《岩土工程学报》2026年第4期摘要
基于耦合渗流分析的CEL方法研究盾构隧道涌水涌砂灾害机理及控制措施
郑 刚1, 2，邱惠敏1, 2, 3, 4，张天奇*1, 2，陈至通1, 2，刘梦韶1, 2
（1. 天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点试验室，天津 300072；2. 天津大学建筑工程学院，天津300072；3. 中交天津港湾工程研究院有限公司，天津 300222；4. 中交第一航务工程局有限公司，天津 300461）
摘 要：富水粉土、粉（细）砂地层中盾构隧道涌水涌砂灾害事故频发。提出了一种可耦合渗流分析（seepage analysis）的欧拉-拉格朗日数值方法（Coupled Eulerian-Lagrangian Method，简称CEL方法），即S-CEL方法，用于模拟盾构隧道管片接缝渗漏发生后土体流失、结构变形与管片接缝渗漏点演生的耦合灾变过程。首先通过两个渗漏试验对所提出的方法进行了验证。进而基于某地铁盾构隧道涌水涌砂事故，利用S-CEL方法再现了灾害发展过程，并与实测结果进行了对比验证，揭示了管片接缝渗漏点演生顺序，以及土体流失机理和隧道结构响应机制。研究表明，管片接缝渗漏点沿着隧道纵向渐进演生，伴随着土体流失质量急剧增加，黏、砂土层交界面位置处产生侵蚀空腔，隧道出现严重不均匀沉降和错台变形，管片混凝土发生损伤。最后，研究了灾害抢险措施，建议灾害发生后，应尽快采取应急降水措施和隧道临时加固措施，可有效延缓后续漏点的产生。
关键词：盾构隧道；涌水涌砂；S-CEL方法；漏点演生；土体流失；管片损伤
基于自适应采样和代理模型的滑带土参数反演
高 玮，李培远，赵志浩，张 林，钱宇晨
（河海大学土木与交通学院，江苏 南京 210098）
摘 要：针对当前反演中为代理模型构建训练样本时采样方法的不足，引入CV-Voronoi自适应序列采样法进行训练样本的生成，采用麻雀搜索算法（SSA）优化孪生支持向量回归（TSVR）模型得到SSA-TSVR代理模型，以SSA作为优化算法，提出新的反演技术。以白水河滑坡滑带土抗剪强度参数反演为例对新反演方法进行了工程应用验证，比较了不同样本生成方法（自适应序列采样法、正交设计和均匀设计）及代理模型（SVR、TSVR、SSA-SVR及SSA-TSVR）对反演结果的影响。结果表明自适应序列采样方法有明显优势，使得反演误差降低了一半以上，其不仅能够显著改善反演效果，还能够用更少样本达到更高的精度。采用的SSA-TSVR代理模型具有更高的反演精度和计算速度，为岩土工程力学参数反演提供了一种新的思路。
关键词：强度参数；自适应序列采样；反演；SSA-TSVR代理模型；滑带土
考虑堆积结构特征的TBM洞渣力学性质三轴试验研究
裴向军1, 2，罗 璟*1, 2，董自涛1
（1. 地质灾害防治与地质环境保护全国重点实验室（成都理工大学），四川 成都 610059；2. 天府永兴实验室，四川 成都 610213）
摘 要：TBM洞渣因其典型的针片状块石特征，堆置后形成独特的堆积结构，其力学特性与其他土石混合体显著不同。通过倾倒堆积物理模拟和GDS大型三轴试验，揭示了其堆积结构特征，分析了不同含石量和块石定向排列对TBM洞渣变形破坏的影响规律，并探讨了其影响机制。结果表明：①TBM洞渣中典型的针片状块石在倾倒堆积过程中易发生滑移，形成具有块石定向排列和正粒序分布特征的独特堆积结构；②TBM洞渣的相对密度随着含石量的增加呈现先增大后减小的趋势，存在一个最优含石量；③随着含石量的增加，TBM洞渣内部结构发生变化，破坏形式逐渐由单一剪切带破坏转变为“X型”共轭剪切带破坏，抗剪强度先升高后降低，出现明显的强度峰值；④TBM洞渣中的针片状块石主要以面-面接触为主，块石间的咬合与嵌套作用较弱，压缩过程中易发生滑动摩擦，从而导致TBM洞渣整体强度较低，压缩变形量较大；⑤随着围压升高，TBM洞渣中块石定向排列的结构特征抑制了块石间的咬合与嵌套作用，限制了强度的增长，导致其劣势逐渐凸显。
