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2023, 31(1): 1-11.
摘要
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为了研究高温对砂岩的物理力学性质以及声发射特征的影响，本文针对25~900℃等温度处理后的砂岩开展巴西劈裂试验，同时结合扫描电镜、声发射监测等方法进一步分析了砂岩的抗拉强度、体积膨胀率、质量损失率、P波波速、宏微观破坏特征以及声发射特征等性质的变化情况。研究结果表明：(1)砂岩经高温处理后，质量、P波波速、抗拉强度以及残余抗拉强度均发生不同程度的下降，同时体积也发生膨胀；(2)在200~400℃范围内，抗拉强度大幅度下降，表明砂岩热损伤的阈值温度在这一区间；(3)砂岩的破坏以单一主裂纹破坏为主，且温度越高次生裂纹形成的越少，砂岩的脆性也越显著；(4)扫描电镜的结果显示：砂岩经高温处理后内部孕育有大量的微裂纹与微孔隙，随着温度的升高，裂纹的延伸长度、张开度、密度、连通性以及扩展范围发生变化，导致矿物的完整性下降；(5)不同温度加热后的砂岩声发射特征存在差异并表现出明显的阶段性特征，且温度越高声发射活动趋于平稳，同时声发射事件峰值先于砂岩破坏出现，可利用声发射对砂岩破坏的过程进行有效监测。
为了研究高温对砂岩的物理力学性质以及声发射特征的影响，本文针对25~900℃等温度处理后的砂岩开展巴西劈裂试验，同时结合扫描电镜、声发射监测等方法进一步分析了砂岩的抗拉强度、体积膨胀率、质量损失率、P波波速、宏微观破坏特征以及声发射特征等性质的变化情况。研究结果表明：(1)砂岩经高温处理后，质量、P波波速、抗拉强度以及残余抗拉强度均发生不同程度的下降，同时体积也发生膨胀；(2)在200~400℃范围内，抗拉强度大幅度下降，表明砂岩热损伤的阈值温度在这一区间；(3)砂岩的破坏以单一主裂纹破坏为主，且温度越高次生裂纹形成的越少，砂岩的脆性也越显著；(4)扫描电镜的结果显示：砂岩经高温处理后内部孕育有大量的微裂纹与微孔隙，随着温度的升高，裂纹的延伸长度、张开度、密度、连通性以及扩展范围发生变化，导致矿物的完整性下降；(5)不同温度加热后的砂岩声发射特征存在差异并表现出明显的阶段性特征，且温度越高声发射活动趋于平稳，同时声发射事件峰值先于砂岩破坏出现，可利用声发射对砂岩破坏的过程进行有效监测。
2023, 31(1): 12-20.
黏粒是黄土粒组的主要组成部分，也是影响黄土的最活跃部分，盐分的加入使得黄土中黏粒的团聚作用及物理力学性质都有明显的差异，这也决定了盐度在影响黏粒团聚的众多因子中占主导地位。以黄土为研究对象，探究盐分对黄土黏土颗粒团聚的影响和机理。本文在洗盐的基础上配制不同质量比(0、0.3%、0.5%、3.%、5.0%、8.0%)的人工硫酸盐盐渍土，基于粒度分析和界限含水率试验，研究硫酸盐对黏土颗粒的团聚作用的宏观表征，在击实试验的基础上结合XRD、SEM、EDS和BET研究硫酸盐含量对黏土颗粒团聚作用的微观结构和物理化学机理。试验表明：随着含盐量的增加，黏粒的含量减小，液限和塑性指数减小，塑限不变；含盐量大于0.3%时(即盐渍土)随着含盐量的增加，过多的硫酸钠无法溶解以晶体的形式析出，析出的晶体进一步吸收水分子最终形成芒硝晶体，体积会急剧增大，导致最大干密度一直减小，而强烈的水化作用则使最优含水率增大；硫酸盐对黏粒产生团聚作用，当含盐量增加时，芒硝晶体的衍射峰增强，团聚体的含量增多，比表面积减小，吸附能力减弱，扩散层压缩变薄，液限和塑性指数减小。
黏粒是黄土粒组的主要组成部分，也是影响黄土的最活跃部分，盐分的加入使得黄土中黏粒的团聚作用及物理力学性质都有明显的差异，这也决定了盐度在影响黏粒团聚的众多因子中占主导地位。以黄土为研究对象，探究盐分对黄土黏土颗粒团聚的影响和机理。本文在洗盐的基础上配制不同质量比(0、0.3%、0.5%、3.%、5.0%、8.0%)的人工硫酸盐盐渍土，基于粒度分析和界限含水率试验，研究硫酸盐对黏土颗粒的团聚作用的宏观表征，在击实试验的基础上结合XRD、SEM、EDS和BET研究硫酸盐含量对黏土颗粒团聚作用的微观结构和物理化学机理。试验表明：随着含盐量的增加，黏粒的含量减小，液限和塑性指数减小，塑限不变；含盐量大于0.3%时(即盐渍土)随着含盐量的增加，过多的硫酸钠无法溶解以晶体的形式析出，析出的晶体进一步吸收水分子最终形成芒硝晶体，体积会急剧增大，导致最大干密度一直减小，而强烈的水化作用则使最优含水率增大；硫酸盐对黏粒产生团聚作用，当含盐量增加时，芒硝晶体的衍射峰增强，团聚体的含量增多，比表面积减小，吸附能力减弱，扩散层压缩变薄，液限和塑性指数减小。
2023, 31(1): 21-31.
黄土含水率深层原位精准探测是揭示黄土重大工程灾变机理及灾害预警的有效手段，基于卷积神经网络提出了一种原位孔洞探测黄土含水率的智能识别方法。首先，通过搭建室内实验平台采集间隔等级为2%的7种不同含水率下的图像信息，生成用于神经网络训练的数据集。然后，基于迁移学习思想建立了多种迁移卷积神经网络模型，并对比分析了不同模型的黄土含水率识别精度，通过混淆矩阵可视化验证模型的可靠性。结果表明：针对所建立的黄土含水率图像数据集，基于VGG19、ResNet101、DesNe201的深度迁移网络模型的测试准确率都在90%以下，并且在一定程度上出现了过拟合现象，如推广应用则会出现超过10%的误判现象；而基于Xception、MobileNet、NASNetMobile的轻量化迁移网络模型在训练后泛化能力较好，测试准确率都达到了90%以上，其中Xception迁移网络模型的识别精度最高，达到了94.6%。搭建的轻量化迁移网络模型识别精度高、计算速度快，可为开发黄土地质信息原位探测机器人的视觉系统提供算法支持。
黄土含水率深层原位精准探测是揭示黄土重大工程灾变机理及灾害预警的有效手段，基于卷积神经网络提出了一种原位孔洞探测黄土含水率的智能识别方法。首先，通过搭建室内实验平台采集间隔等级为2%的7种不同含水率下的图像信息，生成用于神经网络训练的数据集。然后，基于迁移学习思想建立了多种迁移卷积神经网络模型，并对比分析了不同模型的黄土含水率识别精度，通过混淆矩阵可视化验证模型的可靠性。结果表明：针对所建立的黄土含水率图像数据集，基于VGG19、ResNet101、DesNe201的深度迁移网络模型的测试准确率都在90%以下，并且在一定程度上出现了过拟合现象，如推广应用则会出现超过10%的误判现象；而基于Xception、MobileNet、NASNetMobile的轻量化迁移网络模型在训练后泛化能力较好，测试准确率都达到了90%以上，其中Xception迁移网络模型的识别精度最高，达到了94.6%。搭建的轻量化迁移网络模型识别精度高、计算速度快，可为开发黄土地质信息原位探测机器人的视觉系统提供算法支持。
2023, 31(1): 32-42.
为研究膨胀性红黏土胀缩及崩解特性，开展了不同初始含水率下红黏土的胀缩和崩解试验，利用视频照片与扫描电子显微镜(SEM)从细微观角度分析了产生崩解差异性的原因。本文以甘肃庆阳的某高速铁路隧道红黏土为例，以5%为含水率变化梯度，研究了3%、8%、13%、18%含水率下弱膨胀性红黏土的胀缩、崩解变化及其微观机制与分维特性。结果表明：膨胀总率与含水率呈分段函数关系，含水率在11.6%时胀缩变化最小；含水率越低其崩解时间越早且速度较快，崩解裂隙度随浸水时间具有快速增长、缓慢增长、趋于稳定的规律，3%含水率时裂隙度最高可达4.6，而最大裂隙宽度则随着浸泡时间呈现先增大后减小的趋势；低含水率下较分散的凝聚体单元和较高含量的微孔隙是导致宏观结构破裂的主要原因，孔隙分形维数与含水率成二次函数正相关关系，分形维数越低其结构破裂越快、泥化程度越高，崩解也更完全。
为研究膨胀性红黏土胀缩及崩解特性，开展了不同初始含水率下红黏土的胀缩和崩解试验，利用视频照片与扫描电子显微镜(SEM)从细微观角度分析了产生崩解差异性的原因。本文以甘肃庆阳的某高速铁路隧道红黏土为例，以5%为含水率变化梯度，研究了3%、8%、13%、18%含水率下弱膨胀性红黏土的胀缩、崩解变化及其微观机制与分维特性。结果表明：膨胀总率与含水率呈分段函数关系，含水率在11.6%时胀缩变化最小；含水率越低其崩解时间越早且速度较快，崩解裂隙度随浸水时间具有快速增长、缓慢增长、趋于稳定的规律，3%含水率时裂隙度最高可达4.6，而最大裂隙宽度则随着浸泡时间呈现先增大后减小的趋势；低含水率下较分散的凝聚体单元和较高含量的微孔隙是导致宏观结构破裂的主要原因，孔隙分形维数与含水率成二次函数正相关关系，分形维数越低其结构破裂越快、泥化程度越高，崩解也更完全。
2023, 31(1): 43-50.
