结构性深海固碳黏土的离散元模拟方法研究

蒋明镜，董  硕

（苏州科技大学土木工程学院，江苏 苏州 215009）

摘  要：二氧化碳（CO₂）置换法在深海能源黏土中规模开采天然气对减少碳排放和维持地层稳定具有重要意义。置换开采过程中含有CO₂水合物的黏土沉积物称为深海固碳黏土。通过分析现有室内试验数据绘制出甲烷CH₄-CO₂双组分水合物相平衡线，建立环境参数L与CO₂水合物强度、弹性模量的关系，并将其引入本团队开发的胶结型深海能源黏土三维离散元接触模型，最终建立能够考虑CO₂摩尔分数影响的结构性深海固碳黏土三维胶结接触模型；基于该模型开展等向压缩试验和常规三轴压缩试验离散元模拟，并与室内试验进行对比分析。结果表明：基于所建立的结构性深海固碳黏土三维胶结接触模型的离散单元法能够表征不同环境条件下深海固碳黏土力学特性的变化规律，为深入开展深海水合物开发利用提供了技术参考。

关键词：深海固碳黏土；二氧化碳摩尔分数；相平衡；离散单元法；力学特性

砂土地基深围井开挖坑底回弹与扰动规律数值分析

周燕国¹，李牧之¹，彭文明²，李  建²，罗启迅²，陈云敏¹

（1. 浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室，浙江大学岩土工程研究所，浙江大学超重力科学与技术研究院，浙江 杭州 310058；2. 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都 610072）

摘  要：通过计算分析揭示基坑底部土体应力与变形以及扰动规律，可为基坑设计与施工、在基坑内部开展勘探取样与原位测试等工作提供科学依据。小应变硬化模型能够考虑土体刚度随应变的非线性变化，被广泛用于应变水平较小的基坑开挖计算分析研究。目前，小应变硬化土模型的研究主要集中于典型的软土地基，针对砂土地基的研究较少。针对某深厚覆盖层场地开展了砂土室内试验和小应变硬化模型本构参数标定工作，并利用FLAC^3D软件对砂土地基深围井开挖坑底回弹与扰动规律进行了计算分析。研究表明，砂土的HSS模型参数与典型软土存在显著差异，且具有地基深度相关性；围井环形支护体系能有效抑制深开挖引起的结构变形；开挖卸荷对坑内土体的影响程度与范围随开挖深度的增加非线性增大；砂土地基坑底回弹变形主要源于砂土强扰动区，且受支护结构变形的影响。研究成果可为深厚砂土地基中类似超深环形基坑的坑底土体扰动评价与设计施工提供参考。

关键词：深厚覆盖层；砂土地基；小应变硬化模型；深围井开挖；坑底回弹；土体扰动；数值分析

横观各向同性非饱和黄土弹塑性本构模型研究

郭  楠¹，张怀志¹，陈正汉²，杨校辉¹，高登辉³

（1. 兰州理工大学土木工程学院，甘肃 兰州 730050；2. 联勤保障部队工程大学军事设施系，重庆 400041；3. 黄淮学院建筑工程学院，河南 驻马店 463000）

摘  要：成层黄土具有横观各向同性的特点，多处于非饱和状态，且弹塑性变形突出，但同时考虑黄土的横观各向同性、非饱和特性和弹塑性变形这3个特性的本构模型尚未见报道。为此，通过系统的室内试验和理论分析，对横观各向同性非饱和黄土的弹塑性本构模型和力学特性进行了深入研究。首先，考虑基质吸力的横观各向同性效应，建立了横观各向同性非饱和黄土弹塑性本构模型，弹性部分采用横观各向同性非饱和土的弹性本构方程描述，塑性部分采用基于广义莫尔-库仑准则的屈服函数和势函数、非关联流动法则和应变硬化规律描述；其次，设计不同应力路径的非饱和土三轴试验，分别确定模型中弹性及塑性参数；最后，通过不同中主应力及净围压条件下的非饱和真三轴试验对模型进行初步验证，发现试验结果与模型预测结果吻合较好。研究成果可准确揭示复杂应力路径下横观各向同性非饱和黄土的强度和变形特性，为天然成层地基和大面积填土地基的变形和稳定性分析及工程设计提供理论支持和科学依据，丰富和发展土力学的本构模型。

