岩土工程技术

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2024 年 3 期封面

2024, 38(3).

[摘要](104) [HTML全文] (26) [PDF 4824KB](50)

摘要:

2024 年 3 期目次

2024, 38(3): 1-3.

[摘要](65) [HTML全文] (28) [PDF 517KB](27)

摘要:

寒区冻土桩基承载特性研究现状与展望

唐丽云, 丁冰, 郑建国, 许培智, 邱培勇

2024, 38(3): 253-262. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.03.001

[摘要](199) [HTML全文] (46)

摘要:
冻土地区季节性的温度变化、大气升温以及人类工程活动加剧，常引起桩基冻胀融沉、倾斜、混凝土开裂等灾害，造成桩基的承载力降低，给寒区冻土桩基带来新的更大挑战。通过回顾国内外相关文献，对冻土桩基的承载性能目前的研究现状进行了总结。从特殊的冻土性质出发，描述了冻土桩基体系主要的受力形式及其作用特征；从桩–冻土界面力学特性试验及荷载传递机制两个方面，阐述了冻土区桩–土界面力学特性变化机制；从试验研究、理论分析以及数值模拟三个方面，阐明了冻土桩基承载性能变化规律及分析、预测方法；归纳了冻土区桩–土体系温度、水分、应力应变等方面的监测技术。对寒区冻土桩基承载特性未来的研究提出了展望。

考虑深海能源土结构性影响的弹塑性本构模型

姜凯松, 戚承志, 卢春生, 王泽帆, 张宇嘉

2024, 38(3): 263-272. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.03.002

[摘要](102) [HTML全文] (39) [PDF 1850KB](21)

摘要:
深海能源土是指水合物以不同赋存模式填充于孔隙中的海底沉积物。水合物的填充效应会对能源土的密度和孔隙比产生较大影响。水合物的胶结效应会产生随饱和度增大而增大的胶结力，两种效应共同影响着深海能源土的复杂力学特性。同时能源土也是一种特殊的结构性土，其骨架颗粒、孔隙性状和排列方式均会对能源土的强度、应变软化和剪胀剪缩等特性有影响。在CSUH模型的框架下，通过建立与水合物饱和度相关的压硬性参数来反映水合物对能源土压缩特性的影响。其次考虑水合物填充效应的影响，推导出了能源土的实际初始孔隙比计算式，并将其引入至能源土的状态参数中来反映其剪胀特性。最后将用于描述土体损伤效应的结构性参数与水合物饱和度相关的胶结性参数作为硬化规律，建立了一个考虑水合物填充效应的结构性深海能源土的弹塑性本构模型。通过与室内试验结果比较，验证了该模型可有效反映能源土在不同水合物饱和度和围压条件下的应变硬化及软化、体积剪胀剪缩等复杂力学特性。

繁华城区盾构工程孤石微动探测方法及爆破技术研究

刘皓铭, 宋青山, 苏栋, 曾德成, 平洋, 张晓

2024, 38(3): 273-278. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.03.003

[摘要](140) [HTML全文] (46) [PDF 1585KB](23)

摘要:
微动探测技术以其快速、经济、受场地条件限制小等特点，广泛应用于浅部地质结构探测。孤石在我国南方花岗岩地区普遍存在，为解决盾构机在地层掘进时遇到大直径孤石难处理的问题，以珠海兴业快线（南段）二标为依托工程，采用微动探测技术，基于微动台阵探测地球物理探测方法，利用类空间自相关法-SPAC法从微动台阵记录中提取瑞雷波频散曲线，通过数据分析反映地层岩性变化，解释地质情况。结合钻孔探测的方式精确地获取孤石的大小及位置。采用控制性深孔爆破技术对盾构隧道范围内的孤石进行爆破预处理，优化布孔参数和装药量，根据施工现场取芯情况，爆破效果均可满足单体控制在30 cm以内，破碎效果良好，完全满足盾构机掘进施工的要求。研究成果可为类似地层盾构施工工程提供借鉴和参考。

基坑混凝土支撑的平面稳定性设计计算探讨

胡吉松

2024, 38(3): 279-286. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.03.004

[摘要](147) [HTML全文] (40) [PDF 1339KB](63)

摘要:
基坑相关规范对基坑支撑平面内的计算长度系数规定不详，通常对支撑平面内计算长度系数取为1.0。通过对基坑混凝土支撑的平面稳定性进行分析，认为按框架布置的支撑平面内稳定性不容忽视，且为支撑承载力的主控要素，平面内的计算长度系数大于1。根据稳定屈曲理论，提出了一种简单适用的长度计算系数公式，并提出提高支撑稳定性的关键措施。

