岩土工程技术

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2023 年 4 期封面

2023, 37(4).

[摘要](89) [HTML全文] (20) [PDF 4616KB](50)

摘要:

2023 年 4 期目录

2023, 37(4): 1-3.

[摘要](86) [HTML全文] (22) [PDF 521KB](38)

摘要:

土工离心机设计与应用综述

温继伟, 陈昊天, 曾现恩, 项天

2023, 37(4): 379-385. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2023.04.001

[摘要](137) [HTML全文] (160) [PDF 2074KB](50)

摘要:
在土木工程、地质工程等领域，为了在实验室内分析现场岩土体或结构物的原型工况，常采用土工离心机开展缩尺模拟试验研究。近年来，随着液压、电控、微型传感器及观测技术等多种科学技术的飞速发展，土工离心模型试验已从定性分析向定量分析过渡，可为滑坡灾害、地下结构开挖与稳定、地基失效、场地液化、桩基破坏等复杂工程难题的解决提供有效的技术途径，并取得了大量的研究成果。以臂式土工离心机为主要探究对象，通过对土工离心机的原理、发展概况、结构组成、现存主要问题等进行系统总结与梳理，对离心机的设计提出改良方案，结合目前土工离心机的发展进程和应用领域，展望了该技术今后的研究和应用方向。

某航电枢纽工程库区防护实例分析

侯俊伟, 左利兵, 徐文腾

2023, 37(4): 386-391. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2023.04.002

[摘要](84) [HTML全文] (18) [PDF 5036KB](21)

摘要:
某航电枢纽库区右侧临近废弃煤矿，库区淹没线范围内存在废弃老窑采空区及煤硐，航电枢纽蓄水后，库水可能通过出露煤硐及岸坡岩体裂隙向采空区渗漏，影响库区正常蓄水。通过调查测绘、工程地质钻探、工程物探（高密度电法）等多种工程勘察方法查明了煤层、采空区及煤硐的分布位置，制定并实施了废弃煤硐注浆封堵、防渗帷幕与防渗挡墙相结合的防护方案。通过试验验证了防渗工程的有效性，保证了库区正常蓄水的安全，对于类似的工程具有一定的借鉴意义。

基坑变形在数据滤波处理条件下的组合预测研究

韩国锋

2023, 37(4): 392-396. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2023.04.003

[摘要](87) [HTML全文] (41) [PDF 606KB](20)

摘要:
为合理评价基坑施工过程的变形规律，以其变形监测成果为基础，先通过双树复小波实现其变形数据的滤波处理，再通过GWO-RVM模型、Arima模型及混沌理论实现其分项组合预测。实例分析表明，双树复小波可将基坑变形数据有效分解为趋势项分量和误差项分量，并通过模型参数优化处理，可进一步提高分解效果，较传统小波具有更强的滤波能力；同时，各类分项预测模型在不同变形分量中的适用性也较强，所得组合预测结果的平均相对误差在2%左右，明显优于传统预测模型，验证了组合预测思路在基坑变形预测中的适用性，为基坑变形发展规律研究提供了一种新的思路。

利用原位浸水试验计算非饱和黄土基质吸力方法研究

彭敏, 郭鉴辉, 郭东欣, 马建勋, 罗冬

2023, 37(4): 397-402. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2023.04.004

[摘要](85) [HTML全文] (17) [PDF 1291KB](18)

摘要:
精确计算非饱和土渗透系数时需要考虑土体的负孔隙水压力水头值，即基质吸力。然而基质吸力的准确测定有一定难度，通常室内试验与现场测定的结果相差较大，影响实际工程应用。提出一种全新的算法，即利用原位浸水试验数据对土体基质吸力进行计算，利用Green-Ampt入渗模型结合浸水坑水面下降速率和水分传感器测定的浸水渗透速率之间的差值计算出地层负孔隙压力水头值。选取黄土–古土壤互层场地开展原位浸水试验，根据试验数据计算出第一层厚度为4 m的黄土的负孔隙压力水头值为233 cm，第二层为厚度2 m的古土壤层的负孔隙压力水头值为124 cm；应用该算法预测出在浸水坑以下8.4 m处地层基质吸力消减为零。本研究是对黄土地层基质吸力计算的一种新尝试。

突变理论与比能对比法推定既有基桩极限承载力的方法与应用

刘建飞, 高超, 周永明

2023, 37(4): 403-407. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2023.04.005

[摘要](96) [HTML全文] (18) [PDF 1060KB](11)

