岩土工程技术

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2024 年 5 期封面

2024, 38(5): 1-1.

[摘要](27) [HTML全文] (13) [PDF 4894KB](4)

摘要:

2024 年 5 期目次

2024, 38(5): 1-3.

[摘要](21) [HTML全文] (9) [PDF 524KB](2)

摘要:

“双碳”战略下基坑和边坡工程发展进展与展望

李建光, 刘荣毅, 刘情情, 颜立明

2024, 38(5): 505-511. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.05.001

[摘要](123) [HTML全文] (21) [PDF 491KB](34)

摘要:
随着“碳达峰”“碳中和”战略的实施，建筑工程领域中低碳化策略、可持续发展变得尤为重要。随着物联网、人工智能、BIM技术、绿色材料的不断发展与应用，基坑和边坡工程中也涌现出了数字化、智能化、低碳化等新的可持续发展方向。结合近年来我国基坑和边坡工程的典型案例，归纳总结了绿色低碳支护及监测的新技术、新工艺、新装备以及基坑边坡碳排放计算方面的新进展，并对“双碳”背景下基坑和边坡工程未来发展的新趋势做了展望。

自平衡试桩理论解析转换方法及工程应用

杨迪, 白露, 桑润辉, 江杰

2024, 38(5): 512-518. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.05.002

[摘要](46) [HTML全文] (8) [PDF 1192KB](10)

摘要:
提出一种基桩承载力自平衡测试的解析转换方法，采用有限差分法建立上、下段桩各微段控制方程，通过编程求解上、下桩身各微段处的内力及变位量，代入精确转换公式，将自平衡试桩结果转换为类似传统静载测试荷载(Q)-位移(s)曲线形式，并求解其极限承载力。结合广西来宾裕达梧桐苑3根钻孔灌注桩自平衡法测试工程，应用该解析转换方法对测试结果进行转换。研究表明，3根试桩内力均表现为离加载端较近的土层承担的荷载较大，轴力由加载端向两端衰减程度逐渐减小，且侧摩阻力变化特性呈现双曲线分布。就单桩承载力而言，简化转换方法偏于保守，而解析转换方法考虑了桩侧各层土的性质差异，相比精度可提高约12%。该解析转换方法能准确地反映出上、下段桩身内力分布规律以及桩侧土层承载特性，且可以高效准确地实现承载力的转换，在基桩承载力自平衡测试工程领域具有广泛应用前景。

新型装配式砌块重力挡土墙稳定性分析

林志果, 李炜, 李巍

2024, 38(5): 519-526. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.05.003

[摘要](52) [HTML全文] (13) [PDF 2251KB](13)

摘要:
提出一种新型装配式砌块重力挡土墙，其主要由现浇混凝土基座、预制块单元、预留注浆孔、后插入钢筋和现浇压顶梁等组成，从墙身预制块、块间连接、基础形式等方面对其结构设计进行了介绍。采用有限元法对新型装配式砌块重力挡土墙在土压力作用下的局部稳定性进行了分析，得到了不同尺寸挡墙的受力破坏模式、位移特征、钢筋应力分布特征，分析结论认为挡墙发生破坏的薄弱处均位于基座与第一层装配体之间。根据有限元数值模拟结果，结合经典挡墙稳定性计算理论，提出了装配式砌块重力挡土墙稳定性分析的计算方法和流程，并用工程算例验证了该计算方法和流程的合理性。

基于深度学习的道路自动化监测系统及其应用研究

柳士伟, 王荣, 张同虎, 吴回国

2024, 38(5): 527-532. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.05.004

[摘要](38) [HTML全文] (10) [PDF 1078KB](6)

摘要:
在道路施工监测中，传统的监测方法效率低，无法实时连续准确地预测土体变形。提出一种集成人工智能技术的道路自动化监测系统，该系统由实时物联网系统和数据处理系统组成。实时物联网系统包括双压力传感器埋入式沉降仪、数据采集系统和网络传输系统；数据处理系统则利用深度学习算法对实测数据进行训练，实现土体变形的预测。介绍了该监测系统的构成和工作原理，通过现场试验对该监测系统进行验证，将双压力传感器埋入式沉降仪的数据与沉降板的数据进行对比分析，结果显示两者之间的误差仅为6.7%，表明自动化监测仪器在道路施工监测中具有高精度。同时，现场试验结果还证明了基于深度学习算法的变形预测方法能够准确地对道路施工过程中的土体变形进行预测，其预测最大误差仅为5.3%。