真空预压法处理双层软土地基沉降特性分析及预测

孙冲, 刘印鹏, 陈少青, 程林

2024, 38(3): 287-293. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.03.005

[摘要](116) [HTML全文] (38) [PDF 719KB](34)

摘要:
由人工填土层和原始海相沉积土层组成的双层软土地基不同于常规地基形式，其沉降预测结果离散性大。天津滨海地区某工程地基为双层软土地基，采用真空预压法进行地基处理，通过现场监测揭示了双层软土地基沉降的特性。在沉降预测方面，利用卷积神经网络建立了双层软土地基沉降预测模型，并与双曲线拟合法进行比较，研究结果显示，该方法同样可以准确预测地基沉降变形，满足工程建设需求。

基于卷积神经ResNet50残差网络的岩石图像岩性识别研究

王晓兵, 刘琳, 王俊卿, 胡石磊, 闻磊

2024, 38(3): 294-302. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.03.006

[摘要](131) [HTML全文] (44) [PDF 5963KB](27)

摘要:
深度学习卷积神经网络算法广泛应用于岩石图像的岩性识别。结合卷积神经残差ResNet50网络，构建了岩石图像岩性识别模型，并依据定义的损失函数进行了网络模型的参数调优与验证；通过构建的识别模型对岩石图像岩性进行了预测，并根据识别结果进行了误差原因分析。研究表明：以深度卷积神经ResNet50残差网络为基础，按照训练集、测试集、验证集8∶1∶1的比例可以进行岩性预测模型的构建与参数调优，从而实现岩石图像的岩性预测；结合项目实例构建了黑云母花岗闪长岩、变质砂岩、石英岩、黑云母花岗岩等四种岩性的岩石图像岩性识别模型；模型的识别准确率，除构造节理发育的破碎岩体较低外，一般可达75%～90%；岩石图像识别结果的准确率受岩体构造裂隙发育及岩石图像质量影响较大，可以通过增加训练样本数量来提高识别结果准确率。

深立井井筒围岩破坏机理及井壁结构设计

贾成刚, 李臣, 郭玉龙, 陈团团

2024, 38(3): 303-308. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.03.007

[摘要](135) [HTML全文] (44) [PDF 940KB](26)

摘要:
为指导赵固二矿井筒建设，综合理论分析、数值模拟等方法，对井筒围岩损伤变形及井壁结构进行研究，结果表明：井筒穿越地层水平围压系数为1.75～1.86，导致软弱地层井筒塑性区蝶化分布，塑性区尺寸与双向主应力关系的RPP特性围岩强度影响较大；当埋深500~600 m时，在冻结前后，及时浇筑井筒围岩损伤形态尺寸差异较大。基于此，确定选择冻结法施工，理论计算设计并校核了井壁结构参数，现场施工监测显示设计参数能够满足工程建设的安全稳定，为类似条件井筒建设提供参考。

顶管洞口止水装置密封性数值模拟研究

杜坤, 吕飞华, 姬心语, 韩嘉佳, 姜东来

2024, 38(3): 309-316. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.03.008

[摘要](81) [HTML全文] (26) [PDF 2450KB](21)

摘要:
依据顶管施工现场常用的帘布橡胶板+折页压板组合防水装置，利用ABAQUS软件建立了简化二维平面模型，通过改变橡胶板、折页压板以及材料硬度的参数大小，研究了该防水装置的密封性规律，并提出了密封性评价标准与最优组合形式。研究表明，通过采用帘布橡胶板+折页压板组合的密封装置能够有效地避免洞口处漏水漏砂现象。但是橡胶板过长或折页压板过短将降低端头有效接触应力；过短的橡胶板或过长的折页压板会使橡胶板端头位置应力集中，有效接触长度较小；同时过高的硬度也会使端头位置应力集中，有效接触长度减小。这些情况下密封性均将下降。

基于格子Boltzmann方法的单一粗糙裂隙渗流状态研究

段志超, 王菁菁, 李育红, 关艳丽, 胡萱苡

2024, 38(3): 317-321. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.03.009

[摘要](64) [HTML全文] (30) [PDF 833KB](13)

