2018年, 第31卷, 第2期　刊出日期：2018-02-20

  

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  中国公路学报. 2018, 31(2): 0-0.

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  封一/四

  中国公路学报. 2018, 31(2): 0-0.

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综述
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   “不良地质边坡”专刊导语

  中国公路学报. 2018, 31(2): 1-1.

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  当前，中国正全面统筹推进“五位一体”战略布局，交通基础设施建设作为新时代“五位一体”战略布局的重要发展领域，必将迎来新发展，实现新目标。近年来，中国地质灾害频发，其中不良地质滑坡灾害占地质灾害总数的70%左右，从不良地质滑坡灾害数量和比例来看，不良地质边坡问题已成为中国交通基础设施建设及运营的关键和重大技术问题。中国作为交通大国，公路总里程数已经突破400万km，保证不良地质边坡的安全性作为交通基础设施建设的关键目标，对确保公路运营期交通安全起着至关重要的作用。
  《中国公路学报》是中国公路学会主办的交通行业权威学术期刊，始终以提升中国公路交通科技创新能力和国际影响力、推动中国交通行业绿色低碳环保及可持续发展为使命。为促进中国公路交通领域的学术交流与创新，《中国公路学报》编辑部邀请国内边坡专家长沙理工大学郑健龙院士(我刊编委会副主任委员)、长沙理工大学付宏渊教授、湖南大学陈仁朋教授(我刊副主编)等牵头组约国内边坡领域专家学者的稿件，以专刊形式出版国内不良地质边坡领域的高水平、创新性研究成果，及时回顾、总结、推广中国不良地质岩土体边坡稳定性基础理论及控制技术的最新成果，探讨未来的研究方向和发展趋势，促进该领域的理论创新与新技术应用。
  专刊针对不良地质边坡致灾防灾机制及稳定性分析方法进行了梳理、归纳和总结，主要内容包括：①在边坡防护与加固方面，开展了微型桩加固土坡、三维加筋边坡、框架锚杆锚固寒区边坡分析方法研究与碳纤维水泥基复合材料加固节理岩体、草类根系坡面防护试验研究；②在边坡动力稳定性方面，对加筋土挡墙振动台试验、地震滑坡易发性区划、地震作用下边坡块状-弯曲倾倒分析、地震效应下边坡上限分析、地震影响下拉剪耦合作用规律开展了卓有成效的研究工作；③在挡土墙土压力计算方面，总结了挡土墙侧向位移与土压力关系，分析了侧向膨胀力对挡土墙的作用效应，提出了刚性挡土墙土压力计算方法；④在岩土体试验与本构模型方面，开展了干湿循环作用下红砂岩强度特性试验与椭圆应力路径下饱和软黏土循环单剪试验，建立了基于扰动状态理论的K-G模型、一维剪切流变的等效时间线模型、非线性蠕变损伤模型、考虑冻融循环效应的邓肯-张模型；⑤在边坡稳定性计算分析方面，提出了顺层缓倾复合介质边坡水力驱动型滑移破坏机制、复杂缓倾岩体边坡稳定性分析方法、路基下伏溶洞稳定性解析法、改进Goodman-Bray边坡倾倒稳定分析法、多层结构土质边坡稳定性分析方法、悬挂型暂态饱和边坡稳定性分析方法；⑥在现场与模型试验方面，开展了软土基坑开挖实测试验、非饱和土渗流特征试验、暂态饱和区时空演变试验、降雨诱发残积土坡失稳试验、滑坡消涨带变形破坏试验。
  提出了不良地质边坡稳定性研究的发展方向：①边坡生态防护与新型加固技术作用机理及分析方法；②动力作用下边坡破坏形式及计算理论；③挡土墙与特殊土相互作用机理及土压力计算方法；④考虑温度、湿度及时间效应的本构模型；⑤复杂状态下边坡破坏机制及计算方法；⑥考虑复杂因素影响的边坡模型试验与现场试验。
  不良地质边坡稳定性基础理论及控制技术的创新发展以及工程实践，是中国建设交通强国，统筹推进“五位一体”战略布局的重要支撑。《中国公路学报》将继续关注不良地质边坡致灾防灾机制及稳定性计算理论等方面的最新研究成果，以期为广大专家、学者及工程技术人员提供一个学习、交流的平台，促进中国公路交通行业的安全、健康与可持续发展。
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  公路养护技术国家工程实验室

  中国公路学报. 2018, 31(2): 1-1.

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  公路养护技术国家工程实验室（以下简称“实验室”）于2013年2月经国家发展和改革委员会批准立项，由长沙理工大学牵头，并联合湖南省高速公路建设开发总公司、中联重科股份有限公司、广东省长大公路工程有限公司和湖南省交通科学研究院共同组建。实验室主任为中国工程院郑健龙院士。
  实验室紧密围绕国家和行业需求，主要开展公路养护管理智能化技术、公路预防性养护与材料再生技术、公路大中修与旧路升级改造技术、公路运营期健康状态监测与预警技术等4个方向的研究；建成了公路检测、道路材料、道路结构、道路健康监测等四大研发平台(用地面积超过21 000 m²，拥有大型加速加载试验系统、土工离心模型综合试验系统、工业CT、探地雷达、GDS非饱和土三轴仪、动静三轴试验系统、多功能材料试验机(MTS)、落锤式弯沉仪（FWD）等国际先进的试验仪器设备，总价值9 000余万元。
  实验室现有研究人员37名，其中中国工程院院士1名，具有省部级及以上人才工程与学术称号的19名，有2人被评为国家有突出贡献的专家，1人被评为全国先进科技工作者，2人被评为全国教学名师、全国优秀教师，3人被评为新世纪百千万人才工程国家级人选。
  近年来，实验室先后完成了包括国家自然科学基金重点项目、工程院重大咨询项目、科技部863课题、973课题等高水平项目近200项(获省部级一等奖以上奖项近20项，其中主持完成的“膨胀土地区公路建设成套技术”成果获国家科技进步一等奖，主持完成的“沥青路面状态设计法与结构性能提升技术及工程应用”成果获国家科技进步二等奖，参与的“废旧沥青再循环利用的成套关键技术”成果获国家科技发明二等奖(成果在京港澳高速湖南潭耒段提质改造工程、河南驻信段改扩建工程、江西昌樟高速扩建工程、广东广佛肇高速公路等多项国家重点或重大工程中得到应用，部分成果纳入行业规范，有力推动了行业科技进步，经济、社会效益显著。
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  非饱和土抗剪强度理论的关键问题与研究进展

  付宏渊, 马吉倩, 史振宁, 曾铃

  中国公路学报. 2018, 31(2): 1-14.