摘要:
为进一步挖掘既有基桩竖向承载力，根据既有工程试桩荷载–位移曲线和基桩承载性状，应用最小二乘法原理推导出试桩的荷载–位移曲线方程，并拟合出荷载–位移曲线延伸段。在此基础上，为推定基桩竖向极限承载力，引用突变尖点法和比能对比法原理，将桩土系统比能作为突变判据，利用试桩荷载–位移曲线方程求得尖点突变比能曲线及突变点比能，并与桩侧土层平均抗剪强度进行对比，判别桩土临界破坏状态。研究表明，通过桩基比能函数方程形成桩顶变形–分级加载值曲线，根据突变理论，推定基桩竖向极限承载力，物理意义明确，可为既有基桩实际竖向极限承载力的推测和工程试桩最大加载值的确定提供理论依据。

Mindlin解在复合地层盾构隧道施工地表沉降计算中的应用

陈俊生, 徐承凯, 高强

2023, 37(4): 408-414. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2023.04.006

[摘要](139) [HTML全文] (29) [PDF 1458KB](25)

摘要:
在我国华南、东南及华北沿海地区隧道工程中，隧道围岩常为“上软下硬”的复合地层，即洞身上部是软弱的土层、下部为强度很高的硬岩地层，在该类地层中进行盾构施工引起的地面沉降问题目前还鲜见研究报道。针对此现状，延续采用Mindlin解求解地表沉降的思路，为了克服扩展Mindlin解面对非均匀地层时的局限性，引入层面状态向量，利用积分变换和矩阵推导解决了位移与应力在不同层面之间的传递问题，建立了适用于复合地层的扩展Mindlin解。对比了Mindlin解及扩展Mindlin解对复合地层中盾构隧道地表沉降问题的适应性，并与背景工程监测数据对比。推导过程表明，运用Mindlin解或扩展Mindlin解来求解地表沉降都面临困境，需要进行一定的简化。而工程监测数据则表明，采用Mindlin解计算结果偏大，可作为工程设计的参考；扩展Mindlin解计算地表沉降的方法有一定的准确性。

高温后预制裂纹花岗岩损伤特性研究

王伏春, 黄守国, 黄聪

2023, 37(4): 415-421. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2023.04.007

[摘要](112) [HTML全文] (25) [PDF 4874KB](17)

摘要:
温度是影响岩石物理力学性质的重要因素之一。研究高温对岩石力学性质演变规律及损伤破坏机制的影响，对深部岩体工程具有重要意义。基于PFC颗粒流数值模拟方法，建立了含预制裂纹花岗岩数值模型，模拟了不同温度（20 ℃，200 ℃，400 ℃，600 ℃，800 ℃）处理后含预制裂纹花岗岩单轴压缩试验。研究结果表明，含预制裂纹花岗岩的峰值强度和弹性模量随着热处理温度的升高显著降低，而峰值应变呈现增加趋势；不同热处理温度造成的热损伤程度不同，导致预制裂纹花岗岩宏观破坏模式存在差异；热处理温度不超过600 ℃时，花岗岩均沿着预制裂纹两端发生破坏；当热处理温度达到800 ℃，热损伤成为花岗岩力学破坏模式的主导因素，且破碎程度显著增加。研究成果有助于了解高温作用下的岩石损伤演化机理，可为深部地下工程提供借鉴。

公路隧道垂直充填型溶洞冒顶塌方处治与灾变影响因子分析

刘定清, 谢沃, 贾艳领

2023, 37(4): 422-427. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2023.04.008

[摘要](83) [HTML全文] (28) [PDF 1583KB](16)

摘要:
以广西区内某高速公路隧道溶洞塌方冒顶案例为依托，根据岩溶灾害针对性处治设计，采用有限元软件模拟推演处治效果，获得了隧道穿越垂直发育充填型溶洞的变形规律。在此基础上，运用控制变量法研究了管棚支护、初支厚度、地质特性三大灾变控制影响因子，分析各因子对隧道结构稳定性影响规律。工程处治效果、模型计算结果、监控量测结果表明灾变处治方案设计合理、安全、可靠。相关研究成果对类似岩溶发育隧道工程设计施工有一定借鉴意义。

典型黄土阶地三类场地的隐伏地裂缝识别探讨

王鑫, 李小刚, 丁小强, 王亚辉

2023, 37(4): 428-432. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2023.04.009

[摘要](79) [HTML全文] (20) [PDF 3089KB](13)

摘要:
西安地裂缝因过量开采地下水、产生不均匀沉降而发育。其中，三类场地属于隐伏地裂缝发育区域。通过地质调查、工程地质钻探等手段，对典型黄土地层三类场地隐伏地裂缝进行调查及识别，确定了地裂缝的位置和走向。结果表明该段地裂缝与西安地区已探明的F₃地裂缝高度拟合，建议工程建设中合理选择避让距离。研究可为西安地区典型黄土三类场地地裂缝勘察提供借鉴。