关键词：TBM洞渣；针片状块石；定向性；含石量；三轴试验
陈永贵1, 2，李泽垚1，孙 曌1，叶为民1,2，王 琼1, 2
（1. 同济大学土木工程学院地下建筑与工程系，上海 200092；2. 土木工程防灾减灾全国重点实验室（同济大学），上海 200092）
摘 要：压实膨润土是高放废物深地质处置理想的缓冲回填材料，其水化膨胀力是缓冲性能评价的重要指标。为理论解析具有多重孔隙结构压实膨润土的膨胀力产生和发展机制，开展针对其水化膨胀力跨尺度传递的理论建模。首先依据压实膨润土的颗粒特征和结构特点为土体结构划分微结构元，并计算微结构元的等效物理力学参量；其次基于最小能量、最大熵等原理，求解土体完全水化时微结构元的分布概率；然后在颗粒-微结构元、微结构元-土体间膨胀力传递关系的力学分析基础上，建立微观力学参数与宏观膨胀力之间的联系，从而形成完整的膨润土水化膨胀力跨尺度理论预测模型。同时，以高庙子膨润土为研究对象，通过开展不同干密度、温度条件下宏观土体水化膨胀试验，对理论模型进行适用性检验。结果表明，预测值与试验结果之间的误差不超过16%，模型适用性较好。理论模型诠释了膨润土膨胀力跨尺度传递机制，为膨润土跨尺度结构性研究提供了新思路，可用于支持中国高放废物深地质处置库工程屏障系统的设计和性能评估。
关键词：压实膨润土；膨胀力；跨尺度；理论模型；结构性研究
基于PLC控制的弯曲元阵列开发及其在水平受荷桩试验中的初步应用
胡安峰1, 2，陈奕扬1, 2，吴君涛*1, 2，王金昌3，肖志荣4
（1. 浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心，浙江 杭州 310058；2. 浙江大学浙江省城市地下空间开发工程技术研究中心，浙江 杭州 310058；3. 浙江大学交通工程研究所，浙江 杭州 310058；4. 浙江科技大学土木与建筑工程学院，浙江 杭州 310023）
摘 要：为实现对土体刚度特性的实时监测与评价，开发了一套适用于模型试验的弯曲元阵列系统。该系统以PLC为控制核心，配合多通道切换结构，在单通道架构下实现多组弯曲元传感器的高效调度，具有成本低、抗干扰能力强与开发维护便捷等优势。为验证系统在复杂试验应用场景中的适用性，将其应用于饱和黏土中单桩水平加载模型试验，获取了单调和循环两类荷载作用下桩周土体的小应变剪切刚度响应，并结合有限元结果对系统测试结果的可靠性进行定量分析。结果表明，该系统能够稳定、准确地反映土体刚度的时空变化规律，为桩-土系统全寿命周期响应研究提供了有效测试手段，也为阵列化传感系统在岩土工程模型试验中的推广应用奠定了技术基础。
关键词：弯曲元；小应变剪切模量；水平受荷桩；模型试验；循环荷载
跨断层简支梁桥在蠕滑断层作用下破坏特征与土压力变化研究
徐龙军1，陈睿致1,2，刘 秒1,2，靳超越1,3，刘佳乐1，谢礼立1,2
（1. 江汉大学精细爆破国家重点实验室，湖北 武汉 430056；2. 中国地震局工程力学研究所地震工程与工程振动重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150080；3. 华中科技大学土木与水利工程学院，湖北 武汉 430074）