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  非饱和土抗剪强度与其矿物组成、细观结构和含水率等因素密切相关，许多学者先后提出了多种非饱和土抗剪强度的形成机理、计算方法以及测试手段。为总结现有研究成果，深化对非饱和土抗剪强度理论的认知，综述了非饱和土抗剪强度理论发展中的若干关键问题。首先讨论了不同类型土体的细观结构差异，分析了非饱和土抗剪强度形成的细观机理，对比分析了砂性土与黏性土非饱和抗剪强度变化规律的差异性；其次总结了几种较为典型的非饱和土抗剪强度计算公式，对不同非饱和参数的取值方法进行了分析；最后介绍了多种用于非饱和土抗剪强度测试的新仪器与新方法，如非饱和土直剪、非饱和三轴以及非饱和土环剪装置等，部分国外已有研究成果在中国仍处于空白状态，值得中国同行借鉴。根据上述分析，对非饱和土抗剪强度理论的研究方向进行了展望：①应进一步从细观角度开展不同结构土体土颗粒之间的相互作用以及土、水相互作用对宏观非饱和抗剪强度影响的研究；②应根据土质类型、含水状态和应力状态等因素综合确定非饱和土抗剪强度计算参数，提出相应的抗剪强度计算方法，并逐步尝试将非饱和土强度理论应用至工程实际；③进一步改进现有非饱和抗剪强度测试仪器，使之可以控制多种试验变量，优化测试方法，进一步提高试验效率与精度。
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  降雨型滑坡失稳机理及稳定性评价方法研究进展

  文海家, 张岩岩, 付红梅, 谢朋, 胡晶

  中国公路学报. 2018, 31(2): 15-29,96.

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  为了深化对降雨型滑坡的认识，梳理了有关降雨型滑坡失稳机理和稳定性分析的研究现状，在此基础上，对于未来重点研究方向进行了展望。首先，概括降雨型滑坡的主要类型、特征以及控制因素，重点论述了浅层土质滑坡2种失稳机理，即由基质吸力控制的较深层滑坡和渗透力占主导作用的较浅层滑坡。然后，介绍相关入渗概念和入渗模型，重点介绍了以Green-Ampt入渗模型为基础的一些改进模型，简要阐述了降雨作用下岩质滑坡的稳定性分析方法，之后重点论述了基于非饱和土力学和极限平衡法的土质滑坡稳定性分析方法，选择常见的稳定性分析方法应用于实践中，并通过安全系数的相互比较以增进其本质的理解。最后，分别从研究方法、研究对象以及研究成果运用3个方面剖析了已有失稳机理和稳定性评价研究的不足，并对相关研究方法的适宜性、研究对象的重要性以及研究成果运用的前瞻性进行探讨，在此基础上认为未来的研究应重视现场调查和监测技术的应用、综合运用多种研究方法、跨学科进行综合分析、考虑降雨入渗及稳定性分析的不确定性，以及注重高新技术的运用。
分析与计算
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  边坡倾倒稳定分析Goodman-Bray法：改进、测试与应用

  陈祖煜, 蔡云鹏, 王玉杰, 孙平, 冯上鑫, 白兴平

  中国公路学报. 2018, 31(2): 30-38.

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  为确认改进的边坡倾倒稳定分析Goodman-Bray法的正确性和实用性，对改进的边坡倾倒稳定分析Goodman-Bray法进行了深层次的分析、测试及试设计。以柳树沟Ⅰ区变形边坡、龙滩水电站左岸泄水建筑物进口高边坡、天生桥二级水电站厂房南边坡为典型算例，分别讨论了岩块不同宽度、地下水影响与预应力锚索加固等因素对边坡稳定性的影响，最后对正在建设中的两河口水电站泄水建筑物倾倒边坡的稳定性进行了分析。结果表明：当条块宽度越小时安全系数也相应减小；边坡内外水位平衡时，充水并不会对倾倒边坡的稳定产生实质性影响，且坡外水位骤降会导致倾倒边坡的稳定安全系数急剧下降；锚固作用下安全系数有明显提高。考核的成果表明，相应成果合理，改进Goodman-Bray方法可以在工程设计过程中不断改善，日趋成熟。
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  基于Morgenstern-Price法和改进径向移动算法的边坡稳定性分析

  金亮星, 冯琦璇, 潘卓夫

  中国公路学报. 2018, 31(2): 39-47.

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  为了能够准确确定边坡的非圆弧临界滑动面位置及其相应的安全系数，采用一种新的启发式优化算法——径向移动算法，对边坡进行稳定性分析。通过调整原算法中的数据结构，增强粒子的自反馈能力，提出改进径向移动算法（IRMO）。安全系数的求解采用严格的Morgenstern-Price法，应用Newton-Raphson法，建立了满足条间力平衡与力矩平衡的Morgenstern-Price法中安全系数F和条间力参数λ的迭代计算公式。基于Morgenstern-Price法，采用IRMO算法对边坡稳定性进行分析，通过2个典型边坡算例和1个复杂海堤边坡实例，从稳定性、精确性、计算效率等多个角度将IRMO算法与未改进的径向移动算法进行对比论证，同时将IRMO算法与粒子群算法、改进粒子群算法等其他算法进行对比分析。结果表明：相比未改进的径向移动算法，IRMO算法连续搜索20次临界滑动面的结果重叠度更高，证明IRMO算法稳定性更强，IRMO算法的安全系数值随代数收敛的速度更快，证明IRMO算法的计算效率更高；与粒子群算法、改进粒子群算法等启发式算法相比，IRMO算法搜索到的临界滑动面位置与其他算法一致，安全系数计算结果更接近裁判答案，标准差也最小，证明IRMO算法在边坡稳定性分析问题上更具可行性与优越性；通过海堤边坡实例的分析，IRMO算法得到了该边坡合理的安全系数值和临界滑动面位置，表明该算法能够正确评估边坡稳定程度，可以应用于实际工程中。
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  悬挂型暂态饱和边坡稳定性分析方法研究（双语出版）

  蒋中明, 李小凡, 伍忠才

  中国公路学报. 2018, 31(2): 48-56.