摘要:
岩体中普遍存在裂隙，基于格子Boltzmann方法以及D2G9离散模型在计算流体的渗流状态下具有边界条件易于设置、计算效率较高、计算结果可视化等优点，建立考虑不同粗糙度的单一裂隙渗流模型，模型的上下边界设置为无滑移的全反弹边界，左右边界则采用非平衡外推格式的分布函数边界，同时结合经典流体力学的Poiseuille流问题，对计算模型进行验证。最后，分析岩体裂隙表面粗糙程度对渗流状态的影响，计算结果表明：随壁面粗糙程度的增加，流体的流速、大小、方向均会发生不同程度的改变，并且在由粗糙度的改变而引起隙宽急剧变化的部位，局部伴随着流体旋涡的形成，导致流体内部摩擦阻力的增大，从而产生较大的局部能量损耗。

基于DVS的地下管网及道路病害监测技术应用

崔萧

2024, 38(3): 322-329. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.03.010

[摘要](86) [HTML全文] (23) [PDF 1772KB](13)

摘要:
针对常规探测方法在地下管线泄露与道路空洞监测方面存在成果精准度不高、应用效果不足、无法实现自动化等问题，提出借助分布式光纤振动传感技术对地下管网及道路病害进行监测，研发一种能实时智能监测地下管网运维状态及道路路基、周边土质病害变化的技术方法。通过试验进行验证，对前端光纤设备自动采集周围的信号及背景噪声进行分析，提高探查地下管网及道路病害的监测效率和准确率。试验结果表明，该方法对地下管线泄露与道路病害的整体识别率达90%以上，达到满足地下管网及道路养护、预防事故发生的需求。

基坑盖板下逆作车站地下连续墙托换破除技术

罗鹏, 刘映晶, 卢敬科, 林廷松, 朱汉华

2024, 38(3): 330-336. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.03.011

[摘要](116) [HTML全文] (44) [PDF 2515KB](27)

摘要:
附属结构与地铁车站连通常需要对地下连续墙进行破除，当地下连续墙上设有临时承重盖板时破除的施工难度更大，风险更高。以某地铁盖挖逆作车站的地下连续墙破除施工为依托，提出了利用局部破除体作为临时竖向支撑进行托换破除的施工方法。首先，采用数值计算分析了不同托换间距对盖板结构体系的受力影响，综合施工进度和作业空间考虑，确定预留1 m宽的临时托换柱和不大于12 m的破除间距为控制指标，能够满足各受力结构体系在临时托换施工下的承载性能要求；其次，对盖板下地下连续墙破除及切割块转运施工进行了详细分析，给出了分块尺寸、切割块吊装、预留柱节点等关键施工环节的控制指标与做法。实施结果表明：利用既有地下连续墙作为临时托换结构进行破除地下连续墙的施工方法，安全可靠，施工速度快，成本经济。

基于原位钻孔剪切试验的高填方边坡稳定性分析

邱志华

2024, 38(3): 337-343. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.03.012

[摘要](120) [HTML全文] (22) [PDF 3051KB](44)

摘要:
边坡土体强度参数对边坡稳定性有重要影响，而边坡稳定性分析结果的准确性制约着工程的建设。针对某填方边坡工程，为准确分析边坡土体强度参数，同时为边坡后续加固治理提供可靠依据，采用原位钻孔剪切试验获取边坡填土抗剪强度指标，并对边坡进行稳定性分析。研究结果表明，原位钻孔剪切试验能快速、直接、有效且准确地获取土体强度指标，真实反映土体特性，对提高边坡稳定性分析评价的准确性具有重要意义。

重载铁路路基填料性能改良试验研究

武伟刚, 李岩

2024, 38(3): 344-350. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.03.013

[摘要](72) [HTML全文] (25) [PDF 1764KB](11)

摘要:
基于静动力学试验，研究纤维改良、固化剂改良及纤维–固化剂改良三种加固方法对重载铁路路基填料性能的影响，进而提出最佳改良方案。结果表明：采用固化剂改良，固化土中固化剂掺量为5%时，强度达到峰值，养护时间越长强度越高。采用纤维改良，当纤维掺量为0.2%时，纤维土静动力学性能达到最佳；当纤维长度为0～12 mm时，强度随着纤维长度的增加而增强，当长度为12～18 mm时，强度随着纤维长度的增加而降低。采用纤维–固化剂联合改良方案加固效果最好。建议该地区采用纤维–固化剂联合改良方案增强路基填料物理力学性能，试验得出的最佳掺量为：固化剂掺量5%，纤维掺量0.2%，纤维长度12 mm。

盐水干湿循环作用下红砂岩损伤及蠕变声发射试验研究

马星辰, 宋海波, 安雪蕾, 王臣博, 汪新健

2024, 38(3): 351-357. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.03.014