关键词：横观各向同性；非饱和黄土；弹塑性模型；屈服准则；流动法则；硬化规律

不同倾角下粗糙裂隙负压抽吸-磁汇聚动水注浆试验

研究

刘  杰^{1, 2}，蔡铭阳¹，黎  照^{*1, 3}，王瑞红^1,2，蔡显灿¹，鲍晓鹏¹，杨渝南^{1, 2}，乔志存¹

（1. 三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点实验室，湖北 宜昌 443002；2. 三峡大学湖北地质灾害防治工程技术研究中心，湖北 宜昌 443002；3. 新余学院江西省装配式建筑绿色建造技术工程研究中心，江西 新余 338004）

摘  要：随着地下工程的快速发展，突涌水问题已成为制约工程安全和运营的主要问题之一。通过自主研发的可视化粗糙裂隙负压抽吸联合磁汇聚装置，开展了多因素作用下动水裂隙负压抽吸-磁汇聚注浆试验，重点分析了不同裂隙倾角、负压抽吸力、动水流量及磁场强度对浆液扩散的影响机理，建立了考虑磁场强度下倾斜裂隙负压抽吸-磁汇聚动水注浆模型。结果表明：①在其他因素不变的条件下，相较于普通浆液，磁场作用下90°裂隙磁性浆液最大扩散面积提升了49.02%，最大逆水扩散距离增长61.89%，最大横向扩散距离增长56.91%。说明磁场作用能够有效提升浆液扩散面积。②在0°倾角下抽吸力80 kPa时浆液扩散面积增长600.78 cm²，扩散面积增长率为17.66%。说明负压抽吸力对浆液扩散面积的增加具有一定的影响。③对浆液扩散面积的影响程度由强到弱依次为裂隙角度、动水流量、负压抽吸力和磁场强度。④建立了负压抽吸-磁汇聚动水注浆模型，相较于实验值最大相对误差不超过11.37%，表明该模型能较好描述浆液的扩散过程，可为不同倾角下突水裂隙的注浆充填提供新的研究思路和理论参考。

关键词：倾斜裂隙；负压抽吸；动水注浆；磁汇聚；浆液扩散面积；浆液扩散距离

开口双壁管桩静压沉桩机理及竖向承载特性模型试验研究

朱怀龙^1,2,3，朱碧堂^*1,2,3，罗如平^{2, 3}，王志安^2,3

（1. 华东交通大学交通运输工程博士后流动站，江西 南昌 330013；2. 江西省地下空间技术开发工程研究中心，江西 南昌 330013；3. 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）

摘  要：深入认识开口管桩在沉桩过程的桩土作用机理对准确计算管桩的竖向承载力十分重要。传统的开口管桩无法将内、外阻力分离，设计了能将内、外阻力分离的开口双壁管桩，在砂土地基中（相对密度D_r≈50%）进行了开口双壁管桩循环静压过程的大比尺模型试验。采用光纤光栅应变传感器等监测手段，研究了循环压桩过程中的土塞特性、桩身内力、桩内外局部侧摩阻力和沉桩阻力（包括单位面积土塞阻力、环形阻力和桩端阻力）等变化规律。随后，进行了休止时间为10 d的受压静载试验。研究表明：①开口管桩在贯入初期会出现土塞高度大于贯入深度的情况，即土塞增长率（IFR）大于1。②内、外管局部侧摩阻力随着h/R的增加而逐渐衰减，存在明显的h/R效应，在h/R=2.3时，内管局部侧摩阻力约为外管的4倍。③土塞阻力与IFR之间存在显著的对应关系，IFR越大土塞阻力越小。归一化环形阻力(q_ann/q_c)与IFR值无关（q_c为静力触探试验的锥阻力），其基本维持在一个稳定值。归一化桩端阻力(q_b/q_c)随着IFR值增加而逐渐减小，当IFR接近0时，归一化桩端阻力(q_b/q_c)接近1。④通过归一化桩端阻力(q_b/q_c)与有效面积比A_r,eff的关系，建立了开口管桩静压沉桩的桩端阻力计算公式，验证了该公式的可靠性，建议在进行承载力计算时要区分沉桩方式的影响。

关键词：开口双壁管桩；大比尺模型试验；FBG应变传感器；土塞效应；承载力

基于DHPC-VAE模型的滑坡堆积体表观数据映射内部变形重建方法

刘  禹^{1, 2, 3}，周  伟^*1,2,3，王  頔^2,3，程  翔^{1, 4}，王小毛^{1, 5}，姬  翔¹，栗雨辰^{1, 2, 3}

（1. 武汉大学水工程科学研究院，湖北 武汉 430072；2. 武汉大学水利水电学院，湖北 武汉 430072；3. 武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室，湖北 武汉 430072；4. 武汉大学中国南极测绘研究中心，湖北 武汉 430022；5. 长江设计集团有限公司，湖北 武汉 430014）