大量试验表明饱和土样经历脱湿过程进入吸湿阶段后，在高饱和度区域，残余气体会以封闭气泡的形式分布在土样孔隙中，此时土样呈现较大的压缩性，当吸湿过程结束基质吸力再为0kPa时，土样并不会达到完全饱和状态。韦昌富等(2008) 提出的非饱和土的本构模型没有考虑残余含气量的影响，认为土样在吸湿过程后仍能达到完全饱和状态，这与实际情况有一定偏差。为了更精确地模拟真实情况，基于考虑不同残余含气量的毛细滞回内变量理论和忽视残余含气量影响的非饱和土的水力耦合本构模型，提出了考虑不同残余含气量影响的非饱和土的修正本构模型。通过和实测数据的比较，修正模型可以较好地模拟任意干湿路径下的非饱和土力学特性。
大量试验表明饱和土样经历脱湿过程进入吸湿阶段后，在高饱和度区域，残余气体会以封闭气泡的形式分布在土样孔隙中，此时土样呈现较大的压缩性，当吸湿过程结束基质吸力再为0kPa时，土样并不会达到完全饱和状态。韦昌富等(2008) 提出的非饱和土的本构模型没有考虑残余含气量的影响，认为土样在吸湿过程后仍能达到完全饱和状态，这与实际情况有一定偏差。为了更精确地模拟真实情况，基于考虑不同残余含气量的毛细滞回内变量理论和忽视残余含气量影响的非饱和土的水力耦合本构模型，提出了考虑不同残余含气量影响的非饱和土的修正本构模型。通过和实测数据的比较，修正模型可以较好地模拟任意干湿路径下的非饱和土力学特性。
2023, 31(1): 51-59.
以吉林乾安地区土样为研究对象，通过对经历不同冻融循环次数的原始土样及改性后土样进行分散性测试和电镜扫描试验，利用MATLAB图像处理软件、CIAS裂隙定量分析程序对土样裂隙进行定量处理，探究循环冻融作用下土体分散性的变化规律与土体裂隙参数之间的关系及其微观机理。结果表明：(1)未经明矾处理的土样分散性随冻融循环次数的增加而增加，经明矾处理的改性土样在有限次(20次)冻融循环条件下分散性不发生变化；(2)冻融循环作用下结构单元体破碎，使土样中细粒含量增加从而使土体分散性增强，同时新形成的裂隙将土体切割成大小不一形状各异的块体，进而加剧了土体的分散性；(3)裂隙参数中，裂隙分形维数与土体分散性等级值相关性较好，裂隙率次之；(4)明矾中的铝离子替代了土颗粒表面的钠离子，增大了土颗粒之间的吸引力，从而降低了土体的分散性，且试样分散性受冻融循环条件的影响较小，因此明矾可作为一种良好的改性剂用于治理季冻区分散性土。
以吉林乾安地区土样为研究对象，通过对经历不同冻融循环次数的原始土样及改性后土样进行分散性测试和电镜扫描试验，利用MATLAB图像处理软件、CIAS裂隙定量分析程序对土样裂隙进行定量处理，探究循环冻融作用下土体分散性的变化规律与土体裂隙参数之间的关系及其微观机理。结果表明：(1)未经明矾处理的土样分散性随冻融循环次数的增加而增加，经明矾处理的改性土样在有限次(20次)冻融循环条件下分散性不发生变化；(2)冻融循环作用下结构单元体破碎，使土样中细粒含量增加从而使土体分散性增强，同时新形成的裂隙将土体切割成大小不一形状各异的块体，进而加剧了土体的分散性；(3)裂隙参数中，裂隙分形维数与土体分散性等级值相关性较好，裂隙率次之；(4)明矾中的铝离子替代了土颗粒表面的钠离子，增大了土颗粒之间的吸引力，从而降低了土体的分散性，且试样分散性受冻融循环条件的影响较小，因此明矾可作为一种良好的改性剂用于治理季冻区分散性土。
2023, 31(1): 60-67.
主动加热光纤法(AHFO)可实现土体原位含水率的分布式测量，但受场地复杂环境的影响，现有含水率计算模型解译获得的测试结果容易发生较大误差。本文在试验研究的基础上，探究了土体干密度对AHFO法含水率计算的影响，并将支持向量回归(SVR)算法引入含水率的计算模型中，与传统计算模型进行了对比。研究结果表明：土体干密度是影响含水率计算模型精度的重要因素，干密度波动越大则传统计算模型的计算误差也越大，土体较高含水率下会降低计算模型的敏感性；与传统的含水率计算模型相比，考虑干密度影响的径向基核支持向量回归方法具有更高的计算精度，建议在含水率AHFO法的测试中推广应用。
主动加热光纤法(AHFO)可实现土体原位含水率的分布式测量，但受场地复杂环境的影响，现有含水率计算模型解译获得的测试结果容易发生较大误差。本文在试验研究的基础上，探究了土体干密度对AHFO法含水率计算的影响，并将支持向量回归(SVR)算法引入含水率的计算模型中，与传统计算模型进行了对比。研究结果表明：土体干密度是影响含水率计算模型精度的重要因素，干密度波动越大则传统计算模型的计算误差也越大，土体较高含水率下会降低计算模型的敏感性；与传统的含水率计算模型相比，考虑干密度影响的径向基核支持向量回归方法具有更高的计算精度，建议在含水率AHFO法的测试中推广应用。
2023, 31(1): 68-77.
在地面沉降过程中含水砂层的蠕变量不可忽视。本文以石英砂为试验材料，研究颗粒粒径、级配及形状对砂土蠕变特性的影响，并从细观角度定性和定量分析其蠕变机制，建立与宏观变形的联系。结果表明：砂土的蠕变过程分为稳定蠕变、减速蠕变和衰减蠕变3个阶段，砂土的粒径、级配及颗粒形状对蠕变特性产生影响：粒径越大，级配越好，颗粒形状越复杂，则任意时刻的蠕变速率越大，最终蠕变应变也越大。砂土细观参数可较好地反映其宏观蠕变特性，砂土的最终蠕变应变越大时，颗粒破碎程度越高，颗粒最终平均形状系数越大，孔隙率变化越大，最终面积概率分布指数也越大。在此基础上，引入砂土蠕变潜力评价指数(Icp)，提出了利用砂土颗粒与孔隙特征评价地面沉降中不同砂土层蠕变潜力的方法。
在地面沉降过程中含水砂层的蠕变量不可忽视。本文以石英砂为试验材料，研究颗粒粒径、级配及形状对砂土蠕变特性的影响，并从细观角度定性和定量分析其蠕变机制，建立与宏观变形的联系。结果表明：砂土的蠕变过程分为稳定蠕变、减速蠕变和衰减蠕变3个阶段，砂土的粒径、级配及颗粒形状对蠕变特性产生影响：粒径越大，级配越好，颗粒形状越复杂，则任意时刻的蠕变速率越大，最终蠕变应变也越大。砂土细观参数可较好地反映其宏观蠕变特性，砂土的最终蠕变应变越大时，颗粒破碎程度越高，颗粒最终平均形状系数越大，孔隙率变化越大，最终面积概率分布指数也越大。在此基础上，引入砂土蠕变潜力评价指数(Icp)，提出了利用砂土颗粒与孔隙特征评价地面沉降中不同砂土层蠕变潜力的方法。
2023, 31(1): 78-89.
坝前淤泥面加坝中淤泥坝基和新填筑坝体的接触界面是整个加坝体的薄弱部位，为了进一步探究不同工况下接触界面渐进剪切破坏特性，以宁夏南部山区西吉县南川水库坝前淤泥面加坝工程为研究对象，在改进常规应变式直剪仪的基础上，利用电镜扫描技术，通过控制剪切位移增量的方式对接触界面渐进剪切进行了微观试验研究，并且基于逐步回归分析法获得了影响接触界面强度参数的微结构显著性变量，建立了反映两者关联性的回归方程，研究表明：不同压实状态的淤泥土造成的界面颗粒胶结和结构的改变，是影响界面抗剪强度增加的主要原因，存在一个界面“最优黏结”状态；随着剪切位移增加，界面土颗粒从独立分布的单粒结构的接触形式，逐渐发育成以面-面、边-面接触定向排列的薄片状结构，最终形成不易压缩的块状粒团结构；界面孔隙微结构参数变化规律与宏观黏聚力、内摩擦角变化具有相关性。研究结果可以为坝前淤泥面加坝工程的设计与施工提供参考依据。
坝前淤泥面加坝中淤泥坝基和新填筑坝体的接触界面是整个加坝体的薄弱部位，为了进一步探究不同工况下接触界面渐进剪切破坏特性，以宁夏南部山区西吉县南川水库坝前淤泥面加坝工程为研究对象，在改进常规应变式直剪仪的基础上，利用电镜扫描技术，通过控制剪切位移增量的方式对接触界面渐进剪切进行了微观试验研究，并且基于逐步回归分析法获得了影响接触界面强度参数的微结构显著性变量，建立了反映两者关联性的回归方程，研究表明：不同压实状态的淤泥土造成的界面颗粒胶结和结构的改变，是影响界面抗剪强度增加的主要原因，存在一个界面“最优黏结”状态；随着剪切位移增加，界面土颗粒从独立分布的单粒结构的接触形式，逐渐发育成以面-面、边-面接触定向排列的薄片状结构，最终形成不易压缩的块状粒团结构；界面孔隙微结构参数变化规律与宏观黏聚力、内摩擦角变化具有相关性。研究结果可以为坝前淤泥面加坝工程的设计与施工提供参考依据。
2023, 31(1): 90-101.