[摘要](62) [HTML全文] (16) [PDF 1103KB](11)

摘要:
为研究水化学溶液作用下红砂岩的损伤劣化机制，在Na₂SO₄溶液和NaOH 溶液两种盐溶液环境下进行了干湿循环试验和蠕变声发射试验。结果表明：红砂岩的初始损伤随着干湿循环次数的增加而逐渐累积，砂岩在酸性Na₂SO₄溶液中的损伤劣化程度大于在NaOH溶液中的损伤劣化程度；随着干湿循环次数的增大，砂岩的初始损伤越来越严重，蠕变声发射信号逐渐从高频高幅值向低频低幅值转变，声发射累计事件数逐渐减小；相同干湿循环次数下，Na₂SO₄溶液中砂岩的声发射累计事件数低于NaOH溶液中砂岩的声发射累计事件数；声发射b值呈“降低—动态稳定—突降—增大”四个变化阶段，突降出现在加速蠕变阶段前后，可作为砂岩即将发生蠕变失稳破坏的前兆；声发射b值随着干湿循环次数的增加而逐渐增大，水化学损伤软化现象越严重，蠕变过程中小尺度的破坏占比越大。

超声辅助复合淋洗对污染黏土的工程性质影响

邵俐, 倪逸斐, 王帅, 邬昉瑾, 迟琳

2024, 38(3): 358-364. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.03.015

[摘要](71) [HTML全文] (19) [PDF 1541KB](10)

摘要:
研究采用超声辅助复合淋洗剂（酒石酸、乙二胺四乙酸二钠（Na₂EDTA）），对人工配制的Cu²⁺、Ni²⁺、Pb²⁺重金属污染黏土开展试验，分析了在不同重金属离子浓度下，超声辅助复合淋洗前后土体pH值、液塑限、强度特性、压缩特性等工程性质的变化规律。试验结果表明：（1）超声淋洗修复后，污染黏土pH值显著降低，酸性淋洗剂会带来较严重的土壤酸化；（2）修复后土体液性指数增加，塑性指数降低；（3）超声淋洗修复后，土体抗剪强度降低，内摩擦角整体降低2°~3°；（4）孔隙比随固结压力增大而减小，重金属浓度越大，降低幅度越大；（5）修复后土体的压缩性增大，压缩系数增加，压缩模量降低。

PFC3D颗粒流模拟纳米黏土改良黄土三轴试验

张子萱, 曹宝花, 韩泽敏, 许江波, 程芳卉, 陈绍华, 侯鑫敏, 詹皓辰

2024, 38(3): 365-373. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.03.016

[摘要](92) [HTML全文] (17) [PDF 2679KB](16)

摘要:
基于PFC3D软件研究不同纳米材料、掺量、围压、干密度对改良黄土力学性能的影响，确定改良黄土宏细观之间的参数关系，通过建立改良黄土数值模型、三轴试验，获得了改良黄土的应力–应变曲线。将数值模拟的结果与室内试验的结果相比较，通过数值模拟和室内三轴试验，得出的改良黄土抗剪强度指标基本吻合。试验结果表明：（1）围压一定时，改良黄土试样偏应力随纳米黏土掺量的增加而增大；改良黄土的应力与应变正相关，不同围压时，表现为软化型和强硬化型；（2）当凹凸棒土掺量小于2%时，数值模拟得到的抗剪强度总体小于室内试验得到的抗剪强度，材料大于2%时则相反；（3）纳米蒙脱土改良黄土数值试样材料掺量小于等于4%时，数值模拟得到的抗剪强度大于室内试验的抗剪强度，大于4%则相反。

改性粉土的物理力学指标试验研究

姚妙娴

2024, 38(3): 374-378. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.03.017

[摘要](136) [HTML全文] (39) [PDF 954KB](31)

摘要:
为了有效解决粉土在机场道基填筑中存在的工程问题，对粉土分别采用石灰、二灰（强度等级42.5水泥与石灰）和水泥（强度等级42.5、52.5）四种掺料对其进行改性，掺量质量比分别为4%，6%，8%，10%，12%，对不同改性材料进行无侧限抗压强度试验、压缩试验、击实试验和反应模量试验。结果表明：各试样的无侧限抗压强度和压缩模量变化规律明显，均随养护时间和掺量比例的提高而提高；改性粉土能有效改善原状粉土的压实度和道基反应模量性能指标；改性粉土最优掺量质量比为粉土掺8%水泥（强度等级52.5）；改性后的粉土可以作为填料直接用于机场道基填筑。

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2024年第38卷第3期

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