摘  要：滑坡灾害的早期预测与内部变形机制解析是地质灾害预警与工程防控的核心科学问题。传统有限元模拟方法虽然具备物理机制支撑，但在复杂边坡工程中计算效率较低，无法满足工程动态更新需求；而依赖表面监测的经验模型虽具备实时性，却难以实现对滑坡内外观整体变形趋势的快速而准确模拟。提出一种深度多层次点云变分自编码模型 DHPC-VAE，将有限元模拟蕴含的物理先验与深度学习模型的非线性拟合能力融合，并引入监测数据进行物理约束微调，构建了从滑坡表面到内部多层三维变形场的逐层推测模型。在典型滑坡体案例中，DHPC-VAE模型实现表面点云到内部点云的逐层递推重建。结果显示，模型还原了有限元计算和监测数据所表现的滑坡内部变形趋势，预测曲线与监测数据相关性最高可达0.94。最后将InSAR表面变形数据带入模型得出内部变形，通过内监测数据验证得出时序和空间相关性最高可达0.81，0.87。 DHPC-VAE为复杂地质体内部变形反演提供了一种结合“模型-数据驱动+物理校正”思想的全过程自动推演方法，可在不增加现场监测成本的前提下推测滑坡内部变形分布状态，具有在滑坡数字孪生建模、边坡工程智能监测与动态预警中的重要应用潜力。

关键词：滑坡内部变形机制；深度多层次点云变分自编码模型；逐步推测机制；模型-数据驱动；物理校正

竖向激振下缺陷桩测管内水压响应解析解

付鹏程^{1, 2}，吴君涛^{*1, 2}，李  佳³，王奎华^{1, 2}，朱旭峰⁴，郑文景³

（1. 浙江大学建筑工程学院，浙江 杭州 310058；2. 浙江大学平衡建筑研究中心，浙江 杭州 310063；3.浙江爱丽智能检测技术集团有限公司，浙江 杭州 311799；4. 杭州西南检测技术股份有限公司，浙江 杭州 310015）

摘  要：桩身单孔管波法可以通过竖向激振作用下桩身声测管内孔压响应规律评估桩基完整性，但目前针对这一新型基桩无损检测技术的理论研究仍十分有限。因此，拟建立大直径缺陷桩-成层土耦合振动模型，在Laplace域内求解得到桩身内任意一点处径向应力解析解。结合Biot流体位移势函数，进一步推导得到测管内孔压时-深响应表达式。将所提出理论模型与已有解析解结果进行对比验证，同时将计算得到的水压响应波列图与现场实测数据进行比对，进一步证明了模型的有效性与合理性。基于验证后的解析解开展参数分析，探讨桩身缺陷程度、缺陷段埋深及桩周土体夹层等因素对测管内斯通利波传播特征的影响。结果表明，在桩身缺陷段埋深处的波列图呈现异常“K”字型波动特征，桩周土夹层对缺陷桩水压响应时深规律几乎没有影响。研究结论为单孔管波法工程实践提供理论支持，有助于该技术的进一步推广应用。

关键词：桩基检测；单孔管波法；动力响应；解析解；斯通利波

透明黏土模型中螺旋锚旋转沉贯和上拔力学特性试验研究

陈慧玲^1,2，周  航^*1,2，张立婷^1,2，刘汉龙^1,2

（1. 重庆大学土木工程学院，重庆 400045；2. 重庆大学山地城镇建设与新技术教育部重点实验室，重庆 400045）

摘  要：螺旋锚具有施工便捷、承载力高、可重复利用等优点，然而目前针对黏土中螺旋锚旋转沉贯机理及其对上拔承载力学特性的研究较少。基于气相二氧化硅N20材料配制的透明黏土和PIV图像处理技术，开展了螺旋锚旋转沉贯及上拔承载变形透明黏土室内模型试验、数值模拟分析及极限承载力理论推导，研究结果表明：螺旋锚旋转沉贯后叶片上方会产生回淤现象，施加上拔荷载后叶片下方土体会出现回落现象。螺旋锚的荷载-位移曲线均先陡增后缓增，随着埋深比、叶片数量、叶片间距、先期固结压力以及沉锚休止时间的增加，螺旋锚的极限承载力均呈增大趋势，且沉锚休止时间对极限承载力的影响存在临界值。螺旋锚的极限抗拔承载力因数随着δ_rem的减小和X_d的扩大而减小，且其抗拔承载力因数N随埋深比变化的规律与不考虑安装效应时相同，都表现为先急剧增长再趋于稳定，简化的土体破坏模型推导的极限抗拔承载力因数与数值模拟吻合度较高。