采用变水头渗透试验对蒸馏水与不同浓度的NaCl、CaCl2溶液下石英粉-膨润土混合土的渗透系数进行了测定，为探讨盐溶液及膨润土含量对混合物渗透系数的影响作用机理，使用核磁共振试验(MRI)、环境扫描电镜(ESEM)对混合物在不同盐度溶液下的孔隙分布特征进行分析。结果表明：在盐溶液作用下，石英粉-膨润土混合土的渗透系数明显增加，其孔隙分布也具有明显的差异。推断盐溶液对渗透系数的影响是由于混合土的孔隙变化引起的。最后利用黏粒孔隙比(eb)的概念，建立了一种考虑盐溶液作用下石英粉-膨润土混合土渗透系数的表征公式，与已有预测公式相比，新建表征公式能够较好地预测盐溶液作用下石英粉-膨润土混合土的渗透系数。
采用变水头渗透试验对蒸馏水与不同浓度的NaCl、CaCl2溶液下石英粉-膨润土混合土的渗透系数进行了测定，为探讨盐溶液及膨润土含量对混合物渗透系数的影响作用机理，使用核磁共振试验(MRI)、环境扫描电镜(ESEM)对混合物在不同盐度溶液下的孔隙分布特征进行分析。结果表明：在盐溶液作用下，石英粉-膨润土混合土的渗透系数明显增加，其孔隙分布也具有明显的差异。推断盐溶液对渗透系数的影响是由于混合土的孔隙变化引起的。最后利用黏粒孔隙比(eb)的概念，建立了一种考虑盐溶液作用下石英粉-膨润土混合土渗透系数的表征公式，与已有预测公式相比，新建表征公式能够较好地预测盐溶液作用下石英粉-膨润土混合土的渗透系数。
2023, 31(1): 102-112.
为研究石膏激发的水泥-矿渣-粉煤灰固化淤泥的力学强度与水分转化过程的演变规律，从本质上揭示水泥-矿渣-粉煤灰对淤泥的固化机理，通过无侧限抗压强度、抗剪强度试验探究水泥/矿渣/粉煤灰配比、固化剂掺量、养护龄期对固化淤泥土强度的影响，结合核磁共振弛豫分析(NMR)、矿物成分分析(XRD)、微观结构分析(SEM)探究结合水量、水化物种类、微观形貌随养护龄期的变化规律，并建立无侧限抗压强度qu、抗剪强度参数c、tan φ与结合水量Cw的函数关系。结果表明：14 d龄期内较高水泥配比(20%)的固化土强度显著高于低水泥配比(5%)固化土，其早强效应归功于水化物的大量生成，结合水量大幅提高，14 d龄期后5%水泥配比固化土强度增长迅速并超过20%水泥配比固化土强度。从宏观力学强度看，较高水泥配比(20%)固化土qu、c、tan φ均与龄期对数lg t呈线性增长关系，低水泥配比(5%)固化土则呈幂型函数关系；从微观水分转化角度分析，高低水泥配比固化土的结合水量与抗压强度、抗剪强度参数的函数关系相同，即qu-Cw、tan φ-Cw呈幂型函数增长，c-Cw存在线性关系。固化土力学强度不仅与水化物中的结合水量有关，还与水化物的结构有关，絮凝状水化物C-A-S-H逐渐形成空间网状结构，使土体结构密实，孔隙减小。
为研究石膏激发的水泥-矿渣-粉煤灰固化淤泥的力学强度与水分转化过程的演变规律，从本质上揭示水泥-矿渣-粉煤灰对淤泥的固化机理，通过无侧限抗压强度、抗剪强度试验探究水泥/矿渣/粉煤灰配比、固化剂掺量、养护龄期对固化淤泥土强度的影响，结合核磁共振弛豫分析(NMR)、矿物成分分析(XRD)、微观结构分析(SEM)探究结合水量、水化物种类、微观形貌随养护龄期的变化规律，并建立无侧限抗压强度qu、抗剪强度参数c、tan φ与结合水量Cw的函数关系。结果表明：14 d龄期内较高水泥配比(20%)的固化土强度显著高于低水泥配比(5%)固化土，其早强效应归功于水化物的大量生成，结合水量大幅提高，14 d龄期后5%水泥配比固化土强度增长迅速并超过20%水泥配比固化土强度。从宏观力学强度看，较高水泥配比(20%)固化土qu、c、tan φ均与龄期对数lg t呈线性增长关系，低水泥配比(5%)固化土则呈幂型函数关系；从微观水分转化角度分析，高低水泥配比固化土的结合水量与抗压强度、抗剪强度参数的函数关系相同，即qu-Cw、tan φ-Cw呈幂型函数增长，c-Cw存在线性关系。固化土力学强度不仅与水化物中的结合水量有关，还与水化物的结构有关，絮凝状水化物C-A-S-H逐渐形成空间网状结构，使土体结构密实，孔隙减小。
2023, 31(1): 113-123.
MICP技术可以通过生成的碳酸钙将松散土颗粒胶结为具有一定强度的结石体，而碳酸钙的形貌、尺寸、晶型等均会直接影响到碳酸钙的自身性能及其在土体中的填充、胶结作用效果，继而影响固化土体的力学性能。在MICP加固不良土体相关研究的基础上，将从南方湿热地区土壤中分离得到的产脲酶细菌的突变株YB7应用至4种土的MICP室内灌浆试验，并结合扫描电子显微镜、能谱仪对比分析了各试样中碳酸钙的结晶现象，最后对突变菌YB7的灌浆试样开展直剪及单轴压缩试验，结合宏观力学特性与碳酸钙的细观生长特征分析，系统研究了该细菌加固土体的作用效应。结果表明：南方湿热区新型产脲酶菌加固不良土体具有可行性，但土体结构会对碳酸钙的生成情况造成影响，颗粒级配、矿物形貌适宜的土体中碳酸钙的生成效果更好，相应灌浆试样的胶结效果也更好。试样的力学性能受土的结构、碳酸钙的生长情况以及碳酸钙与土颗粒间的胶结效果共同影响。研究成果可为该技术的进一步推广应用提供研究基础。
MICP技术可以通过生成的碳酸钙将松散土颗粒胶结为具有一定强度的结石体，而碳酸钙的形貌、尺寸、晶型等均会直接影响到碳酸钙的自身性能及其在土体中的填充、胶结作用效果，继而影响固化土体的力学性能。在MICP加固不良土体相关研究的基础上，将从南方湿热地区土壤中分离得到的产脲酶细菌的突变株YB7应用至4种土的MICP室内灌浆试验，并结合扫描电子显微镜、能谱仪对比分析了各试样中碳酸钙的结晶现象，最后对突变菌YB7的灌浆试样开展直剪及单轴压缩试验，结合宏观力学特性与碳酸钙的细观生长特征分析，系统研究了该细菌加固土体的作用效应。结果表明：南方湿热区新型产脲酶菌加固不良土体具有可行性，但土体结构会对碳酸钙的生成情况造成影响，颗粒级配、矿物形貌适宜的土体中碳酸钙的生成效果更好，相应灌浆试样的胶结效果也更好。试样的力学性能受土的结构、碳酸钙的生长情况以及碳酸钙与土颗粒间的胶结效果共同影响。研究成果可为该技术的进一步推广应用提供研究基础。
2023, 31(1): 124-133.
直接将碱渣堆放或排入海中都会造成环境污染，将碱渣转化为可在工程中直接应用的土工材料，实现废物利用势在必行。本文通过正交试验，以7 d无侧限抗压强度为指标，选出滨海软土、碱渣、水泥、生石灰、粉煤灰和自制发泡剂等的最优配比，制成碱渣固化轻质土，并对其进行室内试验。结果表明，碱渣固化轻质土具有较强结构性，在养护龄期超过28 d后，无侧限抗压强度增长幅度减缓，可将28 d作为临界养护时间。利用环剪仪研究了碱渣轻质固化土的大变形力学特性，在静力载荷下，同一法向应力时，试样的峰值强度和残余强度随密度增大而增大，软化现象也越明显；同种密度时，随着法向应力的增大，峰值强度和残余强度都增大，但软化却越不明显。在动力载荷作用下，当最大法向应力大于土体结构屈服应力时，振幅、频率和振次对试样残余强度具有较大的影响。该研究为碱渣有效处理提供了参考，具有一定的工程应用价值。
直接将碱渣堆放或排入海中都会造成环境污染，将碱渣转化为可在工程中直接应用的土工材料，实现废物利用势在必行。本文通过正交试验，以7 d无侧限抗压强度为指标，选出滨海软土、碱渣、水泥、生石灰、粉煤灰和自制发泡剂等的最优配比，制成碱渣固化轻质土，并对其进行室内试验。结果表明，碱渣固化轻质土具有较强结构性，在养护龄期超过28 d后，无侧限抗压强度增长幅度减缓，可将28 d作为临界养护时间。利用环剪仪研究了碱渣轻质固化土的大变形力学特性，在静力载荷下，同一法向应力时，试样的峰值强度和残余强度随密度增大而增大，软化现象也越明显；同种密度时，随着法向应力的增大，峰值强度和残余强度都增大，但软化却越不明显。在动力载荷作用下，当最大法向应力大于土体结构屈服应力时，振幅、频率和振次对试样残余强度具有较大的影响。该研究为碱渣有效处理提供了参考，具有一定的工程应用价值。
2023, 31(1): 134-144.
