土体剪切刚度系数G_max/s_u，破坏剪应变等因素，对海洋常见的单层及分层黏土地质条件开展了系统化参数分析，研究发现y-因子受分层土影响显著，p-因子基本处于1.38~ 2.08。依托实际工程，进行了修正p-y弹簧法的应用分析，结果表明修正p-y弹簧法对实际工程场地条件具备良好适应性，最后针对部分土体工况，对多自由度下的桶土相互作用响应进行了研究。

关键词：桶形基础；桶土相互作用；p-y曲线；NGI-ADP模型

变化淹没水位下供水管道渗漏诱发砂土流化启动准则解析

林存刚^{1, 2, 3, 4}，彭  程¹，李丁伟¹，龚婉仪¹，马保松^{1, 2, 3, 4}

（1. 中山大学土木工程学院广东省地下空间开发工程技术研究中心，广东 广州 510275；2. 隧道工程灾变防控与智能建养全国重点实验室，广东 广州 510275；3. 南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海），广东 珠海 519082；4. 广东省海洋土木工程重点实验室，广东 广州 510275）

摘  要：供水管道渗漏诱发上覆砂土流化是导致地层空洞和地面塌陷的重要原因，目前试验与理论研究普遍针对连续级配饱和砂土，尚待探究非饱和与间断级配工况。综合考虑砂土粒径与级配、管道淹没水位与覆土深度、渗漏口尺寸等影响因素，基于流化区域内砂土自重与渗透力平衡，推导得到变化淹没水位下供水管道渗漏诱发砂土启动流化流量解析公式，并经模型试验验证了其适用性。参数分析发现，降低淹没水位、提高砂土粒径和覆土深度，可有效降低砂土启动流化流量，而渗漏口尺寸变化对其影响并不显著。此外，针对管道渗漏及上覆砂土流化无固定边界的实际情况，提出经验修正Ergun方程，以更适用于供水管道局部渗漏工况下上覆砂土流体压降的描述。

关键词：供水管道；砂土流化；启动流量；淹没水位；间断级配

装配式地铁车站结构抗震性能多指标评价及限值研究

钟紫蓝，唐俊超，陈晋男，许成顺，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：装配式地铁车站由预制构件与后浇混凝土组成，其各构件之间存在许多拼接节点。这些拼接节点会直接影响车站整体的的抗震性能。基于装配式地铁车站结构静力推覆试验，建立了车站结构三维有限元数值模型，对结构的力学性能、损伤细节和破坏模式进行分析，验证了模型的可行性。并基于车站结构层间位移角和预制侧墙拼接节点处裂缝宽度两个指标对结构的抗震性能进行综合评价。研究表明：有限元建立的数值模型与物理试验的力—位移曲线和损伤细节拟合较好；拟静力推覆荷载作用下装配整体式地铁车站结构上层比下层的损伤更为严重，上层层间位移是下层层间位移的1.6倍，侧墙—中板拼接节点出现明显裂缝。结合装配整体式地铁车站的安全性和正常使用功能性，综合考虑装配整体式地铁车站结构层间位移角及拼接处裂缝宽度，给出结构在不同损伤状态下的指标限值，为其抗震性能的优化设计提供参考。

关键词：装配整体式地铁车站；层间位移角；裂缝宽度；抗震性能

考虑分区劣化的围岩力学参数精细化反演机器学习模型研究

刘学伟^{1, 2}，刘云豪^{1, 2}，刘  滨^*1,2，刘泉声³，陈菊香¹，刘庆成^{1, 2}

（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. 武汉大学土木建筑工程学院，湖北 武汉 430072）

摘  要：围岩力学参数是稳定性评价中的重要指标之一，然而，现有方法通过分析模型内所有岩层，往往导致反演参数值偏大。为更精细化研究围岩分区力学参数，将围岩分区方法与参数反演模型相结合，提出了一种考虑分区劣化的围岩力学参数反演机器学习模型。该模型利用冠状病毒群体免疫算法（CHIO）对最小二乘支持向量机（LSSVM）的惩罚因子和核函数宽度进行优化，从而显著提升了参数反演的精度与稳定性。通过圆形巷道塑性区的理论解及工程应用，验证了围岩分区方法的有效性。以淮南矿区张集矿某岩石回风大巷为依托，采用5种不同的混合机器学习模型对围岩力学参数的预测精度和泛化能力进行了对比，结果表明CHIO-LSSVM方法在参数预测方面具有更高的准确性。最后，结合现场实测变形数据，开展了考虑围岩分区劣化的参数反演分析，并通过正算结果验证了反演精度，表明该模型适用于深部巷道围岩分区参数的精细化反演。

