《学报》创刊30周年系列报道(七) 杨光华教授对《学报》发展的几点体会

一、办成一份有影响的刊物不容易 我国最早的同类刊物是创办于1979年的《岩土工程学报》，在1982年《岩石力学与工程学报》（以下简称《学报》）创办时，《岩土工程学报》的影响已形成，并且由于《岩土工程学报》是当时国内唯一的全国性专业学报，而且是由几家大的学会联合主办的，故一经创刊，其水平和影响提升很快。而在这样的条件下，《学报》要想发展成一份能与其相当的刊物是很不容易的，事实上也是如此，从编辑部佘诗刚主任对三大学报历年论文被引分析的文章也可看出，1908年以前，《学报》上发表文章的水平和影响力还是不够的，当时一般好的文章主要发表在《岩土工程学报》，而《学报》的影响是1999年，特别是2004年以后才快速发展，历经了17年的发展，才达到与《岩土工程学报》的影响相当，且具有超越的潜能，这是很不容易的事。

地基承载力特征值确定土变形模量的探讨

目前我国地基沉降计算主要采用土压缩模量来计算,再用经验系数对计算结果进行修正。这种方法对于一些结构性较强的硬土地基误差较大,主要原因是取样扰动影响。为此,探讨了变形模量与地基承载力特征值的理论联系,在笔者提出的确定变形模量经验方法基础上,总结出依据地基承载力特征值确定变形模量的方法,该方法具有理论依据,可便捷地通过岩土工程勘察报告中常提供的地基承载力特征值确定土的变形模量,能够更为准确计算地基沉降值。采用不同方法(压板试验法、压缩模量推求法、标贯击数法、承载力经验法、依据地基承载力特征值确定变形模量法)计算了若干试验案例,通过对不同方法结果的对比,初步验证了依据地基承载力特征值确定变形模量法是可行的。

刚性桩复合地基的载荷试验问题

《建筑与市政地基基础通用规范》(GB 55003—2021)对刚性桩复合地基承载力验收的条文是:复合地基承载力的验收检验应采用复合地基静载荷试验,对有粘结强度的复合地基增强体尚应进行单桩静载荷试验。在实际工程中,可能会遇到这样的情况:(1)复合地基静载荷试验合格,单桩静载荷试验不合格,复合地基承载力真的不合格吗?(2)复合地基和单桩静载荷试验都合格,复合地基承载力就一定合格吗?本文对此进行了分析讨论,认为与地质条件有关,规范方法主要是针对单一均匀地基的情况,对于多层土地基,规范方法有局限性,由于试验压板尺寸小,压板试验还不能反映深层土的影响。对于大尺寸的基础,还要进行科学的分析,应对实际尺寸的基础沉降进行计算分析,才能判断和保证工程的安全,仅靠小尺寸的压板载荷试验是不够完善的。

基坑中软土的水平抗力系数几种确定方法探讨

该文围绕基坑中软土的的水平抗力系数的确定方法开展了探讨,分析了基坑规程中土的水平反力系数的比例系数m值的来源,分析了水平抗力系数确定的理论,罗列了现行规范中软土的水平抗力系数的经验值,最后通过案例分析,将3种土的水平抗力系数的计算方法(m值、k值和c值)的计算结果与实测进行了比较,发现按目前基坑规程公式计算的软土的水平反力系数的比例系数m值偏小的现象。

基坑工程中冠梁刚度的计算方法研究

针对目前基坑设计中存在冠梁刚度计算偏大的问题,开展了冠梁刚度计算方法的研究。首先对现行商业软件中冠梁刚度计算模型进行分析,然后讨论了简支梁受均布荷载和两端固定梁受均布荷载的冠梁刚度计算模型,并给出了相应的刚度计算公式。考虑了圆形基坑和多边形基坑,推导了圆形基坑冠梁刚度的理论计算公式,并将多边形基坑的冠梁刚度与有限元计算的精确解进行了对比。结果表明:简化模型计算的冠梁刚度误差与基坑形状密切相关,因此不宜直接使用简化模型进行计算。相反,将完整的基坑冠梁作为研究对象,在冠梁上施加荷载,求解对应位移,然后根据刚度计算原理得出冠梁的等效刚度是一种可行和可靠的方法。