故宫古建筑排水系统地下管沟功能评估方法研究

赵术强, 曹璞琳, 胡馨蕊, 贾子恒

2024, 38(5): 533-538. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.05.005

[摘要](36) [HTML全文] (12) [PDF 1193KB](5)

摘要:
古建筑排水系统地下管沟是古建筑的重要组成部分，经历长久的历史过程后普遍存在功能退化，在采取应对措施之前需要进行管沟功能评估。以故宫古建筑排水系统地下管沟为对象，提出管沟评估的单元评分法和断面法，给出了方法的具体实现，并对两种方法在数据采集、分析评估及适应性方面的特点进行了比较，为古建筑排水系统地下管沟评估的实践和研究提供参考。

不同倾角单裂隙对非均质岩石失稳演化研究

王婷静

2024, 38(5): 539-547. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.05.006

[摘要](41) [HTML全文] (13) [PDF 4269KB](9)

摘要:
岩体中的裂隙对岩石的力学行为、能量演化和失稳破坏有显著影响。为阐明不同倾角单裂隙对岩石能量演化和失稳破坏机理，基于颗粒流PFC2D方法，建立了不同倾角单裂隙砂质泥岩数值模型，模拟了不同倾角单裂隙下砂质泥岩的单轴压缩试验。研究表明，随着单裂隙倾角变大，砂质泥岩的强度与弹性模量先降低后增大，预制裂纹会影响断裂面的裂纹起始位置，并加速断裂面的形成；声发射事件在岩样破坏前存在小范围沉寂期，该特征可作为岩石破坏的前兆判据；随着裂隙倾角的增大，总能量持续增大，弹性能和耗散能呈现先增加后减小的趋势，倾角30°时，岩石试样冲击倾向性最弱，有利于降低冲击地压危险，倾角为90°时，岩石试样冲击倾向性相对最强，不利于冲击地压的防治。

螺旋桩芯劲性复合桩群桩效应数值模拟分析

范毅敏, 宗钟凌, 黄蕴晗, 庄潇轩

2024, 38(5): 548-553. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.05.007

[摘要](41) [HTML全文] (15) [PDF 1584KB](14)

摘要:
螺旋桩芯劲性复合桩（Helix Stiffened Cement Mixing Pile，简称HSCMP）是一种新型复合桩，其群桩效应及承载力变化规律尚不明确。基于有限元数值模拟方法，对HSCMP桩间距与叶片直径比（S_g/D_H）和水泥土强度与桩周土强度比（C_ref/S_u）进行参数化分析，并将分析结果与群桩效应系数理论计算结果对比。结果表明：保持叶片直径和土的基本性能不变的情况下，群桩承载力与水泥土强度及桩间距正相关；S_g/D_H≤2时，理论计算结果与数值模拟结果相似，随着S_g/D_H增加，数值模拟结果与应力叠加法结果较为吻合；S_g/D_H≤2时，桩间土应力叠加效应显著，易导致螺旋桩芯–水泥土柱的界面破坏，但C_ref/S_u≥40时，破坏模式不再发生改变，表现为水泥土柱–土的界面破坏。

基于含水率改变的抗剪强度指标折减方法在膨胀土基坑支护设计计算中的应用

李凌峰, 王沁沅, 王俊阳

2024, 38(5): 554-559. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.05.008

[摘要](39) [HTML全文] (10) [PDF 2469KB](11)

摘要:
通过膨胀土室内试验，得到了膨胀土含水率与抗剪强度指标的定量关系。试验研究表明，抗剪强度指标随含水率的增加呈逐渐降低的趋势，与内摩擦角φ相比，黏聚力c对含水率的变化更加敏感，含水率每增加5%，黏聚力c降低7.5 kPa，内摩擦角φ降低3°。在此基础上，提出了适用于膨胀土基坑支护设计计算的基于含水率改变的抗剪强度指标折减方法，并通过工程实例计算与现场监测验证了该方法在膨胀土基坑支护设计中的适用性。

基于HSS模型双线隧道上跨施工对既有地铁影响

李文乾, 黄高亮, 朱潇昂, 刘明洪, 陈俞超, 胡安峰

2024, 38(5): 560-565. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.05.009