关键词：深部巷道；围岩；参数反演；分区劣化；机器学习

水平动荷载作用下端承型群桩动力相互作用解析解

郑长杰^1,2，崔亦秦^1,2，丁选明³，栾鲁宝^*4

（1. 福建理工大学地下工程福建省高校重点实验室，福建 福州 350118；2. 福建理工大学土木工程学院，福建 福州 350118；3. 湖南工程学院土木工程智能防灾减灾与生态修复湖南省重点实验室，湖南 湘潭 411104；4. 中国海洋大学工程学院，山东 青岛 266100）

摘  要：基于土体平面应变模型，对小间距、大直径群桩计算理论进行修正，建立了单相土地基中考虑被动桩散射效应的“桩-土-桩”水平振动响应分析模型。依托该模型，通过对水平动荷载作用下的土体振动控制方程进行解耦，得到桩周土位移和水平动力复阻抗的解析表达式，然后考虑“入射波-被动桩”、“散射波-主动桩”的相互作用，分别求解外荷载作用下的主动桩位移、入射波作用下的被动桩位移和散射波作用下的主动桩位移，并定义散射效应因子，对已有“桩-桩”动力相互作用因子进行修正。基于修正的作用因子，建立考虑被动桩散射效应的群桩水平动刚度计算矩阵，结合位移叠加原理，推导考虑散射效应的群桩水平动刚度解析表达式。最后通过算例分析表明：桩间距、桩基直径和桩周土剪切模量是散射效应的主控因素；散射效应对群桩刚度的作用效果并非一成不变，将随着振动频率的逐渐增加由承载有利向承载不利过渡；承载有利与承载不利的转折频率与桩间距、桩基直径、荷载作用方向、桩周土剪切模量等因素有关。

关键词：群桩；散射效应；相互作用因子；动力响应；解析解

非线弹性岩石割线模量与最大最小主应力关系模型

高  祥^1，2，张庆贺^*2，3，殷志强¹，李井国⁴

（1. 安徽理工大学矿业工程学院，安徽 淮南 232000；2. 安徽理工大学安徽省煤炭安全精准开采工程实验室，安徽 淮南 232000；3. 安徽理工大学土木建筑学院，安徽 淮南 232000；4. 中铁四局集团有限公司，安徽 合肥 230031）

摘  要：假设岩石为各向同性的非线弹性体，通过将岩石应变分解为线性的弹性应变和非线性的孔隙应变，建立和验证单轴压缩下岩石压密-线弹性阶段应力σ-应变ε关系的双曲线和负指数模型，推导岩石割线模量E_g与σ₁，σ₃关系模型，以计算深埋直墙拱形隧洞围岩应力。结果表明：①岩石σ-ε双曲线、负指数模型计算与实测数据的相关系数均在0.999以上，相关性较高；②E_g与σ₁，σ₃关系的模型参数，包括初始模量、极限模量和极限孔隙应变，可由单轴试验确定；③隧洞围岩拉应力集中条带的形状和位置与试验中板裂裂纹的基本一致，结果对认识深部围岩板裂机理具有一定启示。