摘 要：断层错动是威胁跨断层桥梁安全的重要灾害之一。相较于突发性的黏滑错动，蠕滑断层错动以低速、持续的方式释放应力，其累积效应可能导致桥梁结构的渐进性破坏。为探究不同类型断层错动对跨断层桥梁的影响，本文基于自主研制的断层模拟试验装置，开展了1∶50缩尺简支梁桥模型的系列试验。分别模拟了走滑断层、正断层和逆断层的错动过程，对比分析了桥梁结构在不同断层作用下的破坏特征和失效机理。结果表明：①不同类型断层表现出不同的运移特征，对跨断层桥梁的破坏效应各异；②断层错动引起的桥墩相对位移和土体变形是导致桥梁结构破坏的主要原因；③不同类型断层引起的土压力分布具有显著差异，反映了断层运动对周围土体的复杂影响；④桥梁结构自身特点，如支座约束条件和主梁连接状态，对其抵抗断层位错的能力有重要影响。研究结果为跨断层桥梁抗震抗断层设计提供了理论参考。
关键词：断层错动；跨断层桥梁；破坏特征；缩尺模型试验；土-结构相互作用
膨润土缓冲层材料热传导特性的高温劣化效应
曾召田1，林铭宇1，吕海波*1,2，范理云1,2，曹珊珊1，任天翔1
（1. 桂林理工大学广西岩土力学与工程重点实验室，广西 桂林 541004；2. 贺州学院建筑与电气工程学院，广西 贺州 542899）
摘 要：为研究膨润土缓冲层材料热传导特性的高温劣化效应，对膨润土粉末进行了不同温度（T=25，100，150，200℃）的热老化预处理；采用热探针法测定了预处理后高压实膨润土试样的导热系数
，探讨了热老化温度T对
的影响规律；基于激光粒度分析、X射线衍射和热重分析等试验，揭示出热老化温度T对膨润土试样λ影响的微观机理。试验结果表明：随着T的升高，膨润土试样
值逐渐递减，最大降幅为6.99%，试样
-T曲线以T=100℃为界点呈分段递减趋势，且高温（100～200℃）条件对试样
的劣化效果更显著；造成上述现象的本质原因在于：T≤100℃（25～100℃）时，温度作用主要引起膨润土中各形态水脱附（自由水、弱结合水大幅度脱附），结合水膜变薄，土颗粒粒径减小，导致试样内固相体积减少、气相体积增加，
缓慢降低；T＞100℃（100～200℃）时，温度作用促使土中各形态水（自由水、弱结合水和强结合水）的全部脱附，使土颗粒粒径进一步减小，另一方面高温条件引起试样中主要矿物蒙脱石部分转化为密度和吸水性均较高、导热系数较低的钠云母，上述2方面的共同作用导致了试样
的温度劣化效应更显著。
关键词：MX80膨润土；导热系数；高温劣化；微观机理；激光粒度分析
颗粒形状对间断级配土内侵蚀影响的透明土试验研究
周 航1, 2，吴禹含1, 2，刘汉龙1, 2，亓戈平1, 2
（1. 重庆大学土木工程学院，重庆 400450；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 400450）
摘 要：内侵蚀是造成天然沉积物或土工建筑物发生渗透破坏的主要原因之一。在渗流过程中，颗粒形状是影响土体内侵蚀发展的重要因素。当前，对于土体渗流内侵蚀的试验研究受限于真实的土体和常规的渗透仪，对内侵蚀的作用机制和影响因素的研究尚存不足，而涉及颗粒形状对土体渗流内侵蚀影响的试验研究则更为有限。着眼于上述关键问题，基于复杂形状的颗粒生成算法、3D打印技术和透明土技术，利用研发的透明土渗流内侵蚀试验装置，开展了不同颗粒形状下间断级配土的渗流内侵蚀试验研究，探究了颗粒形状对间断级配土内侵蚀发展的影响规律，揭示了不同颗粒形状下土体内侵蚀发展过程的细观机理。试验结果表明，颗粒形状是决定内侵蚀特性的一个重要因素。平均纵横比（AR）低的细长颗粒组成的试样相较于球形颗粒试样，在渗流过程中有更高的细粒侵蚀率和更快的侵蚀速率；而形状参数d2-8值高的棱角状颗粒组成的试样，细粒侵蚀率和侵蚀速率都更小，较小的细粒侵蚀率也导致了渗透系数增长率的减少。此外，透明土内部细观图揭示了粗颗粒骨架间的孔隙喉道结构差异是导致不同颗粒形状下内侵蚀发展不同的根本原因。