[摘要](32) [HTML全文] (12) [PDF 1713KB](7)

摘要:
针对某新建盾构隧道近接上跨既有地铁项目，基于小应变硬化模型（HSS），建立了三维有限元模型，通过与实测数据和莫尔–库伦模型计算结果的对比，验证了HSS模型计算的可靠性和优越性。在此基础上，进一步分析了新建隧道施工引起的既有隧道竖向变形特征，及隧道水平净距和叠交角度两参数对既有隧道变形的影响规律。结果表明：HSS模型计算结果与实测值吻合较好，能有效预测既有地铁隧道的变形；在新建隧道上跨穿越的影响下，既有地铁隧道产生竖向隆起变形，且变形主要发生在盾构下穿前的1.5倍新建隧道直径到穿越后的2倍新建隧道直径范围内；既有地铁隧道隆起峰值点会随着盾构二次穿越而发生偏移，且其竖向变形曲线呈现出“双峰”趋势；增大双线隧道水平净距和新旧隧道叠交角度，都能使既有隧道的变形减小。

渭河一级阶地密实中砂层承载力及变形特性研究

王富辉, 徐张建, 王永刚, 孙伟, 赵治海, 燕建龙

2024, 38(5): 566-571. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.05.010

[摘要](48) [HTML全文] (12) [PDF 1165KB](9)

摘要:
依托西安市渭河一级阶地某工程项目，通过现场试验及数值模拟对渭河一级阶地密实砂层地基进行承载力及变形特性研究，确定类似场地是否可采用天然地基建设近百米高层建筑。研究结果表明：渭河一级阶地密实中砂层的载荷试验P-s曲线呈缓变型，地基承载力特征值可取600 kPa，变形模量可取40 MPa；对渭河一级阶地类似工程进行分层总和法地基沉降计算时经验系数Ψ_S可取0.2；当地质条件类似时，建设近百米高层建筑采用天然地基是可行的。此研究结果可为西安渭河一级阶地高层建筑采用天然地基方案提供参考，亦可为类似场地进行变形计算提供经验参数。

武汉地区防洪控制区水力梯度实测研究

权威, 陈律, 熊宗海, 朱浦栋

2024, 38(5): 572-576. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.05.011

[摘要](37) [HTML全文] (8) [PDF 1063KB](8)

摘要:
根据《建筑地基基础技术规范》（DB 42/242—2014）规定，武汉地区防洪控制区内建议承压水头坡降为0.5%～0.8%，由此可近似推导防洪控制区内抗浮水位及基坑降水承压水水头。2003年以来，由于长江补给两岸时长的大幅缩短及城市建设大规模基坑降水，防洪控制区内相应水力梯度也发生较大改变，根据防洪控制区内40个项目水位观测统计数据，控制区内的实测水力梯度与规范建议值存在较大偏差，与长江水位、项目距离呈非线性衰减关系。通过数据分析，推导出丰水期峰值水力梯度、丰水期平均水力梯度、枯水期平均水力梯度曲线方程，并获得了实际项目验证。研究结论可为规范修订提供参考，同时为防洪控制区内抗浮水位选取及基坑工程降水提供支持。

宁德白莲寺后山滑坡成因分析及综合治理

黄朝阳

2024, 38(5): 577-583. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.05.012

[摘要](59) [HTML全文] (12) [PDF 1789KB](20)

摘要:
宁德白莲寺后山滑坡为中型牵引式土质滑坡，是典型的由于坡脚不合理开挖叠加强降雨作用导致的滑坡。根据勘查成果，采用圆弧法和有限元法对滑坡进行稳定性分析，分析结果显示，一般工况下滑坡处于基本稳定状态，暴雨工况下滑坡处于不稳定—欠稳定状态。滑坡治理采用削坡卸载、锚杆框架梁、植被防护、抗滑桩、坡脚挡墙及设置截排水沟等综合治理措施，治理效果较好，可为类似滑坡工程提供参考。

粉煤灰地层隧道开挖卸载应力路径数值模拟与试验

黎林, 谢金宏, 杨尚川

2024, 38(5): 584-591. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.05.013

[摘要](40) [HTML全文] (15) [PDF 1261KB](7)