关键词：板裂；岩石弹性模量应力相关性；深部岩石力学；岩爆

菌丝-麦麸-砂复合轻质土的强度形成机理研究

苟乐宇，张先伟^*，王  港，严  蕾，朱华亮

（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：菌丝-麦麸-砂复合轻质土（MBLS）是一种由真菌菌丝、麦麸、砂土组成的绿色型轻质土工材料，因其质量轻、无污染等优势受到了广泛关注。目前对MBLS的宏观力学特性研究较多，但对微观特征研究较少。通过X射线衍射试验、傅里叶红外光谱试验、扫描电子显微镜试验和X射线能谱试验对菌丝-麦麸-砂复合轻质土的强度形成机理进行研究。试验发现，菌丝定殖后的试样没有生成新的矿物种类，仅包含文石与方解石，但矿物含量、结晶尺寸和结晶度发生变化，文石与方解石的变化规律不同；菌丝定殖过程与颗粒发生氧化反应，定殖后的试样官能团发生明显变化，伴有多糖、酯类化合物与无机产物生成，颗粒表面疏水性提升。菌丝吸附并穿透钙质砂表面的孔隙和裂纹进行定殖，定殖过程伴随已有碳酸钙矿物的溶解与文石型碳酸钙的生成。MBLS试样强度的形成是生物化学和生物物理共同作用的结果。菌丝细胞外壁和胞外聚合物的极性基团首先与颗粒表面负电荷、金属阳离子以氢键、吸附、共沉淀和结晶（文石型碳酸钙）等方式结合形成微型团聚体；菌丝生长对的颗粒挤压与牵引作用将团聚体扩大，菌丝串联各团聚体、填充孔隙并最终组成菌丝-麦麸-砂复合轻质土的强度。本研究对绿色环保型的轻质土工材料研发与应用有一定的研究意义。

关键词：真菌；轻质土；微观结构；强度；微生物加固技术

水汽长期循环下红层泥岩填料力学性能演变规律研究

陈  康^1,2, 刘先峰^*1, 2, 蒋关鲁^{1, 2}，袁胜洋^{1, 2}, 马  杰^1, 2, 陈忆涵^{1, 2} 

（1. 西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室，四川 成都 610031；2. 西南交通大学土木工程学院，四川 成都 610031）

摘  要：红层泥岩填料水敏性高，随季节交替，路基因长期水汽循环导致力学性能不断演变。为研究环境湿度变化下红层泥岩填料力学特性演变规律，开展了不同幅度的长期水汽循环试验（230 d）、无侧限抗压试验、弯曲元试验和动三轴试验。此外，还开展了连续滴水扫描电镜（SEM）试验观察试样微观结构在增湿—干燥过程中的演变规律。结果表明：高幅度循环下，试样在干侧（低湿度）下干燥产生体缩，强度高于初始状态，在湿侧（高湿度）下产生体胀，强度低于初始状态。随循环次数增加，试样强度、小应变刚度和回弹模量均产生了衰减。低幅度循环下，试样在干侧和湿侧均产生体胀，强度和小应变刚度随次数不断降低。所构建的力学性能-累积体变方程能够统一描述不同循环幅度下填料强度和刚度的演变规律。连续滴水SEM试验结果表明，填料在干燥-增湿过程中不可逆的团粒松散崩解和裂缝衍生是导致力学性能下降的主要原因。

关键词：高速铁路；红层泥岩填料；水汽循环；统一演变方程；微观结构

考虑同震位移的隧道地震动力响应分析

冯  俊^{1, 2}，赵伯明^{*1, 2}，王子珺^{1, 2}

（1. 北京交通大学城市地下工程教育部重点实验室，北京 100044；2. 北京交通大学土木建筑工程学院，北京 100044）

摘  要：断层错动是一种动态冲击荷载，并在断层附近引起地层的永久变形。首先，根据有限断层震源和地壳模型，基于分层位错理论计算地层的同震位移。然后，基于考虑脉冲周期、峰值位移和永久位移的滑冲效应地震动表示式，将同震位移转化为动态过程，提出一种考虑同震位移的隧道地震动力分析方法。以2022年门源6.9级地震为例，分析了大梁隧道的错动变形和破坏特征，验证了计算模型的合理性。研究了地震动的脉冲周期和峰值位移对隧道结构地震响应分析的影响规律：脉冲周期越小，单向速度脉冲幅值越大，断层错动的冲击效应越明显，隧道破坏越严重；当脉冲周期不变时，峰值位移越大隧道破坏越严重，并且位移回弹对结构损伤的影响不可忽视；相较于脉冲周期，位移峰值对隧道的破坏效应更加显著。

关键词：隧道工程；断层错动；地震动模拟；数值模拟；同震位移

考虑黏土含量影响的地下工程渗流侵蚀试验与数值研究

孙齐昊^1,2，柳  献^*2 

（1. 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江 杭州 311122；2. 同济大学土木工程学院，上海 200092）