利用静力触探数据估算钻孔灌注桩承载力的探索

刘丹, 周玉凤

2023, 37(4): 433-437. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2023.04.010

[摘要](144) [HTML全文] (22) [PDF 898KB](38)

摘要:
《建筑桩基技术规范》（JGJ 94—2008）、《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG 3363—2019）等现行规范均给出了利用静力触探数据计算预制桩单桩竖向极限承载力标准值的公式，尚缺少利用静力触探数据计算钻孔灌注桩单桩竖向极限承载力标准值的公式。针对北京地区实际情况，根据现行规范混凝土预制桩和泥浆护壁钻（冲）孔桩的土层阻力经验值间的相对关系，初步建立了由静力触探法估算钻孔灌注桩的竖向极限承载力标准值的经验公式，工程实例表明，利用静力触探估算钻孔灌注桩承载力的数值在深部砂层较经验参数查表法有较大提高。

不同岩石的抗压和抗拉破坏特征试验研究

罗桂桃

2023, 37(4): 438-442. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2023.04.011

[摘要](83) [HTML全文] (40) [PDF 1131KB](25)

摘要:
为探究不同岩性岩石在发生破裂时的演化模式，采用声发射监测系统对大理岩、花岗岩、灰岩、砂岩的巴西劈裂试验和单轴压缩试验监测。试验结果表明，巴西劈裂试验应力变化为非线性变化和线性变化，且不同岩石在巴西劈裂破坏时会产生二次破坏；单轴压缩条件下不同岩样在发生破坏时具有典型的全应力–应变曲线特征，声发射参数变化随应力变化较为一致，但不同岩性对于声发射参数的响应存在差异；在劈裂和压缩过程中，振铃计数和撞击计数对于岩石破坏的发生更为敏感，且岩石越坚硬，发生破坏时释放的能量越多。

车辆荷载作用下风积沙和砾类土低路堤响应差异性研究

刘大鹏, 王婧, 程强强, 刘梦溪

2023, 37(4): 443-448. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2023.04.012

[摘要](59) [HTML全文] (22) [PDF 1188KB](13)

摘要:
风积沙和砾类土是新疆绿洲–荒漠区常用的路基填料，为探明车辆荷载作用下风积沙和砾类土低路堤应力和应变响应的差异，分别采用风积沙和砾类土作为填料建立低路堤1∶1足尺模型，进行了地基含水率分别为18%、23%和28%的静载、短时动载和长时动载作用下低路堤模型试验。试验结果表明，长时动载作用下低路堤应力和应变最大，短时动载作用下应力和应变最小。静载、短时动载和长时动载作用下砾类土和风积沙低路堤的应力均随着深度的增加而衰减，砾类土低路堤衰减速度较快。距路基顶面0.6～1.0 m处存在应力响应分界点，路基顶面至分界点段砾类土低路堤的应力大于风积沙低路堤，分界点以下风积沙低路堤的应力大于砾类土低路堤。砾类土低路堤各结构层的应变均小于风积沙低路堤，随着地基含水率的增加风积沙低路堤地基部分应变增加值较大。

颗粒材料粘滑现象及其物理机制的试验研究

刘建生, 熊文勇, 邓翔浩, 傅力, 童立红

2023, 37(4): 449-454. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2023.04.013

[摘要](119) [HTML全文] (20) [PDF 1551KB](14)

摘要:
颗粒材料系统在剪切过程中存在应力突变的情况，为了探究颗粒材料在剪切过程中的宏观力学响应与其细观参数的内在联系，通过室内直剪试验，研究了颗粒材料系统在受压剪作用下的粘滑（stick-slip）行为。将玻璃微珠作为颗粒材料进行了不同正应力下的直剪试验，并引入率态摩擦模型（RSF）对试验结果进行了定量分析，通过强度阶跃试验得到了率态摩擦模型相关参数。试验结果表明：（1）不同正应力下的粘滑曲线变化趋势基本相同，并呈现周期性的规律，但粘滑导致的应力降和周期随正应力的减小而减小；（2）在施加的压力范围内，通过计算得到其刚度比κ均小于1，且κ随正应力的增大而减小，这说明该颗粒材料满足失稳判据，试验现象与理论预测相符。成果为研究地震发生机理提供了思路，据此可推测断层的粘滑失稳及地震发生是由于断层面的滑移速度瞬时改变引起的，κ值越小其峰值粘滑速率越大，同时产生的应力降和粘滑周期越大。