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  针对降雨入渗引起的暂态饱和边坡稳定性问题，考虑暂态饱和边坡重度变化、基质吸力以及暂态水压力的影响，分析了降雨入渗条件下暂态饱和边坡失稳机制，揭示了暂态水压力分布规律，并阐述了相应的暂态水压力数学计算方法。依据边坡滑动面是、否位于悬挂暂态饱和区内2种分布条件，提出了考虑暂态水压力、基质吸力及重度变化的Janbu极限平衡分析方法，并编写了可自动搜索圆弧形和折线形滑面的暂态饱和边坡稳定性计算程序。通过算例深入研究了悬挂型暂态饱和边坡安全稳定性的变化规律以及滑移机制。研究结果表明：降雨前期，由于暂态饱和区厚度较小，边坡基质吸力作用对边坡稳定性影响占主导作用；持续降雨引起暂态饱和区厚度增加条件下，边坡内暂态水压力逐渐转化为边坡失稳的主控因素，边坡安全系数持续下降；相同计算条件下，随着暂态饱和区厚度的增加，折线形滑动面的安全系数始终小于圆弧形滑动面的安全系数；折线形最危险滑动面的深度随暂态饱和区厚度的增加呈减小趋势，但普遍浅于圆弧形滑动面。圆弧形滑动面的深度呈现先减少后增加的趋势，深入研究发现此现象与边坡底部暂态水压力及边坡的抗剪强度参数密切相关。悬挂型暂态饱和边坡更容易产生浅层折线形滑动破坏。
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  复杂缓倾角岩体边坡的三维稳定性分析

  王林峰, 唐红梅, 唐芬, 叶四桥, 伍川生, 夏毓超

  中国公路学报. 2018, 31(2): 57-66.

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  为了建立复杂缓倾岩体边坡的三维稳定性分析方法，以含有层面和多组结构面的缓倾角岩体边坡为研究对象，根据现场调查资料将缓倾角岩体边坡相邻岩块间的接触关系分为脱离、面接触和线接触3种模式，依据每种岩块接触方式构建相应的接触力学模型，明确岩块的受荷情况，基于材料力学以岩块的竖向位移和转角为中间变量建立3种接触情况下的层间荷载计算方法。根据各岩块受到的荷载，推算出岩块后部结构面处的拉应力、剪应力和扭矩计算式，再基于断裂力学方法获得了该结构面的第1，2和3型应力强度因子，进而获得结构面的联合应力强度因子计算表达式。将结构面的断裂韧度与联合应力强度因子的比值作为各岩块的稳定系数，通过比较该岩块稳定系数与1的大小关系判断各岩块是否稳定，并将该分析方法应用于綦江羊叉河缓倾角岩体边坡。研究结果表明：该方法计算获得的坡顶破坏位置与现场边坡已经开裂的位置基本一致，说明该方法基本可行；改变岩块后部结构面贯通段的长度和弹性模量，稳定系数变化幅度达分别为74.32%和16.45%，不考虑Z方向各列岩块的相互影响岩块的稳定系数将增大5.16%~11.72%；研究结果可为缓倾岩体边坡的防治提供初步的理论支撑。
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  多层结构土质边坡降雨入渗过程及稳定性影响分析（双语出版）

  胡庆国, 袁宁, 刘登生, 何忠明

  中国公路学报. 2018, 31(2): 67-74.

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  为了分析多层结构土质边坡在不同降雨条件下的渗流过程以及稳定性变化规律，基于降雨入渗机理以及均质土体降雨入渗深度理论计算公式，提出了多层结构土质边坡降雨入渗深度及其稳定性计算方法，利用该计算方法分析不同降雨条件下雨水的入渗深度，同时应用数值分析方法计算多层结构土质边坡降雨入渗深度及其稳定性。研究结果表明：建立的降雨强度与降雨时间共同影响下的多层结构土质边坡雨水入渗深度理论计算公式的计算结果与数值分析得到的结果基本一致，表明该公式能较好地反应多层结构土层边坡降雨入渗过程；降雨入渗过程中靠近坡面的土层体积含水率、孔隙水压力增长速度较快，并且在土层交界面处，土层体积含水率、孔隙水压力变化幅度比较大，且靠近坡面的土层体积含水率首先达到饱和状态，随后第2层土体的含水率也逐渐达到饱和状态；降雨入渗过程中边坡安全系数随着降雨入渗深度的增加而不断降低，并且在湿润锋到达土层分界面时，安全系数有突变现象，由于不同土层之间渗透系数的差异性，使得雨水在土层分界面处易形成平行于坡面的渗流，进而导致边坡安全系数出现较大范围的波动，此时边坡最容易发生失稳破坏。
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  地震作用下的层状岩质边坡块状-弯曲倾倒解析分析

  张海娜, 陈从新, 郑允, 周意超, 邓洋洋

  中国公路学报. 2018, 31(2): 75-85.

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  为了进行地震作用下块状-弯曲倾倒破坏边坡的稳定性评价，基于极限平衡理论，运用逐步分析方法，建立了地震荷载作用下块状-弯曲倾倒破坏的地质力学模型，并推导出了地震荷载作用下块状-弯曲倾倒破坏的解析公式，分析了地震荷载对岩质反倾边坡稳定性和破坏模式的影响。采用边坡几何力学参数、潜在破坏岩块编号及地震影响系数作为稳定分析中的变量，运用MATLAB编写了求解不同变量下的边坡安全系数和破坏模式的计算程序，此外，还将该方法与传递系数法、数值模拟结果进行了对比分析。研究结果表明：随着地震惯性力的增大，边坡稳定性逐渐下降；部分相邻块体的潜在破坏模式不同，滑移破坏和倾倒破坏交叉出现，但随着地震影响系数的增大，整体破坏模式逐渐由倾倒破坏转变为滑移破坏；随切坡角度增加，边坡的稳定性下降，较易发生倾倒破坏；不同地震影响系数下岩层厚度对边坡的影响不同。
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  地震效应下二级边坡三维动态稳定性上限分析

  张标, 王晅, 张家生, 张佳华, 黄阜

  中国公路学报. 2018, 31(2): 86-96.

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  为了给二级边坡的抗震设计提供参考，对其在地震力作用下的稳定性进行研究。基于三维破坏模型，采用拟静力法将地震力引入计算模型中，运用极限分析上限定理分析二级边坡破坏时的能量耗散，并根据虚功率原理推导稳定系数的解析解。利用穷举法优化计算，得到约束条件下稳定系数的最优上限解，并与已有研究成果进行对比。利用该方法，分析宽高比、内摩擦角、深度系数、上、下台阶倾角、地震力等因素对二级边坡稳定性的影响。针对不同的计算精度，给出二级边坡可简化为二维平面应变问题的最小宽高比。研究结果表明：该方法正确可靠；宽高比对稳定系数影响显著，随着宽高比的增大，二级边坡的三维效应逐渐弱化，最终转变为二维平面应变问题，内摩擦角、深度系数、上、下台阶倾角对稳定系数有较大影响；对边坡进行放坡时，应尽量减小上、下台阶的倾角，并增大上台阶边坡的高度，以提高二级边坡的稳定性；水平地震力与竖直地震力对二级边坡的稳定性有显著影响，如果计算中不考虑地震力，则稳定系数的相对误差分别高达40%和15%。
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  考虑拉剪耦合作用地震边坡稳定性分析

  尹超, 李伟华, 李舰, 蔡国庆, 赵成刚, 迟明杰

  中国公路学报. 2018, 31(2): 97-105.