关键词：螺旋锚；透明黏土；旋转沉贯；极限承载力；土体位移场

基于互相关法的土体波速室内测量方法改进与应用

李宇凡^1,2，马田田^1,2，韦昌富^*3

（1. 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程安全全国重点实验室，湖北 武汉 430071；2. 中国科学院大学，北京 100049；3. 南华大学资源环境与安全工程学院，湖南 衡阳 421001）

摘  要：岩土工程的室内声学测试中，不同的波速确定方法（初达波法和互相关法）计算的波速结果通常不一致，误差较大，且尚未形成广泛使用的标准。为解决这一问题，通过改进互相关法，提出了一种更加客观、准确的波速测量方法。该方法以第一谐振频率作为激励频率，采用高斯调制正弦脉冲（GMSP）作为激励信号，结合互相关法获取波速。由于GMSP与接收信号形状接近，提高了互相关法的准确性。此外，给出了上述方法的适用频率范围，在该范围内EE和BE振动模态仅产生P波或S波，消除了近场效应。测量了干密度为1.6 g/cm³不同含水量砂土的波速，以及含水率为7%时不同干密度砂土的波速。试验结果显示采用该方法测试砂土的信号中没有近场效应的产生，并且通过互相关法与初达波法得到了一致的波速。砂土的P波波速在饱和状态下由于水的高模量而达到1700 m/s，但随着含水率的降低，波速迅速下降至350～400 m/s，并略有回升，S波波速在干燥条件下为150 m/s，随着含水率的增加而下降至约100 m/s，并在接近饱和状态时进一步降低，这种变化与吸附水和基质吸力密切相关。不同干密度的试验结果表明，随着干密度增加，S波波速增长速度快于P波。

关键词：弯曲元；伸展元；高斯调制；互相关法；谐振频率；波速；压电超声波

黄土高填方场地增湿强夯试验及最优参数研究

唐丽云¹，赵  康¹，郑建国^{2, 3}，周  恒⁴，张利军⁵，于永堂^{6, 3}，邱培勇¹

（1. 西安科技大学建筑与土木工程学院，陕西 西安 710054；2. 机械工业勘察设计研究院有限公司，陕西 西安 710043；3. 西安建筑科技大学土木工程学院，陕西 西安 710055；4. 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司，陕西 西安 710065；5. 中铁二十局集团第四工程有限公司，山东 青岛 266061；6. 中联西北工程设计研究院有限公司，陕西 西安 710077）

摘  要：目前高填方黄土场地多采用增湿强夯法进行地基处理。然而，现有规范中缺乏增湿强夯法的参数设计，且有效加固深度计算公式未考虑增湿效应，导致工程场地处理缺乏强夯加固理论指导，使工程安全存在隐患。为此，基于现场高填方黄土场地，开展了不同夯击能级、夯点间距及增湿条件下的强夯试验。通过夯沉量、夯坑直径、夯击次数及夯后土体物理力学性质等指标评价强夯加固效果，并基于BP神经网络代理模型，结合GA遗传算法优化各试验条件下强夯参数。研究总结了不同强夯参数设计下土层有效加固深度，完善了规范中增湿强夯法处理高填方黄土场地强夯参数设计，优化得出高填方场地最佳强夯参数，实现了Menard公式考虑增湿效应的理论补充，建立了增湿强夯参数设计方法和评价体系，可为相关高填方黄土场地处理提供重要参考依据。