摘  要：地下工程涌水涌砂险情会引发周围土体的渗流侵蚀，进而造成地表沉降与塌陷，对城市安全造成巨大威胁。现有研究主要针对砂土地层渗流侵蚀开展，对不同地层条件下渗流侵蚀的发展过程和原理尚缺乏系统研究。为了探明含有不同黏土比例的地层中地下工程渗流侵蚀的破坏模式与力学机理，设计并开展渗流侵蚀模型试验，研究不同黏土含量下土体渗流侵蚀发展模式的宏观现象差异；进一步建立考虑黏土渗流侵蚀退化的有限差分法-离散元流固耦合数值分析模型，对不同渗流侵蚀发展模式的细观机理进行对比，进而探讨产生不同侵蚀破坏模式的力学机理。研究结果表明：①土体渗流侵蚀发展模式可分为无法成拱、成拱且发展、成拱且稳定3类；②3种侵蚀发展模式的宏观现象不同，表现在侵蚀发展过程、流速分布、地层变形状态等方面；③3种渗流侵蚀模式的细观机制有差异，表现在侵蚀范围、土拱效应、土压力分布等方面；④考虑黏土渗流侵蚀退化的有限差分法-离散元流固耦合模型能够有效模拟不同渗流侵蚀模式土体的发展过程；⑤提出极限张拉破坏高度的计算方法，从机理上解释3种侵蚀模式的差异来源。研究结果为城市地下工程发生渗漏时风险评估与应对措施提供了重要参考依据。

关键词：地下工程；渗流侵蚀；模型试验；流固耦合分析；土拱效应

考虑加载频率的饱和珊瑚砂超静孔压增量模型

张云飞^{1, 2}，张  雷^{*1, 2}，辛双龙²，郭慧仪²，周瑞荣³，金丹丹⁴，王炳辉²

（1. 浙江水利水电学院建筑工程学院，浙江 杭州 310018；2. 江苏科技大学土木工程与建筑学院，江苏 镇江 212100；3. 三江学院土木工程学院，江苏 南京 210012；4. 江苏大学土木工程与力学学院，江苏 镇江 212013）

摘  要：为预测不同循环加载频率f作用下的饱和珊瑚砂超静孔压u_e的增长，利用GDS动三轴仪开展了一系列的饱和珊瑚砂固结不排水循环三轴试验，再结合孔压增量比β_Δμ,N、有效动剪应力比α_dE,N等概念，分析f对u_e增长的影响。结果表明：加载频率f、颗粒级配以及循环应力比CSR显著影响珊瑚砂u_e的发展；β_Δμ,N随着循环振次N的发展可分为平稳段与上升段；同时，加载频率f、平均粒径d₅₀和CSR对平稳段的β_Δμ,N具有显著影响，并建立了相应的影响规律关系式，而这些因素对有效应力对数衰减率ξ_μ,N-1几乎无影响。考虑以上因素，建立了一个考虑循环加载频率影响的饱和珊瑚砂孔压增量模型。通过选取已有研究成果的试验数据对该模型进行验证，显示出该模型具有较好的预测能力。

关键词：加载频率；饱和珊瑚砂；孔压增量模型；孔压增量比；有效动剪应力比

单侧有限土体非对称基坑受力变形机理试验研究

林钊睿¹，蒋亚龙^1,2，徐长节^*1,2，方  焘^{1, 2}，范晓真³，丁海滨¹，石钰锋^1,2

（1. 华东交通大学土木建筑学院，江西 南昌 330013；2. 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；3. 浙大城市学院工程学院，浙江 杭州 310015）

摘  要：内撑式基坑紧邻建构筑物时，坑外将形成有限土体区，进而造成基坑两侧土体非对称的工况。采用室内模型试验，分析了单侧有限土体非对称基坑的变形与承载情况，并探究了由非对称工况引发的支护结构整体推回位移作用机理。试验表明：非对称基坑变形包含由开挖引起和支护结构整体推回位移两部分。由于两侧非对称引发的支护结构整体推回位移将导致土体半无限侧变形增大，主动区土压力减小，并约束有限侧的支护桩变形。在基坑两侧非对称程度较大的工况下，过大的推回位移将使有限土体侧出现朝向坑外的变形，支护桩受力变形情况将发生显著变化。在非对称程度较大的工况下，有限侧主动区土压力出现形态与大小的变化，非对称程度较小的工况则仅出现大小的改变。因此，当基坑出现单侧有限土体非对称工况时，应充分考虑推回位移的影响，从而得到更合理的基坑支护设计与施工方案。