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  基于拉剪耦合作用，对Mohr-Coulomb强度准则进行修正。在不同坡高、不同高宽比的边坡底部入射3条经典地震波，对边坡进行动力稳定性分析。首先采用显式迭代子增量法编写考虑拉剪耦合作用的Mohr-Coulomb强度准则子程序，并在边坡模型的截断边界添加黏弹性人工边界、输入等效地震荷载，模拟边坡受到的地震作用；然后以单元分别受到压缩和拉伸作用为例验证子程序的正确性；通过与已有地震边坡的研究结果对比，表明在地震边坡分析中若不考虑材料的拉剪耦合作用，得出的结论偏危险；最后在边坡底部垂直入射3条地震波，分析不同坡高、不同高宽比的边坡在2种强度准则下安全系数的区别。研究结果表明：不同边坡（坡高、高宽比不同）在不同地震波（El-Centro，Kobe，Northridge）作用下的安全系数各不相同，但安全系数都随坡高增加和坡角增大而降低；考虑拉剪耦合作用边坡的安全系数小于不考虑拉剪耦合作用边坡的安全系数，并且其安全系数的变化各有特点；坡高和高宽比的变化影响边坡对地震波频段的响应；分析地震边坡的稳定性，应综合考虑材料的拉剪耦合作用以及边坡高度和高宽比的变化规律。
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  山区公路沿线地震滑坡易发性区划研究

  谢朋, 文海家, 胡东萍

  中国公路学报. 2018, 31(2): 106-114.

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  基于地理信息系统（GIS）技术，建立逻辑回归评价模型，对汶川县和芦山县公路周边8 km范围的地震滑坡开展易发性区划研究。在研究过程中，首先，从地震诱发滑坡灾害的触发机理出发，参考现场工程地质勘察资料及现有的研究成果，选取包括高程、坡度、坡位、坡向、曲率、微地貌、岩性、距断层距离、距水系距离、归一化植被指数（NDVI）、地震峰值加速度（PGA）、距离道路距离、年平均降雨量在内的13个地震诱发滑坡的影响因子；然后，以汶川县地理空间数据库为基础，通过10组样本在R软件中的训练，建立逻辑回归评价模型；最后，应用上述建立的模型，在ARCGIS平台下将汶川县公路沿线地震滑坡的易发性划分为极低、低、中、高、极高5个级别。为了进一步检验所建立评价模型的稳定性，将上述模型仿真到芦山县公路沿线，形成芦山县公路沿线地震滑坡易发性区划图。通过2个研究区域的ROC曲线，可以得到AUC值分别为0.912和0.783。研究结果表明：预测结果与实际地震滑坡分布吻合度较高，建立的评价模型稳定性较好，可以推广用于地形、地质环境相似山区公路沿线地震滑坡易发性区划评价。
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  微型桩加固土质边坡极限抗力分析方法

  孙书伟, 张奎, 朱本珍

  中国公路学报. 2018, 31(2): 115-123.

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  为了给微型桩加固土质边坡的工程设计和安全评价提供参考，针对工程中常见的黄土、冰碛土和风化页岩进行单根微型桩在横向滑体变形作用下的承载力特性试验。采用数值模拟方法，考虑桩-土接触作用和岩土的非线性行为，建立微型桩加固土质边坡时极限抗力的分析模型，以桩截面极限弯矩和桩身最大水平位移为控制条件，提出确定微型桩加固土质边坡极限抗力的分析方法，并将分析结果与试验结果进行对比。分析微型桩加固土质边坡时的变形机制、破坏模式以及分别加固黄土、冰碛土和风化页岩时的极限抗力。研究结果表明：所建立的微型桩极限抗力分析模型在确定微型桩加固土质边坡极限抗力时具有较高的精度，直径115 mm微型桩在厚度为60 cm的滑体横向变形作用下的极限抗力约为10～20 kN，微型桩的极限抗力受到岩土类型影响，边坡岩土强度较高时微型桩的极限抗力更大；微型桩加固土质边坡时的破坏模式为弯曲破坏，主要由于微型桩截面弯矩超限所导致，桩身破坏部位在滑面以下约4倍桩直径的深度位置；滑体横向变形作用下微型桩顶水平位移在开始阶段呈线性增加，随着滑体位移量逐渐增大，微型桩顶部与桩后岩土之间产生了脱空现象。
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  非线性准则下三维加筋边坡稳定性的上限分析（双语出版）

  侯超群, 邓欣, 孙志彬, DIAS D, 许敬叔

  中国公路学报. 2018, 31(2): 124-132.

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  为了研究非线性摩尔-库仑破坏准则下的三维加筋边坡在均匀加筋和三角形加筋2种加筋模式下的稳定性，采用极限分析上限理论，构建加筋边坡破坏的三维破坏机构，推导不同加筋模式下的筋材内能耗散方程，并根据上限定理将三维加筋边坡的稳定性问题转化为显式优化问题，得到三维边坡稳定性指标的计算公式。采用MATLAB软件计算，将结果与已有研究成果进行比较，验证了所提出计算方法的正确性，并进一步讨论了非线性参数m、宽高比B/H、不同加筋模式以及不同加筋强度k₀对三维边坡稳定性的影响。结果表明：稳定性系数N_s随着m的增加而非线性减小，在坡角较小（不大于60°）的情况下，m对边坡稳定性系数N_s的影响较大，边坡的非线性特性比较明显；稳定性系数N_s随着B/H的增加而减小，在B/H<5尤其B/H<2时，稳定性系数下降速率较快，B/H越接近10时稳定性系数逐渐趋于稳定；三角形加筋模式的加固效果优于均匀加筋模式，稳定系数性N_s随着加筋强度k₀的增加而线性增大，但变化规律并不显著。在实际工程中，建议B/H较小时，要对加筋边坡进行三维分析以符合工程实际；坡角较小时需要考虑土体的非线性破坏特征，选取合适的非线性参数可避免不安全的设计；在工程条件允许的情况下，优先选择三角形加筋模式进行边坡加固。
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  框架锚杆锚固寒区边坡的多场耦合分析（双语出版）

  董建华, 代涛, 董旭光, 孙国栋

  中国公路学报. 2018, 31(2): 133-143.