崩塌、滑坡等自然灾害突发性强、时间跨度短，难以做到实时监测及快速的动力学过程分析。滑震信号监测技术较好地弥补这一缺陷。通过滑震信号的分析可快速获取崩塌、滑坡的基本特征，如规模、持续时间和动力学过程等。本文进行了碎屑流撞击地面的物理模型实验，通过分析实验过程所记录的滑震信号，研究了碎屑流初始条件、运动特征与滑震特征参数的相关关系。实验结果表明：(1)随着碎屑体体积的逐渐增大，监测信号的带宽逐渐减小；(2)随着碎屑体体积的逐渐增大，监测信号的峰值及持续时间、阿里亚斯强度和震动能量逐渐增大，相关性强；(3)碎屑体撞击的震动能与势能损失之比在3.09×10-2到7.2×10-1之间，且随着碎屑体体积的增大，震动能与势能损失之比逐渐增大。本文建立了滑震特征参数与碎屑流初始条件及运动学参数之间的关系，为山区崩滑灾害事件的监测与应急响应提供了一定的理论依据。
崩塌、滑坡等自然灾害突发性强、时间跨度短，难以做到实时监测及快速的动力学过程分析。滑震信号监测技术较好地弥补这一缺陷。通过滑震信号的分析可快速获取崩塌、滑坡的基本特征，如规模、持续时间和动力学过程等。本文进行了碎屑流撞击地面的物理模型实验，通过分析实验过程所记录的滑震信号，研究了碎屑流初始条件、运动特征与滑震特征参数的相关关系。实验结果表明：(1)随着碎屑体体积的逐渐增大，监测信号的带宽逐渐减小；(2)随着碎屑体体积的逐渐增大，监测信号的峰值及持续时间、阿里亚斯强度和震动能量逐渐增大，相关性强；(3)碎屑体撞击的震动能与势能损失之比在3.09×10-2到7.2×10-1之间，且随着碎屑体体积的增大，震动能与势能损失之比逐渐增大。本文建立了滑震特征参数与碎屑流初始条件及运动学参数之间的关系，为山区崩滑灾害事件的监测与应急响应提供了一定的理论依据。
2023, 31(1): 145-153.
2017年6月24日，四川省茂县新磨村发生的大型高速远程岩质滑坡，在约2 min的时间内，水平运动距离超过了2500 m。为了研究滑坡的高速启动机理，通过详细的现场地质调查，将滑坡的全程运动过程划分为高速启程、抛射“飞行”、高速铲刮和减速堆积4个阶段。基于物理模型试验，研究了新磨村滑坡的破坏失稳模式。试验过程中，监测得到的加速度数据显示，在锁固段岩体破裂瞬间，滑坡体受到了指向临空面方向的震动力，并由此产生了高达0.94g的瞬时加速度。模型试验结果表明，处于滑源区的锁固岩体，在破裂瞬间的弹性应变能释放，产生了强烈的震动效应，直接作用于滑坡体的瞬时震动力对滑坡的高速启程起到重要作用。计算表明，受到强烈震动的滑坡体，将以0.98g的瞬时加速度沿与水平面成15.5°的抛射角加速启程。采用Rockfall数值计算方法，模拟分析了滑坡体在不同启程速度下(0，10 20，30，40和50 m ·s-1)的高速运动特征，结果表明，当滑体的初始速度达到30 m ·s-1时，剧动失稳的滑体可以直接撞击到地面的铲刮区，由此估算出新磨村滑坡的主滑时间约为60 s，全程平均速度约为45 m ·s-1。
2017年6月24日，四川省茂县新磨村发生的大型高速远程岩质滑坡，在约2 min的时间内，水平运动距离超过了2500 m。为了研究滑坡的高速启动机理，通过详细的现场地质调查，将滑坡的全程运动过程划分为高速启程、抛射“飞行”、高速铲刮和减速堆积4个阶段。基于物理模型试验，研究了新磨村滑坡的破坏失稳模式。试验过程中，监测得到的加速度数据显示，在锁固段岩体破裂瞬间，滑坡体受到了指向临空面方向的震动力，并由此产生了高达0.94g的瞬时加速度。模型试验结果表明，处于滑源区的锁固岩体，在破裂瞬间的弹性应变能释放，产生了强烈的震动效应，直接作用于滑坡体的瞬时震动力对滑坡的高速启程起到重要作用。计算表明，受到强烈震动的滑坡体，将以0.98g的瞬时加速度沿与水平面成15.5°的抛射角加速启程。采用Rockfall数值计算方法，模拟分析了滑坡体在不同启程速度下(0，10 20，30，40和50 m ·s-1)的高速运动特征，结果表明，当滑体的初始速度达到30 m ·s-1时，剧动失稳的滑体可以直接撞击到地面的铲刮区，由此估算出新磨村滑坡的主滑时间约为60 s，全程平均速度约为45 m ·s-1。
2023, 31(1): 154-164.
2017年四川省茂县新磨村滑坡的启动具有明显的“锁固段”效应。在现场调查基础上，采用高强度脆性材料制作斜坡模型，开展物理模拟试验，重现滑坡变形破坏过程，分析新磨村后山高位顺层滑坡在反倾节理和潜在滑移破裂面控制下的启动机制，结合“锁固段”岩体变形破坏特征、变形监测数据和声发射信号，研究滑坡临滑前兆。试验发现：受上部滑体推挤，滑源区前部“锁固段”岩体沿反倾节理鼓胀剪出，在坡表形成鼓胀裂缝，在斜坡内部形成顺坡向拉裂面，两组破裂面组合形成阶梯状破坏面，构成“锁固段”岩体破坏边界条件。斜坡在上部滑移块体推挤下，中部形成向临空面高速启动的弹射块体，并带动下部倾倒块体向坡外运动，滑坡启动。故对于此类滑坡，可将沿反倾节理剪出形成的鼓胀裂缝视为宏观临滑前兆；同时在“锁固段”屈服阶段，坡表与坡顶的位移比值随时间先快速增长、后平缓，表征滑面逐渐贯通，滑坡各部位变形逐渐趋于协同，滑坡即将失稳。该比值时序曲线的斜率趋近于零可视为此类滑坡的临滑前兆。研究结论对发育反倾节理的顺层边坡失稳预警有理论和实践意义。
2017年四川省茂县新磨村滑坡的启动具有明显的“锁固段”效应。在现场调查基础上，采用高强度脆性材料制作斜坡模型，开展物理模拟试验，重现滑坡变形破坏过程，分析新磨村后山高位顺层滑坡在反倾节理和潜在滑移破裂面控制下的启动机制，结合“锁固段”岩体变形破坏特征、变形监测数据和声发射信号，研究滑坡临滑前兆。试验发现：受上部滑体推挤，滑源区前部“锁固段”岩体沿反倾节理鼓胀剪出，在坡表形成鼓胀裂缝，在斜坡内部形成顺坡向拉裂面，两组破裂面组合形成阶梯状破坏面，构成“锁固段”岩体破坏边界条件。斜坡在上部滑移块体推挤下，中部形成向临空面高速启动的弹射块体，并带动下部倾倒块体向坡外运动，滑坡启动。故对于此类滑坡，可将沿反倾节理剪出形成的鼓胀裂缝视为宏观临滑前兆；同时在“锁固段”屈服阶段，坡表与坡顶的位移比值随时间先快速增长、后平缓，表征滑面逐渐贯通，滑坡各部位变形逐渐趋于协同，滑坡即将失稳。该比值时序曲线的斜率趋近于零可视为此类滑坡的临滑前兆。研究结论对发育反倾节理的顺层边坡失稳预警有理论和实践意义。
2023, 31(1): 165-175.
滑坡灾害易发性研究对地质灾害风险管理及减灾防灾有着重要的现实意义。目前，多模型耦合的评价方法在国内外应用较为广泛，但将证据权与其他方法相结合用于滑坡易发性评价的研究却较少。鉴于此，本文以浙江省永嘉县为例进行滑坡易发性评价，选取高程等9个因素作为滑坡易发性的评价因子。利用证据权模型计算得到的证据权对比度与分级栅格比、滑坡栅格比进行比较，实现各评价因子状态分级处理；再运用Logistic回归模型算得各评价因子的权重。综合两种模型确定的状态分级权重和评价因子权重，基于GIS的栅格运算功能得到各评价单元的滑坡发生概率，实现研究区滑坡易发性分级区划。研究结果表明，证据权与Logistic回归耦合模型的评价结果的合理性与精确度均优于两种单一模型；且极高易发区和高易发区主要分布在水系延展区、断层密集区、岩组软弱区。研究结果对滑坡灾害风险管理及城市防灾规划具有一定的参考价值。
滑坡灾害易发性研究对地质灾害风险管理及减灾防灾有着重要的现实意义。目前，多模型耦合的评价方法在国内外应用较为广泛，但将证据权与其他方法相结合用于滑坡易发性评价的研究却较少。鉴于此，本文以浙江省永嘉县为例进行滑坡易发性评价，选取高程等9个因素作为滑坡易发性的评价因子。利用证据权模型计算得到的证据权对比度与分级栅格比、滑坡栅格比进行比较，实现各评价因子状态分级处理；再运用Logistic回归模型算得各评价因子的权重。综合两种模型确定的状态分级权重和评价因子权重，基于GIS的栅格运算功能得到各评价单元的滑坡发生概率，实现研究区滑坡易发性分级区划。研究结果表明，证据权与Logistic回归耦合模型的评价结果的合理性与精确度均优于两种单一模型；且极高易发区和高易发区主要分布在水系延展区、断层密集区、岩组软弱区。研究结果对滑坡灾害风险管理及城市防灾规划具有一定的参考价值。
2023, 31(1): 176-187.