摘要:
隧道在动态开挖过程中，土体的变形与其应力路径密切相关。针对这一问题，运用FLAC3D有限差分软件构建了隧道动态施工三维模型，模拟了大断面隧道采用双侧壁导坑法开挖的施工流程，测得了开挖卸载引起的土体应力状态变化规律。基于数值模拟获得的土体应力状态变化规律简化结果，对粉煤灰水泥加固土进行不同应力路径下的室内三轴试验，研究了隧道开挖卸载过程中土体单元受力变形情况，并对比了未掺入水泥的试件变形情况，以分析水泥加固对粉煤灰土卸荷变形的影响。数值模拟及室内试验结果表明：隧道进行三导洞法施工开挖过程中，围岩监测点的单元土体的应力路径较为复杂且存在明显差异，但大致可以简化为两类，即恒围压卸轴压以及恒围压升轴压的加卸载的过程；在模拟围岩单元土体不同位置的应力路径试验中，未经掺加水泥的试件存在变形破坏，而经水泥加固的试件变形量较小，未发生破坏。

加载条件和粒径对颗粒材料黏结–滑移特征影响的研究

欧凡诣, 费建波, 马伟斌, 陈湘生

2024, 38(5): 592-597. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.05.014

[摘要](48) [HTML全文] (11) [PDF 1494KB](9)

摘要:
将自然断层中常见的黏结–滑移现象和颗粒材料特性相结合，采用玻璃珠颗粒材料开展室内直剪试验和离散元数值分析，通过改变法向应力、剪切速率以及颗粒粒径，探究了加载条件和粒径大小对颗粒材料黏结–滑移特征的影响。模型试验和数值模拟结果表明：玻璃珠颗粒在受剪状态下发生周期性黏结–滑移，摩擦愈合和黏结–滑移周期是表征颗粒黏结–滑移特性的关键参数；摩擦愈合随剪切速率的增大而减小，随颗粒粒径的增大而增大，而法向应力对摩擦愈合影响较小；黏结–滑移周期和摩擦愈合表现出正相关，黏结–滑移周期随剪切速率增大而明显减小；颗粒间的摩擦咬合作用是影响黏结–滑移行为的重要因素。

改良花岗岩残积土的渗透特性研究

杨雪强, 钟华斌, 陶家琦, 周宝贵, 蔡池锋

2024, 38(5): 598-604. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.05.015

[摘要](34) [HTML全文] (12) [PDF 1586KB](8)

摘要:
针对福建尤溪花岗岩残积土遇水易软化崩解的特性，采用外掺法对其掺入改良剂进行改良，以降低其渗透系数。同时掺入石灰和粉煤灰，灰土质量比（即石灰质量∶粉煤灰质量∶花岗岩残积土质量）分别设置为1∶1∶8，1∶2∶7和1∶3∶6。对福建尤溪花岗岩残积土进行基本土工试验、击实试验和颗粒分析试验，对改良前后的尤溪花岗岩残积土进行变水头渗透试验，试验结果表明：（1）经掺入石灰和粉煤灰改良后的花岗岩残积土，其饱和渗透系数较改良前均有所降低，其抗渗性得到了提高。（2）当灰土质量比为1∶2∶7时，其饱和渗透系数降低幅度最大，改良效果最好。（3）无论重塑土还是改良土，其饱和渗透系数均随孔隙比的增大而增大，随干密度的增大而降低。

NB01固化剂固化建筑渣土路基填料的适宜性试验研究

许大鹏, 朱剑锋, 汪正清

2024, 38(5): 605-610. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.05.016

[摘要](30) [HTML全文] (7) [PDF 1166KB](8)

摘要:
建筑渣土堆集占用了大量的土地资源，并造成一定程度的环境污染。采用新型固化剂NB01对宁波典型建筑渣土进行固化处理，通过开展无侧限抗压强度试验、路用性能试验、X射线衍射试验和电镜扫描试验，探究NB01固化建筑渣土路基填料的固化效果，揭示NB01固化建筑渣土的作用机理。结果表明：固化渣土无侧限抗压强度（q_u）随着养护龄期和掺量的增加而增长，采用10%掺量NB01型固化剂加固宁波建筑渣土，养护28 d后q_u可达到1396 kPa，固化土的水稳系数达0.96，CBR值达到25.80%以上，满足路基填料性能要求。NB01型固化剂水化反应生成C-A-H和C-S-H凝胶增强了土颗粒之间的胶结性，并且填充了孔隙，提高了固化建筑渣土的力学性能。研究成果可为建筑渣土的资源再生利用提供参考。