关键词：高填方；现场强夯试验；强夯参数设计；BP-GA算法

不同原位试验液化判别方法的相容性和差异性评价

袁近远，李唯嘉，王  涛，王莹莹

（黑龙江科技大学建筑工程学院，黑龙江 哈尔滨 150027）

摘  要：基于原位标准贯入试验（SPT）、剪切波速试验（V_s）和静力触探试验（CPT）3种液化判别方法正逐步纳入规范，但因三者一般关系认识不足，工程实践中遇到实施难题。针对近期修订的《建筑工程抗震性态设计通则》（通则）及美国地震工程研究中心（NCEER）的SPT，V_s，CPT共3种液化判别方法，以液化临界曲线为核心量，清晰地刻画出不同方法的对比结果。采用国内外大量工程勘察资料构建了3种试验基本指标间转换关系，在同一平台下研究了通则及NCEER中3种液化判别方法的相容性和差异性，解析了不同地震烈度和不同埋深下3种方法的一般关系，提出了科学合理的工程使用对策。研究表明，不同地震烈度和不同砂层埋深下，3种试验液化判别方法具备相容性，但平均意义上存在较明显差异且具有规律性，实际工程采用的液化判别方法应依据工程抗震设防类别而定。研究成果可深化不同原位试验下液化判别方法之间相互关系的认识，并为中国液化防灾技术应用和发展提供直接支持。

关键词：剪切波速液化判别方法；CPT液化判别方法；SPT液化判别方法；相容性；差异性；使用对策

基于CT实时扫描的非饱和黄土增湿湿陷损伤演化研究

张继超¹，姚志华^*1，韦雅之²，种小雷¹，方祥位³，陈正汉⁴，刘争宏⁵

（1. 空军工程大学，陕西 西安710038；2. 95538部队，四川 成都611431；3. 重庆大学土木工程学院，重庆 400045；4. 联勤保障部队工程大学，重庆 401311；5. 机械工业勘察设计研究院有限公司，陕西 西安710043）

摘  要：水力作用下非饱和黄土结构性破坏是导致湿陷发生的重要原因之一，以往研究鲜有通过CT扫描揭示水分入渗对黄土湿陷变形与细观结构演化的时空关系。以非饱和Q₃原状黄土及其重塑土为研究对象，利用自主研发的微型CT-三轴仪，开展控制围压的各向等压加载浸水试验，实现试样纵向大断面的实时动态扫描，揭示在增湿过程中水分入渗-结构损伤-湿陷变形的跨尺度作用机制。结果表明：原状黄土湿陷体应变高于重塑黄土，同一围压下差异达到20.5%～90.4%，湿陷响应时间缩短。CT显示原状黄土湿润锋沿大孔隙快速迁移，大孔隙在浸水后快速塌陷与胶结物富集区的软化，导致湿陷变形增大；重塑黄土因均质微小孔隙结构，湿润锋呈均匀扩散，湿陷响应平缓。围压通过“短期抑制-长期促进”双重机制影响湿陷行为。基于CT数定义结构性参数，提出黄土湿陷变形中的损伤演化方程，考虑了围压与饱和度增量对湿陷损伤的影响。

关键词：结构性黄土；增湿变形；湿润锋面；结构损伤演化；CT-三轴试验

考虑颗粒形貌的砂土导电特性及模型研究

李志杰¹，储  亚^*1，张  涛¹，蔡国军^{2, 3}，闫  超^{2, 3}，刘松玉⁴，韩爱民¹

（1. 南京工业大学交通运输工程学院，江苏 南京 211816；2. 安徽建筑大学，安徽 合肥 230009；3. 安徽省膨胀土力学与工程研究院，安徽 合肥 230009；4. 东南大学岩土工程研究所，江苏 南京 210096）

摘  要：岩土体电阻率受多种因素影响，其中与颗粒形貌参数相关的孔隙结构特征在电阻率结构参数表征中起关键作用。现有关于形貌参数对导电特性评价的研究多基于理想条件下的理论推导，存在形貌参数不全、作用机制认知不足、物理意义不明及参数难以测量等问题。以5种典型形貌砂土为对象，通过形貌参数测量和四电极电阻率测试，探讨二维颗粒形貌与电阻率参数的相关性，并从细观尺度分析其作用机制。研究表明，5种砂土的长宽比、凸度、圆度和球度等参数近似服从正态分布，其期望值可定量表征颗粒形貌；不同形貌砂土在归一化饱和度与孔隙率下的电阻率变化规律一致，电阻率随饱和度和孔隙率增大而减小，呈幂函数关系。相关电阻率结构参数与“平均形貌因子”A_m亦具幂函数关联，在相同孔隙率和饱和度下，颗粒越浑圆，导电性越好，形貌通过影响孔隙水导电路径曲折度显著改变电阻率；且不同砂土的电阻率差异随饱和度和孔隙率增大而减弱，提出考虑颗粒形貌影响的电阻率修正模型，并与经典Archie及H-B模型对比验证，表现出更优的适用性与精度。该成果为砂土导电特性研究及电学测试在岩土工程中的应用提供了理论与数据支撑。