滑坡是地震触发最常见和最严重的次生灾害，会造成巨大的财产损失，甚至是人员伤亡。因此，地震作用下，边坡的稳定性分析及加固措施的有效性成为工程地质领域重要研究课题之一。本文以巧家县白泥沟滑坡为例，依托二维有限差分程序FLAC，模拟滑坡在不同支护结构下的加固效果。该滑坡属于巨型厚层基岩滑坡，下滑力巨大，因此采用双排抗滑桩、锚索抗滑桩和锚索及连续桩键结构3种支护方式。结果表明：双排抗滑桩能分担坡体下滑力，但抗滑桩所承受的下滑力依旧较大，导致桩身顶端出现推动周围土体下滑的现象；锚索抗滑桩和锚索支护能提供较大的抗滑力，减小边坡的下滑趋势，锚索中施加预应力能有效抑制桩顶位移，提高桩身承载能力；连续桩键结构的内力分配合理，具有较好的整体性，这种整体性能明显提高抗滑能力。3种支护结构中，连续桩键结构对边坡加固效果最好。
滑坡是地震触发最常见和最严重的次生灾害，会造成巨大的财产损失，甚至是人员伤亡。因此，地震作用下，边坡的稳定性分析及加固措施的有效性成为工程地质领域重要研究课题之一。本文以巧家县白泥沟滑坡为例，依托二维有限差分程序FLAC，模拟滑坡在不同支护结构下的加固效果。该滑坡属于巨型厚层基岩滑坡，下滑力巨大，因此采用双排抗滑桩、锚索抗滑桩和锚索及连续桩键结构3种支护方式。结果表明：双排抗滑桩能分担坡体下滑力，但抗滑桩所承受的下滑力依旧较大，导致桩身顶端出现推动周围土体下滑的现象；锚索抗滑桩和锚索支护能提供较大的抗滑力，减小边坡的下滑趋势，锚索中施加预应力能有效抑制桩顶位移，提高桩身承载能力；连续桩键结构的内力分配合理，具有较好的整体性，这种整体性能明显提高抗滑能力。3种支护结构中，连续桩键结构对边坡加固效果最好。
2023, 31(1): 188-198.
贵州省内多山地，由于喀斯特地貌特点，崩塌、滑坡等地质灾害发生频繁，是我国地质灾害最严重的省份之一。思南县徐家大塝崩塌历史上曾发生过多次崩塌，现存的危岩体规模大，严重威胁着徐家大塝居民的生命财产安全，开展相应的危险性评估具有紧迫性和必要性。本文通过无人机Lidar技术获取徐家大塝崩塌剔除植被的高精度DEM，并通过三维实景建模技术构建三维地形模型，考虑了落石从两个临空面崩落的情况，选取0.3 m、1.5 m和2.5m 3种典型粒径落石进行随机性数值仿真模拟，获得了3种粒径落石的运动轨迹和动力学特征。选取落石的能量、频率、加速度和弹跳高度4种评价因子对徐家大塝崩塌的危险性进行综合评价。利用熵权法计算各评价因子的权重，基于ArcGIS软件采用空间栅格分析技术将徐家大塝崩塌危险范围划分为4个等级：极高危险区、高危险区、中危险区和低危险区。本文所采用的研究思路和技术方法可为其他单体崩塌灾害危险性评价及范围划分提供参考。
贵州省内多山地，由于喀斯特地貌特点，崩塌、滑坡等地质灾害发生频繁，是我国地质灾害最严重的省份之一。思南县徐家大塝崩塌历史上曾发生过多次崩塌，现存的危岩体规模大，严重威胁着徐家大塝居民的生命财产安全，开展相应的危险性评估具有紧迫性和必要性。本文通过无人机Lidar技术获取徐家大塝崩塌剔除植被的高精度DEM，并通过三维实景建模技术构建三维地形模型，考虑了落石从两个临空面崩落的情况，选取0.3 m、1.5 m和2.5m 3种典型粒径落石进行随机性数值仿真模拟，获得了3种粒径落石的运动轨迹和动力学特征。选取落石的能量、频率、加速度和弹跳高度4种评价因子对徐家大塝崩塌的危险性进行综合评价。利用熵权法计算各评价因子的权重，基于ArcGIS软件采用空间栅格分析技术将徐家大塝崩塌危险范围划分为4个等级：极高危险区、高危险区、中危险区和低危险区。本文所采用的研究思路和技术方法可为其他单体崩塌灾害危险性评价及范围划分提供参考。
2023, 31(1): 199-206.
落石是一种严重的山区地质灾害，而棚洞作为主要防护落石的工程措施之一，研究落石冲击下棚洞结构动力响应特征具有重要的现实意义。以经典Hertz理论为基础，假设落石为球形刚性体，棚洞结构为梁结构，建立落石冲击力学模型，理论推导得到不同尺寸落石以不同速度冲击不同厚度砂土垫层材料下棚洞板的最大冲击力计算公式，并得出不同工况下棚洞板被冲切破坏时落石的极限冲切速度，结果表明：总体上，落石对棚洞板的冲击力随垫层厚度增加而减小，但垫层厚度不能无限增加，过厚的垫层自重较大，使棚洞板受力较大，垫层材料厚度在0.5~1.5 m厚之间较为合理；落石尺寸和冲击速度越大，棚洞板受力越大，有限厚度的垫层材料只能承受一定限度的冲击能量，当冲击能量超过垫层材料的极限承受强度时，垫层不再耗散能量；分析棚洞板冲切破坏条件可知，无垫层时，很小的落石冲击速度使棚洞发生破坏，可见，合理的垫层厚度对防治落石具有重要意义。
落石是一种严重的山区地质灾害，而棚洞作为主要防护落石的工程措施之一，研究落石冲击下棚洞结构动力响应特征具有重要的现实意义。以经典Hertz理论为基础，假设落石为球形刚性体，棚洞结构为梁结构，建立落石冲击力学模型，理论推导得到不同尺寸落石以不同速度冲击不同厚度砂土垫层材料下棚洞板的最大冲击力计算公式，并得出不同工况下棚洞板被冲切破坏时落石的极限冲切速度，结果表明：总体上，落石对棚洞板的冲击力随垫层厚度增加而减小，但垫层厚度不能无限增加，过厚的垫层自重较大，使棚洞板受力较大，垫层材料厚度在0.5~1.5 m厚之间较为合理；落石尺寸和冲击速度越大，棚洞板受力越大，有限厚度的垫层材料只能承受一定限度的冲击能量，当冲击能量超过垫层材料的极限承受强度时，垫层不再耗散能量；分析棚洞板冲切破坏条件可知，无垫层时，很小的落石冲击速度使棚洞发生破坏，可见，合理的垫层厚度对防治落石具有重要意义。
2023, 31(1): 207-216.
针对传统地质灾害调查手段难以有效识别高位远程、高植被覆盖下地质灾害隐患问题，本文研究采用InSAR、机载LiDAR、无人机光学遥感等技术，系统开展了九寨沟地震区域地质灾害隐患早期识别工作。通过SAR数据处理、激光点云数据处理、无人机影像处理等过程，构建了一套集成纹理特征、形变特征、形态特征的地质灾害隐患识别遥感解译图谱。通过综合应用多源遥感技术，完成了九寨沟核心景区230 km2范围内的地质灾害隐患早期识别任务，突破了以往地质灾害灾害调查灾害隐患看不见、看不清、看不准的难题，提高了该区域地质灾害隐患识别的成功率。研究表明，综合应用InSAR、机载LiDAR、无人机遥感等探测技术可以有效提高艰险复杂山地环境地质灾害隐患的识别率，可以为地质灾害隐患早期识别提供技术支撑。
针对传统地质灾害调查手段难以有效识别高位远程、高植被覆盖下地质灾害隐患问题，本文研究采用InSAR、机载LiDAR、无人机光学遥感等技术，系统开展了九寨沟地震区域地质灾害隐患早期识别工作。通过SAR数据处理、激光点云数据处理、无人机影像处理等过程，构建了一套集成纹理特征、形变特征、形态特征的地质灾害隐患识别遥感解译图谱。通过综合应用多源遥感技术，完成了九寨沟核心景区230 km2范围内的地质灾害隐患早期识别任务，突破了以往地质灾害灾害调查灾害隐患看不见、看不清、看不准的难题，提高了该区域地质灾害隐患识别的成功率。研究表明，综合应用InSAR、机载LiDAR、无人机遥感等探测技术可以有效提高艰险复杂山地环境地质灾害隐患的识别率，可以为地质灾害隐患早期识别提供技术支撑。
2023, 31(1): 217-227.
以陡倾顺层岩质边坡为研究对象，采用振动台模型试验与FLAC3D数值模拟方法，对强震作用下陡倾顺层岩质边坡的动力响应规律和变形破坏模式进行了研究。研究结果表明：陡倾顺层岩质边坡在坡表及坡内竖直方向的加速度响应均表现出高程放大效应，而水平方向上的加速度响应则表现为趋表效应；输入波类型对边坡模型加速度响应有显著影响，正弦波作用下的加速度响应明显强于天然地震波；加速度放大系数随地震波振幅的增大，呈现先增大后减小的变化规律；地震波加载持续时间对陡倾顺层岩质边坡加速度响应的影响较小。对模型试验和数值模拟中边坡变形破坏特征的分析，得到陡倾顺层岩质边坡在强震作用下的破坏模式为：地震诱发-坡表岩层出露处岩块松弛张裂-坡肩岩层处拉裂张开-坡面中部出现剪切裂缝-裂缝逐渐贯通-发生多级高位滑坡。
以陡倾顺层岩质边坡为研究对象，采用振动台模型试验与FLAC3D数值模拟方法，对强震作用下陡倾顺层岩质边坡的动力响应规律和变形破坏模式进行了研究。研究结果表明：陡倾顺层岩质边坡在坡表及坡内竖直方向的加速度响应均表现出高程放大效应，而水平方向上的加速度响应则表现为趋表效应；输入波类型对边坡模型加速度响应有显著影响，正弦波作用下的加速度响应明显强于天然地震波；加速度放大系数随地震波振幅的增大，呈现先增大后减小的变化规律；地震波加载持续时间对陡倾顺层岩质边坡加速度响应的影响较小。对模型试验和数值模拟中边坡变形破坏特征的分析，得到陡倾顺层岩质边坡在强震作用下的破坏模式为：地震诱发-坡表岩层出露处岩块松弛张裂-坡肩岩层处拉裂张开-坡面中部出现剪切裂缝-裂缝逐渐贯通-发生多级高位滑坡。
2023, 31(1): 228-239.