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  为了明确寒区框架锚杆边坡支护结构的工作机理，建立了框架锚杆支护冻土边坡的水热力耦合计算模型，采用有限元法进行了求解，基于MATLAB软件平台编写了计算程序，并通过已有的试验考证了程序的正确性。算例分析给出了边坡温度场、水分场、应力场和支护结构冻融反应的分布规律。结果表明：坡面上部受气温影响较大，融化时活动层含水量接近饱和，坡脚附近出现过饱和的“水泡”；冻结时剪应力最大值是融化时的2倍，且分布均匀，边坡处于稳定状态，融化时剪应力在活动层和稳定冻土层交界面发生突变，边坡处于不稳定状态，该交界面是潜在滑移面；在一个冻融周期内，锚杆轴力、立柱内力和水平位移均先增大后减小，且随坡高逐渐增大，3种工况下结构内力和水平位移的关系为冻结时大于融化时大于初始时；冻胀时各层锚杆锚头处轴力增量最明显，增幅沿杆轴方向逐渐减小，融化时锚杆轴力和立柱内力大幅减小，且留有残余变形。因此，框架锚杆支护冻土边坡时，建议支护结构应按冻胀工况进行设计和计算。
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  顺层缓倾复合介质边坡水力驱动型滑移破坏机制研究

  杨括宇, 陈从新, 夏开宗, 宋许根, 张海娜, 鲁祖德

  中国公路学报. 2018, 31(2): 144-153.

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  为了对水力作用下顺层缓倾复合介质边坡稳定性进行定量研究，以沪蓉高速公路彭家湾某同类边坡为例，基于极限分析上限法原理建立针对性的简化力学计算模型。首先，根据位移协调条件以及塑性力学关联流动法则，构建出一个机构允许的应变速度场；其次，根据流体力学原理，在Hoek和Bray假设的基础上，建立适合顺层缓倾复合介质边坡的水压分布模型。通过边坡内水压分布特性分析，得出水力作用（潜滑面扬压力、潜滑面动水压、后缘张裂隙静水压）均与后缘张裂隙内充水高度直接相关；在此基础上，分别建立临界充水高度与临界降雨强度表示的边坡滑移失稳判据。通过该力学模型，计算工程案例边坡滑坡时后缘张裂隙临界充水高度值与临界降雨强度值，确定边坡滑移失稳时滑移面具体位置，并进行边坡稳定性的敏感性因素探讨。研究结果表明：当后缘水位达到临界充水高度或降雨强度达到临界值时，边坡沿着稳定性系数最小的潜滑面发生滑移破坏；底层滑体厚度仅影响底层滑体的稳定性；岩层倾角小于15°时，各潜滑面稳定性受倾角影响较大；水力作用下边坡稳定性下降主要由潜滑面扬压力与张裂隙静水压引起，动水压几乎没有影响。
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  有限无黏性填土刚性挡土墙主动土压力计算

  刘忠玉

  中国公路学报. 2018, 31(2): 154-164.

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  针对经典的Rankine或Coulomb土压力理论不适用于山区挡土墙或邻近既有地下室基坑工程中常常遇到的墙后为有限宽度填土的情况，以墙背和稳定岩质坡面间为有限无黏性填土的刚性挡土墙为研究对象，假定在平面应变条件下，墙体平移使得墙后土体在极限平衡状态时出现通过墙踵的直线形或折线形滑裂面，且其中形成圆弧形土拱，考虑滑动土楔内水平土层间存在的平均剪应力，引入水平层分析法，得到非线性分布的主动土压力表达式。通过与文献中离心机模型试验结果的对比，验证所提方法的合理性，并在此基础上，以三角形和矩形断面有限填土挡土墙为例，探讨墙背倾角、岩质坡面倾角、墙土摩擦角、岩土摩擦角、填土内摩擦角或填土宽度等参数对主动土压力的影响。计算结果表明：该方法合理可行；有限填土时主动土压力沿墙高一般为非线性分布，且其合力作用点的位置一般不在墙高的1/3处；当填土宽度较大时，主动土压力合力大小有可能大于Coulomb土压力理论计算值，而且对于矩形断面有限填土的挡土墙，滑裂面的倾角都小于Coulomb土压力理论值。
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  路基下伏矩形溶洞的稳定性解析法

  赵衡, 肖尧, 赵明华, 杨超炜

  中国公路学报. 2018, 31(2): 165-170,180.

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  为评价荷载作用下的路基下伏矩形溶洞的稳定性，首先根据岩溶区路基承载特性建立简化的力学分析模型，并进一步得到等效计算模型。其次，基于复变函数理论，提出矩形溶洞任意截面映射函数的确定方法，并给出常用矩形截面映射函数的具体表达式。然后，求得矩形溶洞在自重与路基荷载联合作用下的地层应力；在此基础上，进一步求得任意截面的最大、最小主应力，同时引入Griffith强度准则，对溶洞的稳定性进行评价。最后，通过数值方法及工程实例对本文计算方法进行验算。研究结果表明：该方法所得水平应力和切应力与数值结果误差在5%以内，竖直应力误差在8%以内，工程实际情况与理论计算结果吻合良好，对岩溶区路基设计计算有一定的参考价值；值得注意的是，矩形溶洞4个顶点处的水平应力及竖向应力值都比较大，应力变化幅度较为明显，存在严重的应力集中现象，说明矩形溶洞的4个顶点比较容易破坏，在工程实践中应特别注意该处的验算。
试验研究
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  膨胀土侧向膨胀力及其对重力式挡墙的作用（双语出版）

  张锐, 刘正楠, 郑健龙, 张博亚

  中国公路学报. 2018, 31(2): 171-180.