多孔介质低渗测试气体周期振荡法理论研究

目前,多孔介质低渗测试主要采用高精度气体稳态法和气体脉冲衰减法,缺少对气体周期振荡法的深入探讨和分析。基于气体周期振荡法基本原理和试验方法,提出了3种基于不同控制方式模拟生成周期波气压边界条件的方法,以及在试样上游和下游分别设置1个体积可调的气体储存容器的试验设备方案。基于孔隙流体介质的讨论,将Fischer等提出的以不可压缩流体为渗流介质的周期法理论解,推广到以可压缩流体为渗流介质的情况,扩大了周期法理论解的适用范围,并讨论了各参数之间的物理意义及其联系。基于气体周期振荡法理论解,进行了2个特例分析,优化了理论解中复杂分项的处理。通过一系列正交对照计算案例,对比了气体周期振荡法理论解和数值解的计算结果,讨论了渗透率、孔隙率、下游容器体积、试样直径和长度等对试验过程的影响,验证了理论解的准确性和可靠性,并对理论解的不足进行了说明,在此基础上,给出了气体周期振荡法试验的优化设计策略。

基于应力水平的边坡加固设计方法研究

当前边坡优化设计较多的依赖于工程经验,尚缺乏理论层面的设计依据和指导体系,为此,提出一种将应力水平分布和稳定性分析相结合,综合确定边坡加固位置和规模的设计方法,通过3个顺层路堑边坡工程实例阐述了该方法的应用方式和效果。所得结论主要有:①基于应力水平确定加固位置、稳定性分析确定加固规模,这种综合性方法通常能得到较优的加固设计方案,既可为边坡的初步设计提供理论指导,也可为经验优化方案的校验提供理论依据;②对于顺层岩质边坡,在岩层分界面处应力水平往往较高,若开挖后岩层分界面有出露,采用锚索穿过岩层分界面提高坡体稳定性具有较好的效果;③“剥山皮”式开挖对稳定性帮助不大,对于此类边坡采用较陡的坡率挖除加固更有效。

1998-2007年新疆植被覆盖变化及驱动因素分析

利用1998—2007年SPOT VGT归一化植被指数(NDVI)数据对新疆植被覆盖的年际和空间变化进行了动态监测,并从气候变化和人类活动双重角度分析了植被覆盖演变的原因.1998—2007年新疆植被覆盖变化经历了2个阶段:1998—2001年植被覆盖严重退化时期;2002—2007年植被覆盖由急剧上升到缓慢下降再到持续升高时期,NDVI明显高于20世纪末期水平.新疆植被覆盖变化存在显著的空间差异,阿尔泰山地森林、巴音布鲁克草原等自然植被NDVI明显退化,农业灌溉区和生态建设地区的植被覆盖明显提高.从不同的土地利用类型来看,沙地和耕地的NDVI上升趋势显著,林地和草地植被的NDVI退化严重.研究表明,新疆植被覆盖变化是气候变化和人类活动共同作用的结果.温度对植被覆盖变化的影响表现为对植被生长年内韵律的控制和春季植被生长期的延长,年降水量的波动式下降是导致新疆植被覆盖变化呈现2个阶段的主导因素.农业生产水平的提高是新疆农业灌溉区NDVI不断上升的重要原因,同时,近年来大规模实施的生态建设工程所带来的生态效应正在呈现.

用局部强度折减法进行边坡稳定性分析

边坡的变形与其稳定性具有内在的必然联系,因而可以通过变形场来对边坡的稳定性进行判断。传统的强度折减法基于理想弹塑性模型对所有单元进行强度折减,所求解出来的变形场并不能很好地反映出边坡失稳时的真实变形。实际上,边坡的失稳是由于局部土体的强度降低所致的,因此提出只对局部土体单元进行强度折减、其他土体单元保持原有强度不变的局部强度折减法,本构模型采用变模量弹塑性模型。工程实例计算分析表明,基于变模量弹塑性模型的局部强度折减法对边坡进行稳定性分析是可行的。

深基坑支护双排桩计算模型的改进

当锚索超出规划红线被越来越严格限制后,双排桩支护的应用已越来越多。实践中发现现有规范方法的双排桩计算模型简单方便,但对于软土地层时存在计算位移不够合理的情况。同时,桩间土简化为压缩弹簧未能充分考虑桩和土柱之间的作用,会使计算位移偏大。为改进这些不足,建议了一个新的土压力模式,即基坑面以下的附加压力看作弹性应力,对两排桩与桩间土的作用增加一个等效土柱刚度,对基坑面以下的桩间土弹簧刚度取压缩刚度和m法刚度的大值,使计算的位移更合理,并与有限元和工程实测结果进行了比较,初步检验其合理性。