我国“红层”分布广泛，“红层”成分复杂和结构特殊，极易诱发地质灾害。以淮北矿区信湖煤矿82采区为研究区，通过室内试验，从矿物成分、微观结构、物理力学特性和水理特性4个方面研究了淮北古近系“红层”工程地质特性，基于古近系“红层”工程地质特性，结合层次分析法，建立了“红层”潜在诱发灾害工程地质模型，提出了9个指标作为“红层”潜在诱发灾害的主要地质因素，对信湖煤矿82采区“红层”诱发矿井地质灾害进行了不良工程地质分区评价。研究结果表明：古近系“红层”以泥岩为主，抗压强度低，微观结构较差，稳定性差，含大量的亲水矿物，具有较强的亲水膨胀和崩解性。整体上，82采区范围内古近系“红层”覆岩结构相对稳定，“红层”诱发矿井地质灾害隐患易发生程度从西北至东南逐渐增加，其中：南部及东南部和采区范围内断层附近灾害隐患最强，西部局部地区较安全，中部及北部大部区域内较危险。
我国“红层”分布广泛，“红层”成分复杂和结构特殊，极易诱发地质灾害。以淮北矿区信湖煤矿82采区为研究区，通过室内试验，从矿物成分、微观结构、物理力学特性和水理特性4个方面研究了淮北古近系“红层”工程地质特性，基于古近系“红层”工程地质特性，结合层次分析法，建立了“红层”潜在诱发灾害工程地质模型，提出了9个指标作为“红层”潜在诱发灾害的主要地质因素，对信湖煤矿82采区“红层”诱发矿井地质灾害进行了不良工程地质分区评价。研究结果表明：古近系“红层”以泥岩为主，抗压强度低，微观结构较差，稳定性差，含大量的亲水矿物，具有较强的亲水膨胀和崩解性。整体上，82采区范围内古近系“红层”覆岩结构相对稳定，“红层”诱发矿井地质灾害隐患易发生程度从西北至东南逐渐增加，其中：南部及东南部和采区范围内断层附近灾害隐患最强，西部局部地区较安全，中部及北部大部区域内较危险。
2023, 31(1): 240-247.
福建省岩溶塌陷地质灾害发育，其发育程度仅次于滑坡、崩塌地质灾害。为研究岩溶塌陷的演化过程，本文以福建省典型覆盖型岩溶塌陷为研究对象，现场采取了覆盖层土样，在自制的物理模型箱中布设光纤光栅应变传感器、孔隙水压力计、沉降计等监测仪器获取不同条件下覆盖层土体的应力-应变信息，分析了覆盖层土体的响应情况，研究了典型覆盖层岩溶塌陷的发展演化过程。研究结果表明：(1)第四系覆盖层孔隙水位升降作用下，土层的孔隙水压力值基本呈等幅变化，底层土体变形最弱，顶层土体变形最大，两者的应变差值最大可达5倍。水位升降对土洞周围土体的破坏较小，土洞尚未形成。(2)岩溶水水位反复升降的过程中，孔隙水压力的增减与渗流水位变化同步；同一水平面上越靠近溶洞的土体产生的应变越大，且土层越高，应变差值越大，顶层土体应变差值达2000με。土洞顶板变形在水动力作用与真空吸蚀作用下不断向上发展，当变形发展超过临界土洞高度40 cm时，形成地面塌陷。(3)典型覆盖型岩溶塌陷演化过程可划分为土洞发育-覆盖层内部塌陷-地表塌陷3个不同阶段。(4)闽西南岩溶土洞塌陷大多发生于山间盆地河谷两侧地下水强径流排泄区，覆盖层厚度较大，多为第四系冲洪积的砂砾、含砾石黏性土、粉质黏土层等，其成灾机理具其地域特征。
福建省岩溶塌陷地质灾害发育，其发育程度仅次于滑坡、崩塌地质灾害。为研究岩溶塌陷的演化过程，本文以福建省典型覆盖型岩溶塌陷为研究对象，现场采取了覆盖层土样，在自制的物理模型箱中布设光纤光栅应变传感器、孔隙水压力计、沉降计等监测仪器获取不同条件下覆盖层土体的应力-应变信息，分析了覆盖层土体的响应情况，研究了典型覆盖层岩溶塌陷的发展演化过程。研究结果表明：(1)第四系覆盖层孔隙水位升降作用下，土层的孔隙水压力值基本呈等幅变化，底层土体变形最弱，顶层土体变形最大，两者的应变差值最大可达5倍。水位升降对土洞周围土体的破坏较小，土洞尚未形成。(2)岩溶水水位反复升降的过程中，孔隙水压力的增减与渗流水位变化同步；同一水平面上越靠近溶洞的土体产生的应变越大，且土层越高，应变差值越大，顶层土体应变差值达2000με。土洞顶板变形在水动力作用与真空吸蚀作用下不断向上发展，当变形发展超过临界土洞高度40 cm时，形成地面塌陷。(3)典型覆盖型岩溶塌陷演化过程可划分为土洞发育-覆盖层内部塌陷-地表塌陷3个不同阶段。(4)闽西南岩溶土洞塌陷大多发生于山间盆地河谷两侧地下水强径流排泄区，覆盖层厚度较大，多为第四系冲洪积的砂砾、含砾石黏性土、粉质黏土层等，其成灾机理具其地域特征。
2023, 31(1): 248-257.
穿越山岭隧道常遇到断层破碎带。由于缺乏断层复杂岩体稳定性机理的研究与理解，隧道施工曾导致多起大变形甚至塌方事故。本文使用理论分析、离散元数值模拟方法，结合现场监测结果，对江西某高速铁路隧道过断层施工案例进行综合分析。在考虑断层破碎带地下水影响的前提下，开展富水断层破碎带施工过程中围岩失稳塌方的内在机理研究。研究得出：隧道穿越富水断层破碎带时，岩体结构面发育，且结构面间多充填碎屑或黏土充填物。随着施工扰动引发结构面发生错动，流动的地下水进一步对结构面形成冲刷，从而降低围岩的完整性与力学强度。断层破碎带抗剪强度越低，围岩松动范围越大，塌方概率与范围越大。根据“防水排水，强化围岩”的思路，本文提出了穿越断层破碎带防塌方的措施：设置迂回导坑、地层预加固、增加支护强度、优化施工工法及加强监控量测，可为此类隧道工程的安全施工提供参考。
穿越山岭隧道常遇到断层破碎带。由于缺乏断层复杂岩体稳定性机理的研究与理解，隧道施工曾导致多起大变形甚至塌方事故。本文使用理论分析、离散元数值模拟方法，结合现场监测结果，对江西某高速铁路隧道过断层施工案例进行综合分析。在考虑断层破碎带地下水影响的前提下，开展富水断层破碎带施工过程中围岩失稳塌方的内在机理研究。研究得出：隧道穿越富水断层破碎带时，岩体结构面发育，且结构面间多充填碎屑或黏土充填物。随着施工扰动引发结构面发生错动，流动的地下水进一步对结构面形成冲刷，从而降低围岩的完整性与力学强度。断层破碎带抗剪强度越低，围岩松动范围越大，塌方概率与范围越大。根据“防水排水，强化围岩”的思路，本文提出了穿越断层破碎带防塌方的措施：设置迂回导坑、地层预加固、增加支护强度、优化施工工法及加强监控量测，可为此类隧道工程的安全施工提供参考。
2023, 31(1): 258-266.
黄土斜坡中常发育有大量的结构面，这些结构面不仅破坏土体的连续性，同时对斜坡的渗流场、变形场甚至稳定性产生显著的影响。本文以泾阳南塬为研究区，通过现场调查和室内试验及数值模拟等方法，对结构面的发育特征和影响效应进行了系统研究。取得主要结果包括：(1)考虑结构面的形成原因及其对坡体的影响效应等，从宏观、细观及微观3个尺度提出了黄土结构面的分级分类方法，将黄土结构面分为5级，两个大类和25个小类。(2)根据现场实测结果，研究区结构面多分布在距坡肩较近位置，且其走向与坡面走向基本一致，结构面的延伸长度、张开度及错动高差等随其距坡肩距离的增加而增大。(3)由数值模拟结果可见，距坡肩不同距离和不同深度的结构面扩展特性及其对坡体变形破坏的影响差异较大。距坡肩较近和较深的结构面在重力作用下更容易扩展。随着结构面与坡面距离的增加，坡体稳定系数先减小后增大并逐渐趋于一个稳定值。随着结构面深度的增加，坡体稳定系数逐渐减小，最终趋于一个稳定值。研究结果可为黄土边坡的稳定性评价提供一定的地质依据。
黄土斜坡中常发育有大量的结构面，这些结构面不仅破坏土体的连续性，同时对斜坡的渗流场、变形场甚至稳定性产生显著的影响。本文以泾阳南塬为研究区，通过现场调查和室内试验及数值模拟等方法，对结构面的发育特征和影响效应进行了系统研究。取得主要结果包括：(1)考虑结构面的形成原因及其对坡体的影响效应等，从宏观、细观及微观3个尺度提出了黄土结构面的分级分类方法，将黄土结构面分为5级，两个大类和25个小类。(2)根据现场实测结果，研究区结构面多分布在距坡肩较近位置，且其走向与坡面走向基本一致，结构面的延伸长度、张开度及错动高差等随其距坡肩距离的增加而增大。(3)由数值模拟结果可见，距坡肩不同距离和不同深度的结构面扩展特性及其对坡体变形破坏的影响差异较大。距坡肩较近和较深的结构面在重力作用下更容易扩展。随着结构面与坡面距离的增加，坡体稳定系数先减小后增大并逐渐趋于一个稳定值。随着结构面深度的增加，坡体稳定系数逐渐减小，最终趋于一个稳定值。研究结果可为黄土边坡的稳定性评价提供一定的地质依据。
2023, 31(1): 267-276.