湖底淤泥固化土的环境耐久性研究

王矿山, 庞龙, 戴振鑫, 章晖, 张新军

2023, 37(4): 455-460. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2023.04.014

[摘要](131) [HTML全文] (30) [PDF 3400KB](16)

摘要:
为了评价淤泥固化土的环境耐久性，采用矿渣体系的碱激发胶凝材料（矿渣粉、偏高岭土、石灰和水玻璃）和普通硅酸盐水泥为固化剂，通过开展无侧限抗压、冻融循环、Na₂SO₄及NaCl浸泡侵蚀、扫描电镜和EDS-Mapping试验，分析了侵蚀环境下固化淤泥土的典型水化产物、强度演变规律、质量损失率和微观结构特征，结果表明，碱激发固化淤泥内部生成的水化硅铝酸钠凝胶（N-A-S-H）能有效提高强度，但是冻融循环和浸泡侵蚀均会导致固化土强度劣化；水泥固化淤泥受硫酸盐侵蚀后，钙矾石会呈现簇状发展而产生膨胀开裂，导致强度下降；碱激发固化剂的抗氯离子能力优于硫酸根离子，综合环境耐久性优于普通硅酸盐水泥。

聚丙烯纤维改良膨胀土干缩裂隙试验研究

黄芙蓉, 方雅蓉, 谭梦娟, 汪卓, 李佳, 王亮, 郭鸿

2023, 37(4): 461-464. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2023.04.015

[摘要](64) [HTML全文] (36) [PDF 724KB](20)

摘要:
为了更好地探究聚丙烯纤维对膨胀土干缩裂隙的抑制作用，在相同的蒸发温度下分别从定性和定量两个方面对有纤维和无纤维的膨胀土表面裂纹发展、演变和特征进行分析。研究结果表明，水分蒸发过程中聚丙烯纤维对膨胀土的裂缝有显著的抑制作用，而在干缩裂缝形成过程中裂缝数量与裂缝接缝的比值$ \mathrm{\gamma } $能够反映裂缝的穿透程度，其值越小，裂缝的穿透程度越强。这种物理改良方式能够使聚丙烯纤维与膨胀土连接成为整体，进而将干缩应力扩散到膨胀土中，有效减缓其裂缝发展的速度。研究成果可在干缩裂隙膨胀土地区路基处理中推广应用。

黄土原位钻孔剪切试验研究

黄晓维, 刘子君, 杨振荣, 郑建国

2023, 37(4): 465-469. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2023.04.016

[摘要](88) [HTML全文] (16) [PDF 942KB](16)

摘要:
准确获得黄土原位土体抗剪强度参数对黄土工程至关重要。将钻孔剪切试验应用于西安某黄土滑坡原位土体抗剪强度参数测试，提出了黄土场地中适宜的成孔方法，在原Iowa钻孔剪切仪基础上加装微型位移测量系统和剪切力测量系统，精确测量法向位移与剪切应力，并将钻孔剪切试验结果与室内直剪试验结果进行了对比。结果表明，改进后的设备测试更加可视化、可控化；试验阶段法向压力–位移分布近似在一条直线上，土体处于似弹性变形阶段；首级法向压力固结时间为10 min，后续每级压力固结时间为5 min，满足试验要求并能保证试验成功率；与室内直剪试验相比，钻孔剪切试验测得的内摩擦角平均大40.8%，黏聚力平均小12.7%。钻孔剪切试验数据之间相关性较好，测试效果良好，可为今后黄土原位土体抗剪强度参数测试提供借鉴与指导。

不同剪切速率和孔径下立体格栅筋土界面剪切特性

熊勃, 童艳光, 何江荟

2023, 37(4): 470-474. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2023.04.017

[摘要](73) [HTML全文] (21) [PDF 1198KB](12)

摘要:
为研究横肋加厚的三维立体土工格栅孔径对筋土界面直剪特性的影响，利用3D打印技术制作出不同规格的三维立体土工格栅，将格栅孔径（25 mm×25 mm 、35 mm×35 mm、45 mm×45 mm）、竖向应力（30 kPa、60 kPa、90 kPa）、剪切速率（0.5 mm/min、1 mm/min、2 mm/min）作为试验参数，通过室内大型直剪仪进行单调直剪试验，对以上三种因素影响下的筋土界面剪切特性进行研究。结果表明：3种孔径格栅中，35 mm×35 mm孔径格栅的筋土界面峰值剪应力、内摩擦角最大；随着剪切速率倍增，峰值剪应力变化幅度较小，3种不同剪切速率对应的峰值剪应力之间的相对变化率处于−4%～11%；竖向应力越大，峰值剪应力越大，筋土界面峰值剪应力相对变化率大于20%，表明竖向应力对筋土界面剪切特性影响明显。