关键词：非对称基坑；有限土体；模型试验；推回位移；受力与变形

透明土高对比度颗粒染色制斑法及试验应用

李赓照，单仁亮^*，窦浩宇，周博森，王逸飞

（中国矿业大学（北京）力学与土木工程学院，北京 100083）

摘  要：在透明土试验技术与数字图像技术的联合应用中，散斑图像的质量稳定性直接决定着图像获取的质量和测量的精度。提出高对比度颗粒染色制斑法，利用MIG和零位移试验对其开展散斑质量评价，确定稳定的、高质量的透明土散斑图像的最优配置比。通过矩形顶管透明模型试验的应用例验证其应用效果，结合现场监测数据，以位移云图、位移矢量图和位移曲线阐述地表变形规律与背土效应的内部演化过程。结果表明：①透明土散斑优选的双色染色剂为黑色水性色精染色液和白色水性哑光漆，最优配置比B∶W为8∶10，此时MIG最高，应变云图平坦且拥有最少的散斑超限识别误差；②透明土模型试验结果与现场监测结果均揭示了矩形顶管背土效应包括沿着顶进方向逐步出现的沉降区、补偿区、隆起区，且长距离工程中，背土效应的出现有连续性；③沉降区与补偿区的隆起由顶进压力产生，隆起区的隆起为顶进压力和管土摩阻力的共同结果，由管土摩阻力引起的区域隆起变形为顶进压力引起变形的2倍；④高对比度颗粒染色制斑法避免了过曝、失真、干扰、信息缺失等问题的出现，获得了良好的试验应用效果。

关键词：透明土试验技术；数字图像技术；散斑质量；矩形顶管；背土效应

密集固-液两相颗粒流流变特性及黏/惯性界限试验研究

杨晓霞，李  延^*，胡  伟

（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：泥石流和浅层流滑等地质灾害的动力学本质是一种密集固-液两相颗粒流，由于复杂的固-液相间相互作用机制，其流变学特性极其复杂。颗粒物理学提出了针对干颗粒流的惯性指数本构模型以及针对固-液两相颗粒流的

黏性指数本构模型，然而上述模型主要是基于自由表面流或极低正应力条件（小于1 kPa），并采用理想的颗粒材料（塑料/金属/玻璃球），与真实地表灾害的应力范围与材料特性都有显著的差异。为此，采用旋转流变仪和自主研发的试验腔体，可以实现5～20 kPa的正应力加载，0.1～360 s^-1剪切应变率条件下的长距离剪切，选用锆珠与石英砂颗粒模拟岩土颗粒，选用水与不同黏度的硅油模拟不同黏度的间质黏性流体，以期揭示固液两相颗粒流的流变特性。试验结果表明：高黏度间质流体会显著提高高速剪切条件下的颗粒流摩擦系数；干颗粒流或间质流体黏度较低时，模型可以较为准确的表征其流变特性，而间质流体黏度较高时需要采用模型来表征其流变特性。基于物理试验结果，提出了具体的无量纲参数值来定量划分黏性与惯性颗粒流的界限，进而可以根据主导物理机制的不同采用合适的本构模型，实现对该类地质灾害宏观动力学过程更为准确的描述。

关键词：密集固-液两相颗粒流；流变试验；流变学本构；无量纲参数

基于响应面法优化EICP溶液配比固化红层泥岩填料试验研究

余云燕，郭秋月，崔文豪，丁小刚，杜乾中，祁国斌

（兰州交通大学土木工程学院，甘肃 兰州 730070）

摘  要：为探究脲酶诱导碳酸钙沉淀（EICP）技术固化红层泥岩填料的效果和作用机理，从大豆中提取脲酶，采用响应面法构建模型对EICP溶液配比进行优化研究；通过无侧限抗压强度试验、膨胀试验、渗透试验及干湿循环下裂隙发育试验检测优化配比下EICP溶液的固化效果；结合XRD、核磁共振和扫描电镜试验阐释其固化机理。结果表明：优化后工艺参数胶酶比为1.5∶1、脲酶浓度为100 g/L和胶结液浓度为1.4 mol/L；优化配比下试样的无侧限抗压强度较素土提高了55.21%，自由膨胀率和无荷膨胀率分别下降了25.10%，45.65%，饱和渗透系数降低了90.54%，干湿循环后红层泥岩填料试样的裂隙大大减少；固化后红层泥岩填料中碳酸钙含量明显增加，生成的碳酸钙起到孔隙填充及胶结土颗粒的作用，降低了试样的大、中孔隙数量。研究成果为EICP技术在红层泥岩填料的工程应用提供参考。