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  为研究不同上覆荷载作用下的膨胀土侧向膨胀力及其对重力式挡墙稳定性的影响，在常规固结仪基础上，设计了一种侧向膨胀力试验装置和方法，揭示广西百色膨胀土侧向膨胀力随上覆荷载的变化规律；通过湿热气候长期作用下膨胀土路堤含水率变化的数值模拟，并结合侧向膨胀力试验结果，获得了路堤重力式挡墙静止时墙背侧向膨胀力随时间和深度的变化规律；根据试验间接得到的侧向膨胀力与侧向膨胀率的关系，分析了侧向膨胀力随墙后土体侧向膨胀量的变化及其对挡墙稳定性的影响。研究结果表明：在侧限和无荷条件下膨胀土浸水后仍会产生一定侧向膨胀力；上覆荷载在0~50 kPa，侧向膨胀力随其增大而显著增大，且大于相应上覆荷载；上覆荷载大于100 kPa后，侧向膨胀力增幅变小并趋于稳定；上覆荷载增至恒体积竖向膨胀力时，侧向膨胀力达到最大；湿热气候长期作用下，膨胀土路堤挡墙墙后土体含水率逐年增加，静止挡墙墙背侧向膨胀力的合力逐渐增大，作用点下移；第5年含水率变化趋于稳定，侧向膨胀力沿墙背分布近似为抛物线规律，其合力为静止土压力的3倍，作用点位于墙背中部；在侧向膨胀力的作用下挡墙会被水平推移2.0 cm；若容许墙后膨胀土发生2.6 cm的侧向膨胀，可极大减小侧向膨胀力，使挡墙满足规范对其抗滑和抗倾覆稳定系数的要求。
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  主被动状态间墙体侧向位移与土压力关系

  谢涛, 罗强, 张良, 连继峰, 蒋良潍

  中国公路学报. 2018, 31(2): 181-190.

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  为了研究从静止到主动状态或从静止到被动状态下墙体侧向位移与墙背土压力大小的关系，以应力Mohr圆为出发点，通过引入内摩擦发挥角，推导了主动与被动状态间土压力与内摩擦发挥角的统一表达式。根据所构建的墙体位移与土体剪应变几何方程以及等极限应变下的剪应变-剪应力理想非线弹塑性物理模型，建立了能基本反映土体应力-应变特性和墙后填土初始应力状态的墙体位移-土压力统一函数关系式，并结合Coulomb土压力模型近似考虑了墙背与填土间摩擦力的影响。研究结果表明：影响墙体位移-土压力关系的核心要素是墙背初始应力状态、墙后滑移区范围及填土应力-应变特性；初始侧压力系数的增加，直接导致进入主动与被动状态所需墙体位移出现相应的增大和减小，墙体位移-土压力曲线沿水平轴呈现出整体平移的变化；土体内摩擦角和墙土摩擦角的改变会引起滑移区范围的变化，从而使墙体位移-土压力曲线整体放大或缩小；填土应力-应变特性是墙体位移-土压力关系的微观本质，其模量比与极限剪应变对墙体位移-土压力曲线的平缓程度及极限状态下的墙体位移大小影响显著。
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  降雨入渗条件下非饱和土渗流特征试验

  曾铃, 李光裕, 史振宁, 刘登生, 刘杰, 李董可

  中国公路学报. 2018, 31(2): 191-199.

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  设计了一种可测量降雨入渗与底部排水条件下土体体积含水率与基质吸力变化规律的试验装置，开展不同降雨强度条件下砂土和粉质黏土的降雨入渗与排水过程室内模型试验，得到了不同土质在不同降雨强度下各高程处体积含水率与基质吸力的变化规律。结果表明：可将降雨入渗条件下不同土质的体积含水率变化划分为3个阶段，首先表面土体含水率上升，随着雨水的入渗，表面含水率保持不变，土体内部含水率由上至下依次上升，随后当浸润线达到装置底部后，土体的含水率开始逐渐增大，由非饱和状态过渡至饱和状态，最后当装置底部达到饱和后，土体中的水位开始逐渐上升，各个测点在降雨作用下由下至上依次达到饱和状态；不同土质土体的表面体积含水率均与降雨强度呈线性关系，在相同降雨强度下粉质黏土表面体积含水率大于砂土，不同土质浸润线的下降速度与降雨强度均呈对数函数关系，在相同降雨强度下砂土浸润线下降速度大于粉质黏土；土体基质吸力随着雨水的入渗由上至下逐渐减小，在水位上升过程中基质吸力变化幅度小于降雨入渗过程；在排水过程中，砂土与粉质黏土各高程处的含水率随排水时间的变化规律分别呈幂函数关系和指数函数关系，位置较高测点的含水率下降明显快于位置较低的测点。
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  双级加筋土挡墙动力特性振动台试验（双语出版）

  蔡晓光, 李思汉, 黄鑫

  中国公路学报. 2018, 31(2): 200-207.

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  针对目前多级加筋土挡墙动力试验研究不足的状况，通过大型振动台模型试验对地震荷载作用下双级土工格栅加筋土挡墙的动力特性进行研究。运用Bockingham π定理对双级土工格栅加筋土挡墙模型进行相似设计，采用标准砂作为回填砂、混凝土砌块作为挡墙和土工格栅作为筋材构成试验模型，并测试墙体和回填土的反应特性，得到土压力、墙面位移和土体加速度。试验结果表明：地震作用下挡墙立面墙体呈现倾斜并带有屈曲外鼓变形模式；挡墙水平位移、顶部沉降及分层沉降均随着地震峰值加速度增大而增大，最大值发生在挡墙顶部；随着输入地震荷载增大，砌块式挡墙缝隙中先出现淌砂，最后顶部模型砖掉落，挡墙破坏；加速度沿墙高存在放大效应，地震峰值加速度放大系数随着峰值加速度的增大而减小；下级挡墙峰值动土压力均呈现“中间大两端小”分布规律；上级挡墙峰值动土压力在小震时呈现“中间大两端小”，强震时呈现“中间小两端大”分布规律；台阶处下级挡墙顶部动土压力和水平位移均大于上级挡墙底部相应值。研究成果可为双级土工格栅加筋土挡墙的抗震设计提供理论支持。
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  软土基坑开挖深度与空间效应实测研究

  李镜培, 陈浩华, 李林, 马际首

  中国公路学报. 2018, 31(2): 208-217.

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  为了给软土基坑工程开挖的支护设计与施工提供参考，针对软土基坑开挖中普遍存在的开挖深度以及空间效应，考虑分区开挖与挡墙加固等有利因素的影响，以上海市五坊园基坑工程为背景，进行开挖过程中基坑及周围环境动态响应的追踪研究。采用现场设点实测的方法对施工过程中围护结构位移、支撑轴力、立柱隆沉及邻近管线位移的变化规律进行监测，并将实测数据与类似条件的软土基坑开挖工程进行对比，分析施工过程中软土基坑自身结构及周边管线的变形特性，探究开挖深度与空间效应对不同位置基坑结构的影响。研究结果表明：基坑施工对围护墙体及周边环境的影响具有明显的空间效应和深度效应；浅层土体开挖时（2 m深度范围内），基坑侧移空间分布主要受开挖顺序、土层性质和基坑阳角等因素影响；深层开挖时，基坑侧移体现出明显的空间效应；第1道支撑主要受土层流变影响，轴力在第2道支撑拆除阶段达到最大；由于底板硬化作用，第2道支撑轴力在底板浇筑阶段先增大后减小；基坑开挖卸荷会导致围护墙和立柱桩产生向上的位移，由于更加靠近基坑中心，立柱隆起值大于围护墙隆起值；基坑开挖深度越深，附近地下管线的沉降速率越大。
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  椭圆应力路径下饱和软黏土循环单剪试验

  刘飞禹, 陈琳, 胡秀青, 王军, 蔡瑛

  中国公路学报. 2018, 31(2): 218-225.