膨胀土在我国分布广泛。由于其具有涨缩特性，膨胀土边坡在干湿循环条件下易失稳形成滑坡，造成严重的地质灾害。裂隙的发育-扩展-贯通则是膨胀土边坡失稳致灾的前提，因此，准确把握裂隙的发育机制、图像特征，进而推演膨胀土滑坡的形成过程，是一条重要的预警途径。本文以安徽淠史杭灌区膨胀土边坡为研究对象，进行“降雨+自重”条件下的原位试验，对失稳过程中的土体表层裂隙图像特征进行系统研究，重点分析裂隙度、裂隙几何特征参数的变化与边坡失稳之间的关系。研究结果表明：通过土体表层裂隙图像的综合分析，进行边坡危险性评价，具有可行性；针对该地区膨胀土边坡，起始裂隙度处于0.19~0.03范围，后续裂隙度相较初始状态增加范围处于0.5%~1%，且沿软弱结构面存在的横向裂隙发育为主控裂隙时，边坡出现异常，应提出预警。
膨胀土在我国分布广泛。由于其具有涨缩特性，膨胀土边坡在干湿循环条件下易失稳形成滑坡，造成严重的地质灾害。裂隙的发育-扩展-贯通则是膨胀土边坡失稳致灾的前提，因此，准确把握裂隙的发育机制、图像特征，进而推演膨胀土滑坡的形成过程，是一条重要的预警途径。本文以安徽淠史杭灌区膨胀土边坡为研究对象，进行“降雨+自重”条件下的原位试验，对失稳过程中的土体表层裂隙图像特征进行系统研究，重点分析裂隙度、裂隙几何特征参数的变化与边坡失稳之间的关系。研究结果表明：通过土体表层裂隙图像的综合分析，进行边坡危险性评价，具有可行性；针对该地区膨胀土边坡，起始裂隙度处于0.19~0.03范围，后续裂隙度相较初始状态增加范围处于0.5%~1%，且沿软弱结构面存在的横向裂隙发育为主控裂隙时，边坡出现异常，应提出预警。
2023, 31(1): 277-287.
随着基础设施建设的不断推进，弃土的不合理堆放成为工程建设面临的重要问题之一。堆积体随体积和高度的增加，其失稳的风险增大，易造成水土流失、生态环境破坏等灾害。以甘肃某高铁隧道黄土沟壑区弃土场为研究对象，采用室内试验、现场试验及数值模拟研究方法探究不同参数条件下弃土堆积体力学性质、压实度及堆填阶型设置方法。研究结果表明：弃土堆积体的黏聚力与内摩擦角随干密度呈正相关变化趋势，随含水率呈负相关变化趋势，但内摩擦角受含水率影响变化幅度不大；弃土堆积体分层压实过程中表层压实度增幅最大，中、底层随压实次数增多压实度有明显提升，平均压实度在前期压实过程中迅速提升但随次数增加其变化幅度明显降低，平均含水率在压实过程中呈先减后增变化趋势；在堆填整形过程中，应力大小与位移变形随台阶高度和台阶坡率的增大而增大、随平台宽度的增大而减小，边坡的稳定系数随台阶高度和台阶坡率的增大而减小、随平台宽度的增大而增大。经曲线综合分析，边坡稳定性对阶型参数设置所表现出应力大小、位移变形及稳定系数的变化差值敏感程度由高至低依次为台阶坡率、平台宽度、台阶高度。
随着基础设施建设的不断推进，弃土的不合理堆放成为工程建设面临的重要问题之一。堆积体随体积和高度的增加，其失稳的风险增大，易造成水土流失、生态环境破坏等灾害。以甘肃某高铁隧道黄土沟壑区弃土场为研究对象，采用室内试验、现场试验及数值模拟研究方法探究不同参数条件下弃土堆积体力学性质、压实度及堆填阶型设置方法。研究结果表明：弃土堆积体的黏聚力与内摩擦角随干密度呈正相关变化趋势，随含水率呈负相关变化趋势，但内摩擦角受含水率影响变化幅度不大；弃土堆积体分层压实过程中表层压实度增幅最大，中、底层随压实次数增多压实度有明显提升，平均压实度在前期压实过程中迅速提升但随次数增加其变化幅度明显降低，平均含水率在压实过程中呈先减后增变化趋势；在堆填整形过程中，应力大小与位移变形随台阶高度和台阶坡率的增大而增大、随平台宽度的增大而减小，边坡的稳定系数随台阶高度和台阶坡率的增大而减小、随平台宽度的增大而增大。经曲线综合分析，边坡稳定性对阶型参数设置所表现出应力大小、位移变形及稳定系数的变化差值敏感程度由高至低依次为台阶坡率、平台宽度、台阶高度。
2023, 31(1): 288-298.
近年来，我国黄土高原地区为了扩大土地可利用资源，开展了大范围的填沟造地、平山造城等工程建设。针对高陡原始坡-填方坡交填界面可能存在的灾变隐患开展了室内物理模型试验，发现黄土填方边坡在连续强降雨下会沿高陡交填界面发生整体滑移失稳。进一步通过有限元数值模拟对交填界面处无软弱带、不同软弱带厚度与弱化系数等工况进行了对比分析，证明了交填界面通过该处滋生的相对软弱带对填方边坡的稳定性产生影响，软弱带的不断发展在降低填方边坡稳定性系数的同时也改变了潜在最危险滑面的位置。设定的弱化系数对稳定性系数的影响可划分为3个阶段：无影响阶段、等速陡降控制阶段、等速缓降控制阶段；其中定义的“关键弱化系数”是对边坡稳定性开始产生影响的临界弱化系数，在实际工程中应采取相应措施来避免软弱带弱化系数降到其“关键弱化系数”之下。降雨诱发基于高陡交填界面软弱带影响下黄土填方边坡的失稳模式可归纳为：坡表侵蚀并形成冲沟→坡脚多级局部滑塌、交填界面软弱带逐步发展→土体沿交填界面滑移下错及坡脚剪出→剪切裂缝贯通、填方体整体滑移失稳。研究成果可为修筑在陡坡上的黄土填方边坡防灾减灾工作提供理论支撑。
近年来，我国黄土高原地区为了扩大土地可利用资源，开展了大范围的填沟造地、平山造城等工程建设。针对高陡原始坡-填方坡交填界面可能存在的灾变隐患开展了室内物理模型试验，发现黄土填方边坡在连续强降雨下会沿高陡交填界面发生整体滑移失稳。进一步通过有限元数值模拟对交填界面处无软弱带、不同软弱带厚度与弱化系数等工况进行了对比分析，证明了交填界面通过该处滋生的相对软弱带对填方边坡的稳定性产生影响，软弱带的不断发展在降低填方边坡稳定性系数的同时也改变了潜在最危险滑面的位置。设定的弱化系数对稳定性系数的影响可划分为3个阶段：无影响阶段、等速陡降控制阶段、等速缓降控制阶段；其中定义的“关键弱化系数”是对边坡稳定性开始产生影响的临界弱化系数，在实际工程中应采取相应措施来避免软弱带弱化系数降到其“关键弱化系数”之下。降雨诱发基于高陡交填界面软弱带影响下黄土填方边坡的失稳模式可归纳为：坡表侵蚀并形成冲沟→坡脚多级局部滑塌、交填界面软弱带逐步发展→土体沿交填界面滑移下错及坡脚剪出→剪切裂缝贯通、填方体整体滑移失稳。研究成果可为修筑在陡坡上的黄土填方边坡防灾减灾工作提供理论支撑。
2023, 31(1): 299-308.
西安地裂缝两盘的差异沉降是地裂缝活动主要方式之一，抽取承压水是加剧地裂缝两盘差异沉降活动的重要因素，但其具体作用机理尚不十分明晰。本文通过分析水平微元的受力条件和土体-地裂缝协调变形特征，并利用数值法，解释了地裂缝上、下盘的变形差异机理；然后采用数值法，得到了不同抽水条件、地裂缝透水条件下的地面沉降特征。研究表明：地裂缝较小的剪切模量导致近地裂缝处上盘单元所受上覆荷载及下侧反力较大，下盘单元恰好相反，从而使得相较于下盘，上盘沉降较大；抽水条件和地裂缝透水性通过影响抽水引起的力学扰动，放大了两盘的变形差异；当抽水井位于上盘时，地表出现明显的沉降差异，且地裂缝透水性越差，这种差异越显著。
西安地裂缝两盘的差异沉降是地裂缝活动主要方式之一，抽取承压水是加剧地裂缝两盘差异沉降活动的重要因素，但其具体作用机理尚不十分明晰。本文通过分析水平微元的受力条件和土体-地裂缝协调变形特征，并利用数值法，解释了地裂缝上、下盘的变形差异机理；然后采用数值法，得到了不同抽水条件、地裂缝透水条件下的地面沉降特征。研究表明：地裂缝较小的剪切模量导致近地裂缝处上盘单元所受上覆荷载及下侧反力较大，下盘单元恰好相反，从而使得相较于下盘，上盘沉降较大；抽水条件和地裂缝透水性通过影响抽水引起的力学扰动，放大了两盘的变形差异；当抽水井位于上盘时，地表出现明显的沉降差异，且地裂缝透水性越差，这种差异越显著。
2023, 31(1): 309-317.