复杂环境下深基坑内支撑–锚杆支护设计及评价

吉晓朋, 纪凡季

2023, 37(4): 475-480. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2023.04.018

[摘要](119) [HTML全文] (33) [PDF 1848KB](44)

摘要:
在北京市中心城区某超深基坑工程实践中，根据基坑周边环境特点，分别采用了地下连续墙+钢筋砼内支撑和地下连续墙+上部预应力锚杆、下部钢筋砼内支撑的支护体系，有效控制了基坑本身及周边建筑物的变形，保证了基坑支护体系和周边建筑物的安全稳定，同时，在周边空间条件允许的情况下，采用上部预应力锚杆代替部分内支撑，可以节约工期，降低造价，为类似工程提供借鉴。

敞开式降水对富含饱和软黄土地层深基坑变形影响分析

张小辉, 王勇华, 杨丽娜, 卜崇鹏, 王明皎

2023, 37(4): 481-485. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2023.04.019

[摘要](101) [HTML全文] (27) [PDF 1476KB](21)

摘要:
饱和软黄土是一种有别于湿陷性黄土、饱和压密黄土的特殊地层。为分析敞开式降水对富含饱和软黄土地层深基坑变形影响，选取西安地区某典型深基坑为剖析对象，分析降水前、后土层物理力学性能变化，探讨降水前、后饱和软黄土地层的粘结强度，对比研究降水前、后对深基坑变形的实测值与计算值。研究成果可在物理力学性能变化、粘结强度提升和变形控制方面为富含饱和软黄土地层深基坑设计参数选取时提供参考，为类似项目积累地区经验。

加固体“暗撑”在软土深大基坑工程中的应用

权威, 朱浦栋

2023, 37(4): 486-491. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2023.04.020

[摘要](89) [HTML全文] (43) [PDF 4077KB](26)

摘要:
以临长江、临铁路的武汉项目为例，提出搅拌桩加固作为“暗撑”使用的一种支护措施，用于深厚软土、环境紧张且变形控制严格条件下的基坑工程。该支护措施可有效提高支护结构抗变形能力，降低支护桩桩径及配筋率，方便土方外运，保护工程桩。有限元模拟计算及工程实测数据表明，坑底加固“暗撑”对于支柱桩水平位移约束明显，桩身变形及地面沉降满足相应要求，可为类似基坑工程中的应用提供借鉴。

深基坑施工对邻近既有地铁车站附属的影响分析

张旭, 王杰杰

2023, 37(4): 492-498. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2023.04.021

[摘要](124) [HTML全文] (23) [PDF 4985KB](46)

摘要:
邻近地铁车站附属进行深基坑施工将会对车站附属结构及地铁运营安全产生影响。以石家庄天河城市下沉广场深基坑施工为背景，通过划分不同的施工阶段，采用MIDAS软件模拟分析该项目施工对邻近车站附属水平及竖向位移的影响，并与监测结果进行对比分析。同时将计算位移叠加至附属结构上验算其配筋及裂缝。结果表明，随着下沉广场施工，车站附属将产生水平及竖向位移，开挖至基坑底部时附属结构的位移最大，附属结构主要以竖向位移为主。通过对既有附属结构进行位移叠加验算后，附属结构配筋、裂缝均满足规范要求。通过模拟计算结果与实际监测结果对比分析，得出各施工工况下附属结构的计算结果与实测结果变形规律大体一致，证明数值模拟计算结果合理可行。

北京地区某深基坑支护设计与监测数据对比分析

金旭, 苗晓鹏, 吕圣岚, 刘天玚, 邵磊

2023, 37(4): 499-504. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2023.04.022

[摘要](221) [HTML全文] (26) [PDF 2002KB](53)

摘要:
基于积水潭医院深基坑支护项目勘察资料和支护设计方案，利用有限元软件MIDAS GTS建立三维基坑模型，对施工过程中深基坑开挖导致邻近建筑物产生的变形情况进行三维模拟计算。为验证MIDAS GTS软件在工程中应用的可靠性，对土压力、支护结构水平位移和周边建筑物沉降进行了监测。通过将三维模型模拟得到的数据与实际监测数据对比，验证了该数值模拟分析计算结果的可靠性。研究结果表明，数值模拟分析可作为基坑支护设计及方案比选的辅助手段，可为基坑监测点的布设提供参考。

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2023年第37卷第4期

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