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  为了研究水平剪切应力对土体动力特性的影响，采用多向循环单剪仪模拟地震时土体所受的水平剪切作用，对温州饱和黏土进行一系列不排水剪切试验，分析在双向应力幅值为1∶2时，当X向和Y向加载波形的相位差分别为0°，30°，60°和90°，循环应力比分别为0.14，0.20，0.25时，相位差和循环应力比对土体动应变、动孔压、动剪切强度及剪切后再固结变形特性的影响。试验结果表明：在循环应力比较小时，应变和孔压比发展较慢，且再固结后产生的沉降也较小；当循环应力比为0.20时，相位差的增大会加快应变和孔压比的增长，X向应变的发展会受到Y向应变的影响，且相位差越大，土体达到破坏所需的圈数越少；当循环应力比为0.25时，相位差对应变、孔压比和强度的影响不明显；循环次数相同，随着循环应力比的增加，应变及孔压的发展速度增快；在一定的循环应力比下相位差越大，双向所产生的应变也就越大，且X向应变的发展会受到Y向应变的影响；当循环应力比为0.14时，再固结后的轴向变形很小；当循环应力比为0.20时，相位差越大产生的轴向变形也越大；当循环应力比为0.25时，相位差对再固结后的轴向变形影响不大。
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  干湿循环作用下红砂岩强度劣化特性试验

  徐志华, 张国栋, 孙钱程, 吴豪, 谈太溪

  中国公路学报. 2018, 31(2): 226-233.

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  为探究库水位周期性涨落条件下，库岸边坡消落区岩体的强度劣化特性及损伤演化规律，以红砂岩为研究对象，通过干湿循环试验模拟库岸边坡岩体的实际赋存环境，以常规单轴、三轴试验为手段，开展干湿循环作用下红砂岩强度劣化特性试验研究，分析干湿循环作用下红砂岩波速等特性的演化规律，定量分析了干湿循环作用对红砂岩强度主要力学参数的影响，并提出了基于黏聚力的损伤变量。结果表明：随干湿循环作用次数的增多，红砂岩的波速逐渐减小，孔隙率逐渐增大，减小和增大的趋势呈现出明显的三阶段特征，红砂岩单轴强度也逐渐减小，对应的峰值应变逐渐增大，其破坏形式为脆性破坏；以波速计算的红砂岩损伤变量表明，损伤变量随干湿循环次数的增多呈非线性增大趋势，可采用幂函数拟合；干湿循环作用下红砂岩黏聚力显著减小，而摩擦角变化不明显，干湿循环作用主要通过弱化黏聚力造成红砂岩单轴强度的降低，单轴抗压强度降低百分比η_1N与黏聚力降低百分比η_2N呈显著非线性对应关系；提出了基于黏聚力衰减的新损伤变量，并通过与波速损伤变量的计算值和试验值的对比验证了该损伤变量指标的合理性。
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  草类根系对坡面土强度及崩解特性的影响试验

  王桂尧, 周欢, 夏旖琪, 沙琳川, 周红贵

  中国公路学报. 2018, 31(2): 234-241.

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  坡面植被的固土防冲刷失稳作用往往取决于草类根系对坡面土强度和抗崩解特性的提高幅度。为研究草类根系对提高坡面土强度和抗崩解特性的影响规律，首先通过植草种植试验和观察，研究草类根系生长及竖向深度含根量分布规律，然后采用直剪试验得到不同根系含量或不同生长深度与根-土复合体强度的关系，并对添加不同含量根系的根-土复合体进行强度试验，比较种植活根系和添加死根系根-土复合体不同的强度特性。对路堑坡面植草根系原状土样和添加根系重塑配制土样进行崩解试验，比较分析坡面土壤的结构性、根系含量对植草坡面土体崩解特性的影响。结果表明：草类根系的纵横穿插与缠绕根网加筋作用使草类根系能显著增强根-土复合体的强度，种植根系的毛细根系及生物活性使其对土体强度提高的加筋效应远优于添加根系，其提高幅度与根含量呈线性增加关系；由于草类根系的缠绕包裹作用提高了土的强度，且草类根系在土体孔隙中的穿插能减少雨水入渗时的孔隙气压及封闭气体，从而使草类根系能显著提高根-土复合体的抗崩解特性；路堑边坡土体的结构性以及主根系衍生出大量毛细根系的存在，使添加根系重塑配制土的抗崩解能力远小于路堑边坡种植根系原状土；根土样在配制土中采用稻秸秆代替草类根系，在同样添加比例的情况下具有更高的抗崩解能力及加筋强度。
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  碳纤维水泥基复合材料加固节理岩体试验（双语出版）

  邓华锋, 肖瑶, 胥焘, 支永艳, 段玲玲, 潘登

  中国公路学报. 2018, 31(2): 242-251.

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  为了研究碳纤维水泥基复合材料对节理岩体的加固效果、加固机理及最优碳纤维掺量值，在超细水泥、粉煤灰、矿粉、硅灰等修复材料中，考虑0、0.25%、0.50%、0.75%、1.00%这5种不同的碳纤维掺量，对加固前、后节理岩样分别进行了直剪试验。研究结果表明：加固前、后节理岩样的剪切力-剪切位移曲线变化特征明显，由无峰值强度曲线转变为有峰值强度曲线，并出现明显的应变软化阶段和残余强度阶段；碳纤维掺量（质量分数）从0增加到1.00%时，节理岩样的峰值抗剪强度、残余抗剪强度在5种法向应力下分别提高13.0%~54.1%和0.61%~44.7%，剪切刚度增大32.4%~216.8%，黏聚力和摩擦角分别增大127.3%~266.5%和4.3%~20.4%；当碳纤维掺量为0.75%左右时，节理岩样加固后抗剪性能的综合增强效果最为明显；结合节理面形貌特征和加固后剪切破坏面特征分析发现，水泥浆复合材料对节理面具有较好的充填作用和胶结作用；在水泥基材中掺入碳纤维时，一方面类似于“加筋”材料，可在纯水泥浆的基础上进一步提高浆体的强度和整体性，限制节理面剪切过程中微裂纹的开展，另一方面碳纤维对受剪浆体提供了较好的“锚固”作用，进一步增加浆体与节理面的粘结性能，使得浆体本身、浆体与节理面之间胶结面的抗剪性能明显增强，从而显著提升加固后节理岩体的综合抗剪性能。
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  三峡库区滑坡消涨带变形破坏模型试验（双语出版）

  周昌, 胡新丽, 徐楚, 谭福林, 王强, 徐迎

  中国公路学报. 2018, 31(2): 252-260.