根据应力场和位移场判断滑坡的破坏类型及最优加固位置确定

滑坡的类型通常有推移式、牵引式和复合式。基于数值分析方法结合变模量弹塑性强度折减法,可以得到滑坡体的应力场和位移场。根据数值分析结果,发现推移式滑坡的上部位移和应力水平高于下部,而牵引式滑坡的下部位移和应力水平大于上部,复合式滑坡则是推移式和牵引式的组合,从而可以根据应力场和位移场较明确地确定滑坡体的滑坡类型。通过假设采用抗滑桩加固滑坡体,设定抗滑桩处于不同的位置,研究其安全系数大小与坡体应力场和位移场的关系,发现当抗滑桩置于应力水平和位移较大的部位时可以获得较大的安全系数,因而推移式滑坡的最优加固位置在坡体上部,牵引式滑坡的最优加固位置在坡体下部,复合型滑坡的最优位置在坡内应力水平和位移较大的部位。因此,可以根据数值分析得到的应力场和位移场确定滑坡的最优加固位置,为工程处理提供较明确的合理加固位置,对指导滑坡处理有较好的意义。最后通过对几个典型滑坡的计算分析,验证该方法的合理性和可行性。

基于e–p曲线的软土地基非线性沉降的实用计算方法

软土地基侧向变形引起的沉降不可忽略。目前中国地基规范对软土地基的沉降主要是采用侧限压缩试验曲线进行一维压缩沉降计算,然后对该计算结果乘以一个经验修正系数来反映软土侧向变形等所产生的沉降,经验系数为1.1~1.7,变化大,缺乏量化取用方法。因此,侧向变形引起的沉降尚缺乏有效可靠的实用计算方法。基于e–p曲线和Duncan-Chang本构模型的概念提出了用e–p曲线求取软土的非线性切线模量Et的方法,然后把地基的沉降分解为有侧限的压缩沉降和侧向变形产生的沉降两部分。有侧限的压缩沉降采用传统的e–p曲线分层总和法计算,侧向变形的沉降用非线性切线模量Et进行分层总和法求得。模型简单、参数易获得,由此而建立了一个较简便实用的软土地基非线性沉降计算方法。并通过一个工程案例与实测结果、规范方法计算结果和有限元数值分析结果进行比较,说明方法的可行性。

变模量弹塑性强度折减法及其在边坡稳定分析中的应用

目前用于边坡稳定性分析的数值方法中的强度折减法通常是仅对强度参数进行折减,且采用的是理想弹塑性模型。该方法主要用于求解边坡的安全系数,由于其在弹性阶段是按线弹性且对弹性模量不折减,故未能充分考虑屈服前岩土体的非线性,采用这种理想弹塑性模型的强度折减法计算所的变形偏小。基于Duncan-Chang非线性本构模型,提出在弹性阶段对弹性模量也进行折减的变模量弹塑性模型强度折减法,可以获得更符合实际的变形场,模量的变化是依据简化的非线性本构模型来实现的。通过与条形基础沉降的理论解和原位压板试验结果对比,证实了新方法在获得合理位移场方面的合理性。将其初步应用于边坡工程的变形计算,并希望由此进一步建立变形与安全系数的关系,以便于更合理地进行现场变形监控。如果采用变形突变来确定安全系数,理想弹塑性模型的强度折减法更明显一些。因此,建议采用理想弹塑性模型的强度折减法确定安全系数,采用变模量弹塑性模型强度折减法确定变形场。

岩溶地区高层建筑筏板基础的实践

介绍岩溶地区一高层建筑群采用天然地基上筏板基础设计的实践。该建筑群共7栋,楼高16层,其中1层地下室,基础底板置于标贯击数为9～11击的可塑粉质黏土层,土层以下为岩溶发育区,岩面高差达15m。原桩基方案实施困难较大,故考虑采用筏板基础。为合理确定地基承载力和计算沉降的变形参数,对其地基承载力采用原位压板荷载试验确定,较大于原地质报告提供的承载力。变形参数采用原位压板试验所确定的变形模量,变形模量为压缩模量的6倍。根据原位压板试验确定的强度和变形参数计算筏板基础下地基的承载力,并采用集中力弹簧模型计算筏板各点的沉降。同时筏板基础采用有限元等方法计算其内力和沉降,并进行设计。监测结果表明,实测沉降值与原计算值较一致。

用简单原位试验确定切线模量法的参数及其在砂土地基非线性沉降分析中的验证

地基沉降计算一直是岩土工程研究中的热点和难点问题,其困难在于室内试验与原位岩土参数差异较大,尤其是砂土地基和结构性强的硬黏土地基,基于室内试验参数的沉降计算与实际的误差较大。基于原位压板载荷试验来确定计算参数的切线模量法能克服这个缺点,并能计算地基的非线性沉降,是地基沉降计算的一个新进步。但原位压板载荷试验相对其他试验难度大、费用高,尤其对于深层土体,难度更大。为此,利用位于美国Texas A&M University大学河滨校区砂土地基上进行的系统的岩土试验资料,通过其不同压板尺寸的载荷试验,对切线模量法应用于砂土地基非线性沉降计算的适用性进行了验证,然后进一步研究由旁压试验、静力触探等简单的原位试验确定切线模量法所需的计算参数的可行性。结果表明:切线模量法所需的计算参数由旁压试验、静力触探等简单的原位试验确定是可行的,从而为切线模量法的推广应用确定提供了更简单的方法。对推动地基设计理论的发展有较好的意义。