关键词：砂土颗粒形貌；砂土电阻率；统计分布；电阻率结构参数；砂土导电修正模型

新污染物PFAS对膨润土渗透系数影响规律及其多

尺度机理研究

寇承竹¹，王  敏¹，李  琪²，吴朝峰²，杜延军^*1

（1. 东南大学岩土工程研究所，江苏 南京 211189；2. 中国能源建设集团浙江省电力设计院有限公司，浙江 杭州 310012）

摘  要：新污染物全氟和多氟烷基物质（PFAS）污染地下水的治理研究已引起国内外同行高度关注。然而，现阶段关于不同类型PFAS对膨润土的防渗性能影响规律及其机理研究鲜有报道。通过溶液pH试验、自由膨胀试验、液限试验和改进滤失试验，研究了3种阴离子型全氟和多氟烷基物质（PFAS）包括全氟丁烷磺酸（PFBS（短链））、全氟己酸（PFHxA（短链））、全氟辛酸（PFOA（长链））试验溶液对钠化膨润土自由膨胀指数、液限以及膨润土滤饼渗透系数的影响规律，并选取了去离子水开展对照试验。通过开展系列纳观-微观-介观尺度的试验，包括相对介电常数测试、Zeta电位测试、紫外吸收光谱、X射线衍射、傅里叶变换红外光谱以及扫描电子显微镜分析，揭示了PFAS与膨润土颗粒的相互作用机理。结果表明，与去离子水试验溶液（pH=6.8）相比，PFBS，PFHxA，PFOA溶液均呈酸性（pH为3.6，3.6，3.8）。在PFBS，PFHxA，PFOA溶液作用下，膨润土的自由膨胀指数分别降低了3.1%，1.6%，5.5%，液限分别降低了2.9%，2.3%，3.0%。改进滤失试验结果表明，在同一孔隙比下，相较于去离子水水化而言，在浓度为80 mg/L的PFBS，PFHxA，PFOA 3种溶液水化下，膨润土滤饼的渗透系数分别增加了1.6倍～3.1倍，1.5倍～3.0倍和1.2倍～1.8倍。相较于去离子水，PFAS作用下膨润土滤饼的渗透系数增大的原因是下述3个因素的综合效应：①PFBS，PFHxA，PFOA溶液pH与相对介电常数降低；②膨润土颗粒表面官能团与水分子间形成氢键的总数量减少；③膨润土颗粒呈现出更弱的电负性。

关键词：膨润土；阻隔屏障；渗透系数；全氟和多氟烷基物质；微观特性

基于非线性地基反力的新建隧道下穿既有隧道沉降预测

白  皓^1,2，张东明^1, 2，叶振威^1,2，冯浩岚^1,2，黄宏伟^1,2

(1. 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室，上海 200092；2. 同济大学地下建筑与工程系，上海 200092)

摘  要：随着城市隧道建设迅速发展，隧道下穿既有隧道的案例日益增多，准确预测和控制隧道纵向沉降对结构安全至关重要。用于预测沉降的梁-弹簧模型假设地基反力系数为常数，但该假设在软弱黏土大变形等土体强度被充分调用的场景下适用性差。基于调用强度设计理论（MSD），提出了一种预测纵向沉降的方法，重点研究了地基反力与纵向沉降的非线性关系。通过能量守恒原理，建立了非线性地基反力计算模型，利用双曲函数拟合地基反力。将该模型应用于上海新建隧道下穿既有隧道案例，结果表明，模型计算结果与实测数据吻合较好，验证了模型的有效性与适用性。为隧道下穿工程中的沉降预测与结构设计提供了更精确的计算方法，具有重要的理论意义与应用价值。