关键词：红层泥岩填料；EICP技术；响应面法；微观分析

重力式挡土墙抗倾覆稳定系数计算公式存在的问题

张永康

（中铁西北科学研究院有限公司，甘肃 兰州730000）

摘  要：现行各行业规范所载重力式挡土墙抗倾覆稳定计算方法还存在问题。为指明该问题，首先利用合力矩定理推导出合理的抗倾覆稳定计算公式，然后举例用推导的公式和规范所载公式分别计算，将计算结果列图表进行对比，结果表明：按现行规范方法计算俯斜式、直立式及小角度仰斜式挡土墙抗倾覆稳定性，当墙高较小时工程偏保守，会造成浪费，而墙高较大时工程又偏危险；计算大角度仰斜式挡土墙时工程偏危险。最后据此提出修正规范公式的建议。

关键词：重力式挡土墙；抗倾覆稳定性；公式；问题

抽水蓄能电站上水库防渗土工膜弹性变形性能试验研究

赵泓宇，吴海民^*，束一鸣，易  枫

（河海大学水利水电学院，江苏 南京 210024）

摘  要：针对抽水蓄能电站上水库防渗土工膜变形适应性问题，自研了一套土工膜多向拉伸气胀试验装置。通过试验探讨了试样夹具尺寸、加载速率及变形等待时间等关键因素对试验结果的影响规律，在此基础上提出了模拟水位升降条件下土工膜弹性可恢复变形特性试验方法。采用该试验方法对HDPE，LLDPE和PVC三类抽水蓄能电站上水库防渗常用的土工膜弹性变形性能进行了对比试验研究。试验结果表明：传统单向拉伸试验方法具有局限性，多向拉伸试验得到土工膜极限破坏应变均远小于单向拉伸试验结果；多向拉伸条件下，HDPE和LLDPE膜在较低应变水平即发生明显屈服，弹性可恢复应变范围仅为1%～3%，而PVC膜没有明显屈服，弹性可恢复应变范围能达到22.8%以上，且越厚的PVC膜具有更大弹性可恢复变形能力，同时也具有较高的拉伸强度。土工膜防渗工程设计选型中，应根据防渗体可能发生的最大变形量，来选用具有足够弹性可恢复变形能力的土工膜材料。

关键词：抽水蓄能电站；防渗；土工膜选型；多向拉伸试验；弹性变形性能

压实度和疏水剂掺量对疏水土料击穿压力影响规律研究

李  璐^1,2，林承鑫^1,2，柴雨萱^1,2，石  硕¹，吴永康^*1，李  旭¹

（1. 北京交通大学土木建筑工程学院，北京 100044；2. 北京交通大学土木工程国家级实验教学示范中心，北京 100044）

摘  要：水的入渗、迁移及温度相变是寒区土体发生冻害的重要原因，对土体进行改性使其具备疏水性可有效提升其阻水性能，是增强寒区土体抗渗抗冻害性能的新思路。选取具有寒区代表性的青海粉质黏土，采用新型疏水剂制备了不同压实度和疏水剂掺量的土样，通过一系列接触角测试和击穿压力试验，研究了压实度和疏水剂掺量对土样斥水能力和击穿压力的影响规律。研究结果表明：青海粉质黏土经改性处理后，其斥水能力接近超疏水水平；提高压实度及优化疏水剂掺量可显著提高土体的接触角和击穿压力。击穿压力与压实度呈正相关，并随着疏水剂掺量的变化呈现单峰分布；在压实度为0.95、疏水剂掺量为13.0%的条件下，疏水土展现出最高击穿压力，达到约50 kPa。研究为寒区土体抗渗设计提供了新的试验依据，并为未来疏水土在寒区工程的应用提供参考。

关键词：疏水土；压实度；斥水性；接触角；击穿压力