关键词：颗粒形状；内侵蚀；透明土；3D打印
温度效应下考虑非达西渗流的大应变软土地基非线性固结分析
韩 涛1,2，李 阔2，卢萌盟*1, 2
（1. 中国矿业大学力学与土木工程学院，江苏 徐州 221116；2. 中国矿业大学深地工程智能建造与健康运维全国重点实验室，江苏 徐州 221116）
摘 要：热固结理论在地源热泵、能量桩、及供热管道等工程中得到广泛应用，这些工程涉及岩土体中热-水-力的耦合作用，而温度变化对土体的物理力学性质具有显著影响。研究表明，温度升高会导致土体沉降量增加，此时继续沿用传统的小变形理论进行固结计算将产生较大的误差。此外，温度改变会影响土体的渗透性，但现有分析多基于达西定律，忽略了非达西流效应对热固结过程的影响。采用Hansbo渗流模型，结合温度变化对大变形饱和土体物理力学特性的作用，建立了热-力耦合作用下的非线性固结方程及热传导方程，并给出了孔隙水压及固结度的数值解答。通过特定工况下的对比验证了理论的有效性与适用性，重点研究了大应变与非达西渗流在热固结中的影响，结果表明：温度荷载和非达西渗流的作用均能弱化大、小应变模型间固结度的差异。土体在升温条件下可有效缓解非达西效应明显导致孔压累积的问题。在不同的先期固结压力下，温度对沉降的促进作用几乎相同。多级加载时土层上部的孔压峰值始终维持低水平，且升温作用会使其进一步降低。
关键词：软土固结；大应变；温度效应；非达西渗流；热传导
基于LBM-DEM的边坡冲蚀演化模型研究
赵晨阳1，雷明锋2, 3，贾朝军2，鲁光银4，崔振东*1
（1. 中国矿业大学力学与土木工程学院，江苏 徐州 221116；2. 中南大学土木工程学院，湖南 长沙 410075；3. 高速铁路建造技术国家工程研究
中心，湖南 长沙410075；4. 中南大学地球科学与信息物理学院，湖南 长沙 410083）
摘 要：针对既有边坡冲蚀模型无法有效考虑散体颗粒实际形状对其运动状态影响的问题，分别采用格子Boltzmann方法（LBM）和离散元法（DEM）模拟水流及边坡散体颗粒，基于动量定理计算颗粒承受的水流冲击力，考虑库仑摩擦、土体颗粒黏聚力等因素建立颗粒起动准则，采用牛顿第二定律、动量及能量守恒等计算颗粒运动及碰撞，结合随机生长算法建立边坡计算域，从而构建基于LBM-DEM的边坡冲蚀演化模型，在验证模型可靠性基础上，分析颗粒形状、级配、密实度等因素对边坡冲蚀影响。研究结果表明，该模型能够有效表征大颗粒裸露、冲蚀坑洞形成、小颗粒沿大颗粒间缝隙迁移等现象；水流入口区域颗粒率先出现迁移，底部区域附近颗粒因水流速率较小难以发生迁移；填料扁平度增加会使得边坡冲蚀难度增加；随着中颗粒数量增加，小颗粒因被包围使得其受水流冲击影响降低，且中颗粒及大颗粒因互相嵌锁难以在水流冲刷作用下产生移动，使得边坡冲蚀难度增加；小颗粒易因水流冲刷发生流失，其数量增加引起的密实度增加会使得边坡冲蚀程度加剧，其数量减少引起的密实度降低会使得边坡内部因冲刷出现空洞。
关键词：边坡；冲蚀；格子Boltzmann方法；离散元方法；颗粒-流体耦合
连续球体型锚杆群锚效应模型试验研究
陈 晨1，张长轩*1，刘 哲1，胡耀中1，杨俊超2,3
（1. 武汉工程大学土木工程与建筑学院，湖北 武汉 430070；2. 广州市第一市政工程有限公司，广东 广州 510250；3. 广州市市政集团有限公司，广东 广州 510060）