湿陷性黄土–砾石集料流态固化土工程特性试验研究

张鑫, 吉海峰, 杨作青, 朱彦鹏, 刘东瑞

2024, 38(5): 611-617. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.05.017

[摘要](40) [HTML全文] (7) [PDF 2695KB](8)

摘要:
针对传统回填方法与回填材料存在的缺陷，结合湿陷性黄土地区特点，提出了一种基于湿陷性黄土–砾石集料的预拌流态固化土。通过开展流动性试验与无侧限抗压强度试验，对比分析了不同土石比、水固比和胶集比对该预拌流态固化土工作性和力学性能的影响；同时借助渗透性试验与黄土湿陷试验讨论了所提出材料固化后遇水的性能变化情况。主要得出以下结论：（1）胶凝材料用量固定时，拌合物为满足流动性要求所需用水量随着湿陷性黄土用量的增加而增大，但试样强度整体呈下降趋势；（2）胶凝材料用量的增大提高了试样强度，但降低了拌合物的流动性，且对土石比较大和水固比相对较低的配合比的流动性影响显著；（3）满足流动性和强度要求的湿陷性黄土–砾石集料预拌流态固化土，其抗渗性和湿陷性也均满足相关规范要求；（4）调整水固比满足基本流动性要求后，土石质量比取1.50～1.86，胶集质量比不小于0.06的湿陷性黄土–砾石集料流态固化土具有良好的工作性能和力学性能。

结构性黄土的小应变刚度特性研究

刘曙光

2024, 38(5): 618-623. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.05.018

[摘要](32) [HTML全文] (11) [PDF 1344KB](9)

摘要:
由于存在以粉粒为主的土骨架和大量孔隙形成的架空结构以及粒间胶结作用，原状黄土表现出显著的结构特性。为研究结构性对黄土小应变刚度的影响，以典型的结构性黄土为研究对象，利用固定–自由型Stokoe共振柱试验系统，开展了原状与重塑黄土试样在不同围压下的共振柱试验。结果表明，在小应变范围内，原状与重塑黄土的刚度特性均表现出非线性特征，其剪切模量–剪应变（G-γ）关系可以采用Hardin-Drnevich双曲线模型进行拟合。结构性显著控制黄土的小应变刚度特性，表现在原状土相较于重塑土具有更高的剪切模量、更低的刚度对围压的敏感性。研究还对结构性对黄土小应变刚度的控制作用开展了定量评价，并与包括伦敦黏土、渥太华砂在内的多种黏性土、砂土进行了比较，加深了对结构性黄土力学行为的理解，为相关工程设计提供技术参考。

合肥弱膨胀土力学特征及饱水扰动影响

罗光财, 周紫薇, 王智超, 哈吉章, 吴佳欣

2024, 38(5): 624-630. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.05.019

[摘要](45) [HTML全文] (8) [PDF 2668KB](8)

摘要:
为了研究合肥地区弱膨胀土遇水及扰动对其强度和变形等力学性质的影响，对合肥地铁7号线徽富路站深基坑内弱膨胀土的原状样及饱和扰动样，分别开展了50 kPa，100 kPa和200 kPa三种围压下常规饱和三轴压缩（CTC）和三轴拉伸（CTE）以及原状非浸水样双压力室三轴压缩试验。通过对比原状样与饱和扰动样的应力–应变、强度指标以及变形模量的差异，探讨了饱水扰动对膨胀土力学性质的影响，且采用XRD衍射测试了膨胀土的矿物成分及含量。试验结果表明：（1）合肥地铁7号线基坑土质为弱膨胀土，黏土矿物中蒙脱石含量占46%；（2）合肥地铁7号线基坑的弱膨胀土强度的降低主要表现为黏聚力的降低，原状样较扰动饱和重塑样黏聚力下降了56%，而内摩擦角的变化并不显著；（3）合肥地铁7号线基坑内弱膨胀土有超固结现象，表现为原状样具有剪胀软化特征；（4）合肥地铁7号线基坑弱膨胀土原状样遇水扰动后初始模量下降了20%左右，水的浸润大幅降低了膨胀土抗变形能力。

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