南方某大型生活垃圾填埋场为了扩容，需要对已有垃圾挡坝进行加高垂直扩建。由于扩容受建设场地限制，致使工程中设计为一个高陡的加筋级配碎石与黏土混合的挡坝。本文依托该具有典型意义的实际工程，首先针对渗滤液对土工布强度的潜在影响进行室内试验研究; 然后通过离心机试验分析正常工况下的垃圾挡坝的稳定性; 最后利用数值仿真考虑有渗滤液渗漏和无渗漏、水位变化以及土工布强度发挥程度等各种潜在工况时对陡峭垃圾填埋场稳定性进行数值仿真分析，评估其稳定性。结果分析表明，渗滤液对土工布极限抗拉强度影响较小，坝体在加筋土工布的加固作用下能使得坝体满足相关规范要求，土工布强度发挥程度以及垃圾堆体内水位变化都会对坝体的稳定性产生显著影响，其中：土工布强度发挥程度起着决定性的作用，本文计算工况表明，当土工布抗拉强度发挥程度为0时，坝体安全系数不能满足规范要求，当土工布强度发挥度在50%及以上时，坝体安全系数均能满足规范要求。
南方某大型生活垃圾填埋场为了扩容，需要对已有垃圾挡坝进行加高垂直扩建。由于扩容受建设场地限制，致使工程中设计为一个高陡的加筋级配碎石与黏土混合的挡坝。本文依托该具有典型意义的实际工程，首先针对渗滤液对土工布强度的潜在影响进行室内试验研究; 然后通过离心机试验分析正常工况下的垃圾挡坝的稳定性; 最后利用数值仿真考虑有渗滤液渗漏和无渗漏、水位变化以及土工布强度发挥程度等各种潜在工况时对陡峭垃圾填埋场稳定性进行数值仿真分析，评估其稳定性。结果分析表明，渗滤液对土工布极限抗拉强度影响较小，坝体在加筋土工布的加固作用下能使得坝体满足相关规范要求，土工布强度发挥程度以及垃圾堆体内水位变化都会对坝体的稳定性产生显著影响，其中：土工布强度发挥程度起着决定性的作用，本文计算工况表明，当土工布抗拉强度发挥程度为0时，坝体安全系数不能满足规范要求，当土工布强度发挥度在50%及以上时，坝体安全系数均能满足规范要求。
2023, 31(1): 318-326.
为加快铝土尾矿泥浆的排水固结进程，提出一种在库区增设横竖向排水途径并联合生石灰固化的方法。通过增加排水路径和砂层的压载作用，使尾矿泥在较短时间内达到较好排水固结效果，并通过添加生石灰进一步增强尾矿泥的固化程度。本文通过开展模型试验，分析加砂与否模型中尾矿泥浆排水固结过程中各阶段的孔隙水压力、体积含水量和沿深度变化含水量等参数的变化特点，得出以下结论：加砂层对尾矿泥自重排水固结效果有较明显的提高；在自重排水稳定后和添加生石灰处理后，加砂堆排模型较堆排模型的尾矿泥平均含水量分别减少19.9%、14.6%，且沿深度范围内含水率分布更为均匀；同时发现加砂对生石灰固化尾矿泥的强度增长有促进作用。本研究可为铝土尾矿泥浆加砂堆排联合生石灰排水固化的工程实际应用提供一定的参考依据。
为加快铝土尾矿泥浆的排水固结进程，提出一种在库区增设横竖向排水途径并联合生石灰固化的方法。通过增加排水路径和砂层的压载作用，使尾矿泥在较短时间内达到较好排水固结效果，并通过添加生石灰进一步增强尾矿泥的固化程度。本文通过开展模型试验，分析加砂与否模型中尾矿泥浆排水固结过程中各阶段的孔隙水压力、体积含水量和沿深度变化含水量等参数的变化特点，得出以下结论：加砂层对尾矿泥自重排水固结效果有较明显的提高；在自重排水稳定后和添加生石灰处理后，加砂堆排模型较堆排模型的尾矿泥平均含水量分别减少19.9%、14.6%，且沿深度范围内含水率分布更为均匀；同时发现加砂对生石灰固化尾矿泥的强度增长有促进作用。本研究可为铝土尾矿泥浆加砂堆排联合生石灰排水固化的工程实际应用提供一定的参考依据。
2023, 31(1): 327-334.
被动桩桩周土体易发生绕桩流动，但绕桩流动土体的位移特征及其影响因素迄今还缺乏深入研究。采用自主研制的模型试验装置，对矩形位移模式下砂土绕圆形被动桩流动过程进行详细测试与分析，研究了桩径、加载速度及土体密度对砂土的特征位移和桩身受力的影响。试验结果表明，砂土绕桩流动过程可分为迎土侧土体隆起、桩周土体绕流和背土侧土体沉陷3个阶段。桩径或土体密度越大，桩周砂土越不易发生绕桩流动；桩周土体移动速度越大，则越易发生绕桩流动。分析结果进一步表明，土体滑动面的位置可根据桩身绕流阻力曲线的拐点来判断，在土体滑动面以上，模型桩绕流阻力沿桩长沿深度大致呈线性增长，其值始终小于沈珠江绕流阻力理论值。
被动桩桩周土体易发生绕桩流动，但绕桩流动土体的位移特征及其影响因素迄今还缺乏深入研究。采用自主研制的模型试验装置，对矩形位移模式下砂土绕圆形被动桩流动过程进行详细测试与分析，研究了桩径、加载速度及土体密度对砂土的特征位移和桩身受力的影响。试验结果表明，砂土绕桩流动过程可分为迎土侧土体隆起、桩周土体绕流和背土侧土体沉陷3个阶段。桩径或土体密度越大，桩周砂土越不易发生绕桩流动；桩周土体移动速度越大，则越易发生绕桩流动。分析结果进一步表明，土体滑动面的位置可根据桩身绕流阻力曲线的拐点来判断，在土体滑动面以上，模型桩绕流阻力沿桩长沿深度大致呈线性增长，其值始终小于沈珠江绕流阻力理论值。
2023, 31(1): 335-340.
设计加工扇形渗流槽模型，开展定流量单孔完整井抽水试验，结合自然电位(SP)实时动态监测，研究了潜水含水层抽水过程中水位变化及SP响应特征。结果表明：抽水时，潜水位和SP均快速下降并逐渐稳定，但潜水位降低至稳定时间较短，SP降低至稳定所需时间较长，具有滞后性。抽水流量越大，潜水位和SP降低幅度越大；距离抽水井壁越远，SP稳定所需时间越长。自然电位差ΔSP与水位降深sw之间满足线性函数关系，ΔSP和径向距离r之间满足指数函数关系，根据拟合公式计算得到模型中不同位置处水位降深值，与观测水位降深比较发现两者之间误差较小，表明利用该式可以对抽水过程中潜水位进行计算预测。
设计加工扇形渗流槽模型，开展定流量单孔完整井抽水试验，结合自然电位(SP)实时动态监测，研究了潜水含水层抽水过程中水位变化及SP响应特征。结果表明：抽水时，潜水位和SP均快速下降并逐渐稳定，但潜水位降低至稳定时间较短，SP降低至稳定所需时间较长，具有滞后性。抽水流量越大，潜水位和SP降低幅度越大；距离抽水井壁越远，SP稳定所需时间越长。自然电位差ΔSP与水位降深sw之间满足线性函数关系，ΔSP和径向距离r之间满足指数函数关系，根据拟合公式计算得到模型中不同位置处水位降深值，与观测水位降深比较发现两者之间误差较小，表明利用该式可以对抽水过程中潜水位进行计算预测。
2023, 31(1): 341-349.
软土地区，应用Prandtl地基承载力计算式验算墙底抗隆起稳定性安全系数存在两个问题：一是不能反映随着围护体插入深度的增加，墙底抗隆起稳定性安全系数也随之增大；二是不能体现基坑宽度对墙底抗隆起稳定性安全系数的影响。本文在分析基坑开挖卸荷与应用Prandtl公式计算地基承载力的力学边界条件差异的基础上，认为现有的Prandtl计算式不足以反映基坑隆起破坏滑动模式；依据极限平衡计算原理，提出考虑围护体墙底以上基坑内外两侧土体抗剪作用的改进计算模式。按基坑宽深比为3的标准划分宽、窄基坑，并分别给出宽窄基坑抗隆起稳定性安全系数计算式。通过工程实例计算表明：本文提出的改进公式与成功实施的工程实例安全状况相符，能解释在软土地区随着围护体插入比的增大，基坑抗隆起稳定性得到提高的规律；按照宽窄基坑划分，可以合理计算窄基坑的抗隆起稳定性安全系数。本文研究结果可有助于软土地区基坑抗隆起稳定性计算评价和基坑围护结构的优化设计，也有待于进一步理论研究的补充完善和工程实践的验证。
软土地区，应用Prandtl地基承载力计算式验算墙底抗隆起稳定性安全系数存在两个问题：一是不能反映随着围护体插入深度的增加，墙底抗隆起稳定性安全系数也随之增大；二是不能体现基坑宽度对墙底抗隆起稳定性安全系数的影响。本文在分析基坑开挖卸荷与应用Prandtl公式计算地基承载力的力学边界条件差异的基础上，认为现有的Prandtl计算式不足以反映基坑隆起破坏滑动模式；依据极限平衡计算原理，提出考虑围护体墙底以上基坑内外两侧土体抗剪作用的改进计算模式。按基坑宽深比为3的标准划分宽、窄基坑，并分别给出宽窄基坑抗隆起稳定性安全系数计算式。通过工程实例计算表明：本文提出的改进公式与成功实施的工程实例安全状况相符，能解释在软土地区随着围护体插入比的增大，基坑抗隆起稳定性得到提高的规律；按照宽窄基坑划分，可以合理计算窄基坑的抗隆起稳定性安全系数。本文研究结果可有助于软土地区基坑抗隆起稳定性计算评价和基坑围护结构的优化设计，也有待于进一步理论研究的补充完善和工程实践的验证。
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