摘 要：为研究多扩体锚杆的群锚效应，以连续球型扩体锚杆为研究对象，分别开展不同间距比（S/D=2，3，4）、不同埋深（0.22，1.9，2.4 m）、不同布置方式（平行布置、上下错位、成角度布置）的群锚上拔模型试验。对群锚上拔过程中承载力-位移关系曲线特征和锚周土体变形机制进行了分析，探索了不同间距、不同埋深以及不同布置方式对群锚效应的影响规律。试验结果表明：群锚的不同埋深会对锚周土体位移影响范围产生差异。浅埋情况下弹性阶段土体位移影响范围最大，随后逐渐减小，深埋情况下弹塑性阶段土体位移影响范围最大，而后增量位移分析表现出先扩展后收缩的特征。同时，调整锚杆布置方式可有效减弱群锚效应对系统承载力的影响。以埋深2.4 m下S/D=4为例，错位布置可减少锚间土体承载力的横向扰动，较平行布置群锚效应系数提升5.3%，位移控制提高18.5%，兼具高承载力与位移稳定性，采用角度（10°，20°）布置时，群锚效应系数可分别提高2.94%，5.15%。
关键词：群锚；抗浮锚杆；群锚效应；抗拔承载力；PIV
近断层地震动下基于地震超材料理论的复合地基隔震性能研究
张铭楷1, 3，孟思博1，刘中宪*1, 2, 3，石运东2, 3
（1. 天津城建大学天津市软土特性与工程环境重点实验室，天津 300384；2. 天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室，天津 300350；3.天津大学建筑工程学院，天津 300350）
摘 要：近断层地震动常表现为长周期速度脉冲与竖向大振幅，显著加剧工程结构震害。提出并研究了一种地震超材料复合地基（seismic metamaterial composite foundation，SMCF），旨在实现对水平与竖向地震动的同步隔离。采用快速多极间接边界元法建立了SMCF对地震波的三维散射场，在验证计算精度基础上，分析了近断层脉冲型地震动作用下SMCF隔震性能，并开展了参数敏感性分析。结果表明：SMCF水平向与竖向平均隔震率分别为37%～63%与24%～43%；SMCF上方地表中心区域水平隔震率最高可达75%，而边缘区域最低仅为13%，表明隔震性能存在显著的空间分布差异；地震超材料形状和物性参数、地震动参数敏感度均在0.26～0.38；建议SMCF应适当扩大至结构基础范围以外，并进行方案优化，以确保整体结构隔震效果。本研究为近断层结构隔震设计提供了新思路。
关键词：近断层地震动；地震超材料；间接边界元法；复合地基；隔震
降雨优势入渗下浅埋偏压黄土隧道变形破坏机理分析
唐琨杰，邱军领*，赖金星，贾 玎，崔冠华，胡昊然
（长安大学公路学院，陕西 西安 710064）
摘 要：水环境的改变是诱发黄土隧道灾害的主要因素，而优势通道的存在对于围岩中水分入渗起到重要作用。以偏桥隧道为工程背景，在现场调研的基础上，通过开展物理模型试验和数值模拟探究了降雨期间优势通道的演化过程、入渗特征及隧道结构响应规律，进一步揭示了裂隙优势入渗诱发黄土隧道变形破坏机理。结果表明：优势通道的孕育发展是“新”裂隙的形成与“旧”裂隙的延伸扩大共同耦合作用下的结果。在优势通道影响下，入渗模式从稳态入渗逐渐转变为裂隙控制的优势流入渗，改变围岩水分迁移路径的同时加快了水分渗入深部围岩。随着裂隙深度的增加，优势渗流影响范围越来越大，浸润锋形态逐渐由“曲线型”变为“漏斗型”。裂隙末端形成的局部暂饱和区加剧了围岩变形，使得隧道受力表现出明显的不对称性，其中优势运移通道下侧隧道结构所受影响最为突出。当出现贯通裂隙时，优势入渗所引起的隧道拱顶沉降达到56.3 mm，结构应力增值相较于均匀入渗增大140 kPa。
预应力低碳工法桩技术与基坑工程应用
余 巍1，刘松玉*2, 3，朱明群2, 3，王 超1，谷 庆1，刘义怀1，潘宇翔2, 3
（1. 南京东大岩土工程勘察设计研究院有限公司，江苏 南京 210018；2. 东南大学岩土工程研究所，江苏 南京 211189；3. 东南大学江苏省低碳与绿色岩土工程重点实验室，江苏 南京 211189）