确定地基承载力的新方法

地基承载力的合理确定对地基设计是最重要的一个内容。现场原位压板试验被认为是确定地基承载力最可靠的方法。但实际基础的地基承载力不仅与土性有关,还与基础的尺寸、埋深和沉降要求有关,压板试验的尺寸不是实际基础的尺寸,如何由压板试验合理地确定实际基础的地基承载力是一个还没有很好解决的问题。提出一个新的解决方法,即由压板试验反算地基的强度参数和变形指标,然后用这些参数对具体基础采用切线模量法计算基础的荷载和沉降关系的p–s曲线,再根据上部结构对基础的沉降要求和地基强度安全系数要求的双控原则,由p–s曲线确定满足沉降和强度要求的地基承载力,而不是直接由压板载荷试验曲线来确定地基承载力,这样可以更好地考虑基础的尺寸效应。通过案例进行了说明,并与现行的规范方法进行了比较,说明了新方法的合理性。

基于边坡变形场的抗滑桩最优加固位置探讨

采用抗滑桩加固滑坡体是工程中常用的一个方法,其中涉及到很关键的一个问题是抗滑桩合理位置的确定,本文认为抗滑桩设置使得滑坡的安全系数最大应是最优的设置位置。基于变模量强度折减法方法求得滑坡体的变形场,通过研究发现抗滑桩设置于滑坡体中位移最大的地方可以得到最大的安全系数,因此,抗滑桩加固时的合理位置可以通过变形场来确定,既方便又合理。所得到的分析结果对边(滑)坡治理工程中抗滑桩的设桩位置确定具有参考意义。

考虑侧向变形的软土地基非线性沉降计算的简化法

软土地基侧向变形占总沉降的比例大,通常的计算方法采用有侧限的一维压缩状态下的压缩模量应用于分层总和法来计算,这样的方法不能反应侧向变形对总沉降的影响,而规范方法则在该方法计算结果的基础上乘以1.1~1.7的经验系数,以修正计算误差。但经验系数的选取具有较大的人为性。为此,在广义胡克定律的基础上推导出可考虑侧向变形的计算方法,把软土地基沉降分为有侧限的压缩沉降S_c和侧向变形产生的沉降S_d两部分,前者采用传统的e–p曲线分层总和法计算,后者采用基于e–p曲线和邓肯–张(Duncan–Chang)本构模型的概念求取非线性割线模量E_p应用于分层总和法计算,这样就可以由e–p曲线进行考虑软土侧向变形的非线性沉降计算。另外,鉴于工程中初始孔隙比e_0和压缩模量Es1-2(压力为100 kPa和200 kPa对应的压缩模量)是常用的参数,相对稳定且可较好反映软土的特性,建立了由e_0和E_(s1-2)求e–p曲线和e–lgp曲线的方法,从而可以求出不同应力水平下的压缩模量Esi,由Esi进行S_c和S_d的计算,实现可由初始孔隙比e_0和压缩模量E_(s1-2)进行考虑软土侧向变形的非线性沉降计算,为工程计算带来极大的方便。最后通过案例说明方法的可行性。

刚性桩复合地基沉降计算方法

基于原状土切线模量法,对刚性桩复合地基的沉降计算提出一种新的沉降计算方法。该方法用切线模量法分别计算基础下土体和刚性桩的荷载–沉降过程曲线。依据共同作用时桩和桩间土的沉降相等的条件,对土体和刚性桩的荷载–沉降过程曲线进行复合得到刚性桩复合地基的荷载–沉降过程曲线,则刚性桩复合地基的沉降可以根据其荷载–沉降曲线得到。对于有复合地基的载荷试验的情况,提出直接利用其试验曲线建立复合地基的双曲线切线模量方程,利用该方程计算实际基础的沉降。通过工程实例表明,新的沉降计算方法具有较好的精度。

高潜水位采煤沉陷地复垦治理对策研究

介绍了高潜水位采煤沉陷地煤粮复合、耕地损毁及复垦治理情况,指出了现有政策条件下采煤沉陷耕地报损核减制度缺失、征收补偿标准不合理、失地农民社会保障制度不健全、土地流转政策缺乏以及多重税费企业负担重是该区复垦治理中存在的主要问题,创新性提出了建立高潜水位采煤沉陷耕地报损核减政策及相关配套政策是从根本上解决政府、企业和失地农民最大困难的治本之策,并从增强土地保护意识、提升开采和复垦技术水平、加大复垦治理政策和资金支持角度提出了建议。