关键词：隧道工程；地基反力系数；MSD方法；非线性地基反力；纵向沉降

地下石洞油库防渗注浆圈特征参数对水封性能影响研究 

迟嘉宁¹，郤保平^{*1, 2}，董赟盛¹，韩福芝¹，武雪晴¹，葛一洋¹

（1. 太原理工大学矿业工程学院，山西 太原 030024；2. 原位改性教育部重点实验室，山西 太原 030024）

摘  要：地下水封石洞油库是储存石油的首选技术，洞库围岩注浆是保障其水封性能的重要手段。明确洞室周边注浆后的浆石体，即防渗注浆圈的渗透系数与几何厚度参数，不仅对控制油气扩散具有关键作用，同时可减少洞室涌水量，提升工程经济效益，实现水封性与经济性的动态平衡。以中国某地下水封石油洞库工程项目为研究背景，采用有限元数值模拟方法建立二维的油气两相流模型，系统揭示了两个特征参数对洞库水封性能的影响规律。研究结果表明：地下石洞油库设置防渗注浆圈后，油气扩散区域和洞室涌水量均得到有效控制，油气扩散区域与渗透系数呈正相关，与防渗注浆圈厚度呈负相关；油气扩散区域与储油运行时间整体呈正幂函数关系。设置防渗注浆圈后，洞室涌水量相比设置防渗注浆圈前大幅度减小；涌水量空间分布遵循顶板>边墙>底板的衰减规律；运营期洞室涌水量较施工期变小；洞室涌水量与防渗注浆圈厚度呈负相关。基于研究结果，针对该地下水封石油洞库工程，确定防渗注浆圈最优参数为渗透系数8.64×10^-5 m/d、厚度14 m，此时洞室水封性能得到保证，同时实现最优经济效益。研究成果可为水封油库工程设计及渗控措施制定提供参考。 

关键词：地下水封洞库；防渗注浆圈；水封性；涌水量；油气扩散

多层土工合成材料复合衬垫的动剪特性试验研究

林  海^{1, 2, 3}，陈丰业^{1, 2, 3}，刘占磊⁴，郑文康^{1, 2, 3}，廖祖臣^{1, 2, 3}，施建勇⁵

（1. 南昌大学工程建设学院，江西 南昌 330031；2. 流域碳中和教育部工程研究中心，江西 南昌 330031；3. 先进土木工程材料与绿色智能建造江西省重点实验室，江西 南昌 330031；4. 济南大学土木建筑学院，山东 济南 250022；5. 岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室（河海大学），江苏 南京 210098）

摘  要：多层土工合成材料复合衬垫技术广泛应用于填埋场等环保工程，复合衬垫的动单剪特性能反映其在地震或交通等动荷载作用下的长期稳定性。利用改进的大尺寸土工合成材料动剪切仪开展了由无纺土工布（GT）、双糙面土工膜（GMX）和针刺膨润土防水毯（GCL）组成的多层复合衬垫的动剪切试验，揭示了不同法向应力（170～1070 kPa）和位移幅值（5～20 mm）下复合衬垫的动剪切特性。结果表明：干燥状态下多层复合衬垫的动剪破坏集中于GT/GMX界面，破坏模式包含纤维勾扯、糙粒剥离及热熔损伤；复合衬垫的峰值强度与动剪位移幅值关系不大，大位移强度指标中的黏聚力随位移幅值增大而递增，大位移摩擦角呈现相反规律；破坏面GT/GMX界面在单独剪切时表现出来的黏聚力显著大于多层复合衬垫整体剪切时，而单界面与多层复合衬垫剪切时的摩擦角相当。复合衬垫的动剪切刚度与法向应力呈正相关，阻尼比随位移幅值和循环次数增大而上升，但在高法向应力的大位移后期会出现小幅衰减。

关键词：土工合成材料；复合衬垫；动单剪特性；破坏机理；剪切刚度；阻尼比

积石山地震诱发青海中川液化流滑饱和黄土的动力特性研究

贾世超¹，钟秀梅²，王  谦^*2，王  羿¹，王  妍²，胡雪枫²

（1. 青海大学土木水利学院，青海 西宁 810000；2. 中国地震局黄土地震工程重点实验室，甘肃 兰州 730000）

摘  要：2023年积石山6.2级地震诱发中川乡黄土液化流滑致灾。为揭示其低角度长距离滑移机制，基于原状饱和黄土试样的动三轴试验与微观结构分析，研究了围压与动应力幅值对动应变及孔隙水压力变化的影响。结果表明：动应变发展呈3阶段特征；孔压变化受动应力与围压协同调控，低动应力下孔压增长慢且液化临界值高，高动应力下孔压增速快而液化临界值降低；动应变与孔压峰值在初期同步增长，后期丧失同步性，归一化分析显示二者具动态关联。微观上，液化破坏架空孔隙结构，促使孔隙连通形成渗流通道，定量分析表明孔隙复杂度增加、形状规整性下降。动荷载致结构塌陷、渗流增强，引发孔压上升与有效应力丧失，协同应变发展，最终触发饱和黄土液化。