摘 要：近年来，中国基坑工程建设规模空前，面临巨大的材料消耗和渣土排放问题，如何降低基坑工程造价、减少资源浪费是基坑工程领域面临的挑战。工法桩作为高效的基坑支护方式，近年来得到新的发展与应用。提出了预应力低碳工法桩（PMW）技术，该技术采用预成孔灌注流态固化渣土成桩，再插入体外预应力H型钢，通过施加预应力提高工法桩抵抗变形的能力。针对该新型工法桩技术，开展了体外预应力H型钢的室内加载试验，揭示了PMW的受力变形特性，推导了PMW变形内力的理论计算公式，并将该技术进行现场工程应用。结果表明，随预应力的增加，H型钢向作用力方向的变形显著减小，甚至出现“0”变形，预应力钢绞索轴力增长量与预应力无关；现场应用效果表明，PMW控制变形能力较强，可减少或取消支撑，大幅降低工程造价和施工工期，并消纳工程渣土，具有显著的低碳经济环保优势，展现出广阔的推广应用前景。
关键词：预应力；流态固化土；工法桩；变形；轴力；基坑支护
基于微调DeepONet模型的非饱和边坡参数贝叶斯反分析
揭鸿鹄1,2，蒋水华*1,2，万建宏1,2，常志璐1,2，黄劲松1，周创兵1,2
（1. 南昌大学工程建设学院，江西 南昌 330031；2. 南昌大学流域碳中和教育部工程研究中心，江西 南昌 330031）
摘 要：贝叶斯方法通过融合参数先验分布与现场时序监测数据推断边坡参数后验分布，但需大量调用耗时的数值模型，导致计算成本高。尽管代理模型可替代数值模型，但是现有贝叶斯反分析方法仍有不足。一方面，传统代理模型难以准确描述边坡输出响应的时空演化特征，对于时空变化的监测数据，需要针对不同时间点和空间点分别构建代理模型；另一方面，融合时序监测数据需进行多次贝叶斯反分析，先验分布会逐渐过渡至后验分布，出现分布偏移现象，而基于固定先验分布构建的代理模型进行参数反分析时计算精度较差。为此，提出了结合微调深度算子网络（deep operator network, DeepONet）与子集模拟的贝叶斯反分析方法。首先利用DeepONet模型构建边坡输出响应的时空演化代理模型，接着在各子集模拟层中挑选额外训练样本微调DeepONet模型，确保后验分布推断精度。以香港某边坡为例，验证了提出方法的有效性。结果表明：提出方法提高了贝叶斯反分析的计算效率，并保证了参数后验估计的精度。为解决基于时序监测数据的边坡参数后验分布推断问题提供了一种有效的工具。
关键词：非饱和边坡；深度算子网络；贝叶斯反分析；代理模型；子集模拟
基于强震记录的场地液化触发时间识别新方法
闫倬闻1，袁晓铭*1，袁近远2，李瑞山1，吴晓阳1，杨 阳3，刘汉龙3
（1. 中国地震局工程力学研究所，黑龙江 哈尔滨 150080；2. 黑龙江科技大学建筑工程学院，黑龙江 哈尔滨 150022；3. 重庆大学土木工程学院，重庆 400045）
摘 要：地震下土体液化前后其力学性质会发生突变，引起的地表和结构破坏机制也将发生质变。因此，确定液化触发时间对于把握液化灾害的动力演变过程以及控制液化灾害具有重要意义。本研究提出了基于强震记录的场地液化触发时间识别的新方法。基于双层土理论模型，分析孔压发展与场地基本周期、地表加速度频率变化之间的关系，阐明了方法的基本原理；以时频分析技术和频率下降率参数量化加速度记录的时频特征，形成了方法的技术流程。采用全球11次地震中的24条实际液化场地强震记录以及数值模拟手段，对既有两种方法和本文新方法进行对比检验，结果表明了本文新方法的优势。新方法不仅精度更高，而且主控参数阈值来自于理论模型，独立于经验数据，更具一般性和普适性，克服了既有方法需要人为干预而他人难以复现以及依赖于实测记录等缺点，便于推广应用。
关键词：场地液化；液化时间；时频分析；频率下降率
赛冬拉·马学义1，崔 溦*1, 2，张 宇3，王 操3
（1. 天津大学水利工程智能建设与运维全国重点实验室，天津 300072；2. 天津大学中国地震局地震工程综合模拟与城乡抗震韧性重点实验室，天津 300072；3. 中国电建市政建设集团有限公司，天津 300392）
摘 要：双屈服面本构模型能更好的描述土体的力学行为，其数值积分算法是准确计算土体应力与变形的关键。基于双重塑性机制弹塑性模型，建立了双屈服面模型的隐式返回映射算法，并推导了相应的一致性切线模量。考虑双屈服面交点处采用Newton算法易出现数值奇异和不收敛等应力积分问题，在塑性修正过程提出了两阶段迭代算法，即先引入塑性增量理论确定迭代初值，再通过Newton算法进行迭代修正。最后通过ABAQUS提供的UMAT接口编制了数值求解程序，结合钙质砂三轴试验结果对模型进行了分析论证。结果表明，数值程序可以有效反映不同围压对砂土应力-应变曲线的影响，能够准确描述钙质砂剪胀与剪缩的体变行为，另外新迭代算法的计算效率优于常规迭代算法，有效解决了数值奇异与不收敛问题，表明了算法的优越性、程序的正确性和实用性。
关键词：双屈服面模型；隐式积分算法；两阶段迭代算法；一致性切线模量；二次开发
安装效应对砂土中水平循环受荷桩承载特性影响研究
周梓烨，杨仲轩*
（浙江大学建筑工程学院，浙江 杭州 310058）
摘 要：桩的打入过程显著影响桩周土体的应力场和位移场，而传统分析中通常没有考虑。深入研究桩安装效应对海上风电桩基水平循环承载特性的影响尤为重要。首先，建立了可以反映砂土剪胀行为及循环弱化特性的状态相关莫尔-库仑本构模型，并结合耦合欧拉-拉格朗日法（CEL）进行了桩贯入的三维有限元数值模拟，获得了打入桩引起的桩周土体应力场分布。随后，分别在数值模型中采用原位应力场及导入打入桩卸载后桩周土体应力场，进一步开展了水平循环受荷桩数值试验，并考虑不同桩身弹性模量、水平循环荷载次数及幅值，对比分析了两种情况下水平循环受荷桩承载特性及桩周土受力响应。研究结果表明，循环次数及幅值一定的情况下，安装效应削弱了水平循环受荷桩桩顶位移累积行为，提高了桩基的水平承载能力。研究结果可为桩基设计中的材料选择、安装效应的考虑及荷载作用分析提供依据。
关键词：有限元模拟；水平受荷桩；循环荷载；安装效应；状态相关莫尔-库仑本构
基于分域耦合FEM-DEM多尺度方法的砂土中闭口和开口桩沉桩过程模拟
（1. 浙江大学建筑工程学院岩土工程计算中心，浙江 杭州 310058；2. 公路数智养护浙江省工程研究中心，浙江 杭州 310058）
摘 要：基于自主开发的GPU加速三维分域耦合有限元-离散元（FEM-DEM）多尺度计算平台GeoTaichi，模拟了砂土中闭口和开口桩的单调静压沉桩过程。该方法将求解域分为紧邻结构物的区域和远离结构物的区域，分别使用DEM模拟砂土与桩的相互作用；以及FEM模拟远离桩的区域，提高计算效率。通过模拟三轴排水压缩试验并结合试验数据，确定了DEM域的接触模型参数和FEM域的莫尔-库仑本构模型参数。闭口桩模拟获得的桩端阻力和砂土中的径向应力分布与文献中模型槽试验结果一致，验证了耦合FEM-DEM方法模拟打入桩静压沉桩过程的可靠性。随后，分析了两种不同管径的开口桩沉桩过程中桩周土体变形、土塞率（PLR）、土塞增长率（IFR）以及沉桩阻力的变化，得出IFR相对于PLR在反映土塞状态变化方面更为敏感，且土塞内壁摩阻力的发挥趋势与IFR的变化趋势一致。研究为揭示沉桩过程中的桩土作用机理及合理预测打入桩承载力提供高效的数值计算工具。