关键词：积石山6.2级地震；饱和黄土；孔隙水压力；动应变；液化

高压实膨润土体变时效特性研究进展

邹  一，陈永贵^*，叶为民，孙  曌

（同济大学土木工程学院地下建筑与工程系，上海 200092）

摘  要：高压实膨润土作为高放废物深地质处置库最理想的缓冲/回填材料，在长达上万年的运营过程中，其体变时效特性对长期处置安全非常重要。在全面回顾高压实膨润土体变机制和时效特性的基础上，系统总结静置时间引起微观结构老化、蠕变机理及蠕变本构模型等最新研究进展。结果表明，静置时间延长会导致膨润土微观结构均匀化，从而削减膨胀潜能。膨润土蠕变和应变速率效应常与土颗粒重排、孔隙水迁移、化学键断裂和吸附水黏性等机制有关，并受到温度和吸力的影响。蠕变模型主要以弹黏塑性本构模型为基础，建立了考虑温度、湿度影响的过应力模型，能准确描述蠕变和应变速率效应。然而，现有研究未考虑化学、温度和吸力等荷载对膨润土体变行为的影响同样具有时间效应；特别是缺乏针对实际工程中含盐地下水入渗对膨润土体变时效特性的影响规律、机理及模型的系统研究。未来应着重聚焦于更长静置时间、近场复杂耦合环境下膨润土多尺度蠕变行为研究，为高放废物处置库设计与安全评估提供更加全面的理论支持。

关键词：深地质处置；高压实膨润土；静置时间；蠕变；时间依赖性；弹黏塑性模型

蒙脱石微观结构特征与水化膨胀机制研究进展

胡智飞¹，叶为民^{*1, 2}，王  琼^{1, 2}，陈永贵^{1, 2} 

（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）

摘  要：从蒙脱石微观结构、蒙脱石层叠体外表面水分子吸附机制、晶层间水分子吸附与晶层膨胀理论等方面，全面回顾和总结了蒙脱石微观结构特征与水化膨胀机制等方面研究成果与最新进展，展望了值得进一步深入研究的课题。结果表明，蒙脱石具有由硅氧四面体层和铝氧八面体层按2∶1比例组成的层状结构，其对水分子吸附行为优先发生在硅氧四面体基面（氧面）的六方氧环，表面氧原子的孤电子位点，可交换性阳离子，以及晶层侧边断口上化合价不平衡的原子等特定活性位点；晶层负电荷、六方氧环中暴露的羟基及表面阳离子，可使层叠体外表面呈现极强的水分子吸附能力；晶层之间存在除范德华力和阳离子对晶层的静电引力之外的其他吸引作用（如氢键）；水分子在晶层端部的聚集，可降低晶层间能量壁垒，从而顺利进入晶层之间；基于Gouy-Chapman理论的修正GCSG等模型，可较为准确地描述晶层间膨胀过程。

关键词：蒙脱石；膨胀机制；吸附位点；水分子；双电层

无荷和有荷条件下膨胀土的膨胀屈服特性

方瑾瑾，冯以鑫

（河南理工大学土木工程学院，河南 焦作 454000）

摘  要：为了研究无荷和有荷膨胀过程中膨胀土的屈服特性，利用非饱和土固结仪对不同初始吸力的原状弱膨胀土进行了测量吸力条件下的无荷和有荷膨胀率试验，系统研究了膨胀变形过程中孔隙比和吸力的变化规律，探讨了膨胀土的膨胀屈服特性。研究结果表明：有荷（净竖向应力大于膨胀力）膨胀过程中孔隙比随着吸力的减小而减小，这与无荷膨胀过程中孔隙比随着吸力的减小而增大的结论相反；单向压缩条件下，初始吸力越大，膨胀土孔隙比减小的速率越快；在净竖向应力作用下压缩稳定后，孔隙比随着吸力的增大而减小；随着净竖向应力的增大，LC屈服线近似平行右移，且单向压缩屈服吸力和有荷膨胀屈服吸力均减小；SD和SI屈服线近乎平行，且与s轴呈钝角形式；随着初始吸力的增大，LC，SD屈服线与s，p轴包围的孔隙比塑性增加区域增大，而LC，SI，SD屈服线和s轴包围的弹性域减小。

关键词：膨胀土；屈服特性；膨胀变形；吸力；膨胀率

关于“边坡稳定性分析的力矩和方法研究”的讨论

孙建生¹，王自忠²

（1. 太原理工大学，山西 太原 030024；2. 山西省水利职业技术学院，山西 运城 044004）

对“边坡稳定性分析的力矩和方法研究”讨论的答复

陈文胜，刘  成

（长沙理工大学土木与环境工程学院，湖南 长沙，410114）