关键词：分域耦合；FEM-DEM；沉桩过程；桩土相互作用；GeoTaichi
于晨阳1，倪 浩1，王 敏1，庄 恒1，姜哲元1，李颖臻1，徐 杨1，李静文2，吴朝峰3，杜延军*1
（1. 东南大学岩土工程研究所，江苏 南京 211189；2. 北京高能时代环境技术股份有限公司，北京 100095；3. 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：针对某有机化工污染场地，选取四甲基氯化铵（TMA）和羧甲基纤维素钠（CMC）复合改性膨润土，采用开挖-回填施工工艺建造了长10 m×宽0.6 m×深5 m的土-复合有机改性膨润土（STCMB）垂直阻隔屏障，同时也建造了同等规模的传统（未改性）土-膨润土（SCB）垂直阻隔屏障作为对照。通过现场微水试验和室内柔性壁渗透试验，对比分析了两类垂直阻隔屏障材料在现场和室内条件下获取的渗透系数。现场微水试验结果表明，STCMB屏障的渗透系数相较于SCB屏障降低了约38%，两者的渗透系数分别为8.1×10-11，1.3×10-10 m/s。根据已有研究，这可能是由于TMA和CMC两者通过协同作用在膨润土颗粒间形成了三维凝胶网状结构，增加了渗透路径的曲折度，从而降低了渗透系数。室内柔性壁渗透试验结果表明，STCMB屏障在自来水和1000 mg/L苯酚溶液作用下的渗透系数分别为8.0×10-11 m/s和6.9×10-11 m/s，SCB屏障分别为1.4×10-10 m/s和1.6×10-10 m/s。两类屏障在自来水和1000 mg/L苯酚溶液作用下的渗透系数比值分别为1.159，0.875，表明两类屏障的渗透系数受苯酚溶液的影响较小，且屏障材料对苯酚溶液具有良好的化学相容性。此外，微水试验测试获取的渗透系数与室内柔性壁渗透试验结果相近，二者在测试尺度和测试参数可控方面具有互补性，有助于更全面地评估土-膨润土系垂直阻隔屏障的防渗性能。
关键词：复合有机改性膨润土；垂直阻隔屏障；开挖-回填法；微水试验；渗透系数
紧水滩混合式抽水蓄能电站半地下厂房渗流控制数值模拟与评价
叶 逾1,2，杨义鑫3，万祥兵4，谢一凡1,2，徐 腾1,2，杨 杰1, 5，鲁春辉*1, 5, 6
（1. 河海大学水灾害防御全国重点实验室，江苏 南京 210024；2. 河海大学水利水电学院，江苏 南京 210024；3. 中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司，贵州 贵阳 550081；4. 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江 杭州 311122；5. 河海大学水文水资源学院，江苏 南京 210024；6. 河海大学长江保护与绿色发展研究院，江苏 南京 210024）
摘 要：地下厂房的渗流问题目前研究已较为成熟，但对于顶部暴露于地面的半地下厂房，其渗流问题却鲜有研究。首次采用地下水模拟程序MODFLOW构建三维数值模型，对紧水滩混合式抽水蓄能电站研究区的地下水流场进行模拟与验证，并对12种不同半地下厂房渗流控制方案进行模拟分析。结果表明，所建模型地下水位动态拟合良好，参数均在合理范围内。排水廊道的布置形式是影响防渗效果的关键因素，“四面布置”方案防渗效果最佳，拦截率高达98.21%，“三面布置”方案次之，“一面布置”方案效果最差。排水孔间距对防渗效果具有一定影响，在“四面布置”和“三面布置”方案下，排水孔间距越小，防渗效果越好。实际工程中，需结合防渗需求与工程成本确定防渗方案。研究成果可为半地下厂房的防渗设计提供有效参考。
关键词：抽水蓄能电站；半地下厂房；MODFLOW；渗流控制；排水廊道；排水孔；数值模拟