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  为明确水库滑坡消涨带变形破坏机理，以物理模型试验为手段，基于三峡库区堆积层滑坡工程地质特征，建立3种不同岩层倾角的滑坡消涨带试验模型。通过水库滑坡模型试验材料研制和库水位波动科学控制，实现水库滑坡消涨带失稳过程试验模拟，并从试验角度探讨水库滑坡消涨带变形特征和力学机制。结果表明：初次蓄水过程中，坡表裂缝交角与基岩倾角呈负相关，交角决定了裂缝扩展方向，影响变形发展；滑床倾角越大，交角越小，裂缝越长，变形越大，塌岸越易发生；坡内孔隙水压力滞后性明显，随周期增大逐渐减小趋于稳定，水位波动速率会缩短坡体地下水响应时间；波动速率越大，坡内孔隙水压力变化速率越大，对水下坡体影响最大，坡体内速率差越大，渗透力越大，进而影响滑坡的稳定性；土体结构劣化及水的浮托力是引起滑坡模型前缘破坏的关键因素，而动水压力作用及有效应力减小导致滑坡由局部向整体破坏，呈现典型的多重滑面渐进式牵引破坏模式。该研究结果有助于深入认识滑坡消涨带变形破坏机理，可为库水位波动触发牵引式滑坡的演化模式和力学机理提供依据。
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  降雨工况下粗粒土高路堤边坡暂态饱和区时空演变规律模型试验

  何忠明, 邓喜, 唐昊龙, 段旭龙, 卞汉兵

  中国公路学报. 2018, 31(2): 261-269.

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  基于室内模型试验及相似理论，利用含水率测试仪、张力计、土压力盒分别监测长时间大雨、短时间暴雨2种降雨工况下粗粒土高路堤边坡体积含水率、基质吸力、坡前推力变化规律，研究这2种降雨工况下粗粒土高路堤边坡暂态饱和区时空演变规律，揭示暂态饱和区变化影响下粗粒土高路堤边坡失稳机理。结果表明：2种降雨工况下降雨初期，暂态饱和区主要分布在边坡表层，体积含水率逐层上升、基质吸力逐层消散；随降雨不断持续，长时间大雨工况下暂态饱和区主要呈S形分布，暂态饱和区扩展过程中路堤边坡各级坡脚处的体积含水率先上升、基质吸力先消散，坡前推力主要分布在路堤边坡坡脚深处，边坡土体抗剪强度削弱区域首先分布在各级路堤坡脚处并逐渐向边坡内部扩展；短时间暴雨工况下暂态饱和区呈J形分布，暂态饱和区在下路堤坡脚处分布的面积较大，暂态饱和区扩展过程中下路堤边坡下部坡脚附近体积含水率先上升、基质吸力先消散，坡前推力由表层向路堤深处逐渐增大，土体抗剪强度削弱区域主要分布在下路堤边坡坡脚处。
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  降雨诱发残积土坡失稳的模型试验

  许旭堂, 简文彬, 吴能森, 徐祥

  中国公路学报. 2018, 31(2): 270-279.

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  为了研究降雨条件对残积土坡坡体内部变形特征及边坡失稳机理的影响，结合自制监测系统、人工降雨试验及数字照相量测技术，开展不同位置、不同坡度、不同密实度边坡的地质力学模型试验，分析雨水入渗对坡体变形、吸力的影响。指出失稳预警因子应从降雨诱发滑坡失稳机理出发，着重考虑边坡关键位置的力学物理量变化。基于坡体变形和吸力时变规律，提出边坡变形发展的3个阶段；基于不同条件下边坡的失稳破坏过程，揭示降雨诱发残积土坡的失稳模式。试验结果表明：边坡上部土体吸力和变形变化幅度较大，速度较快，而下部土体变化幅度较小，速度较慢；陡坡和高密实度边坡抵抗降雨入渗引起的变形能力强于缓坡和低密实度边坡，由于小孔隙结构发生破坏所需的能量远大于大孔隙结构，导致低密实度、缓坡坡体中部产生的变形大于坡体上部；边坡变形发展阶段为初始蠕变阶段、加速发展阶段、滑动破坏阶段；无支护的边坡，失稳预警因子可选择边坡关键位置处的基质吸力；有支护的边坡，应根据支护结构受力（变形）和边坡关键位置处吸力变化特征来选择预警因子；土坡的失稳模式为坡表冲刷→冲沟、切沟侵蚀→坡脚局部坍塌→破坏范围纵横发展→整体失稳，滑动面深度为1～3 m，该类滑坡应注重坡脚防护，尽可能降低边坡渐进累积破坏的可能性。研究结果可为构建东南沿海地区降雨诱发滑坡预测模型提供重要依据。
本构模型
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  高应力泥质粉砂岩非线性蠕变损伤模型研究

  刘新喜, 童庆闯, 侯勇, 刘昱呈

  中国公路学报. 2018, 31(2): 280-288.

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  为了研究高应力作用下泥质粉砂岩蠕变损伤特性，针对深埋硐室围岩和高陡边坡长期受高应力作用产生的蠕变影响，采用三轴流变试验仪对泥质粉砂岩进行分级增量加载研究其蠕变损伤特性。通过蠕变试验结果分析高应力泥质粉砂岩在硬化和软化2个阶段的不同损伤演化规律，硬化阶段考虑弹性模量、应力水平和应力作用时间综合影响的蠕变损伤效应；软化阶段基于损伤力学原理分析泥质粉砂岩在高应力作用下的蠕变损伤演化特性。通过建立考虑不同因素影响下的高应力泥质粉砂岩损伤演化方程，最终构建符合其蠕变特性的非线性蠕变损伤本构模型，并对改进后的蠕变模型参数进行识别反演。研究结果表明：高应力泥质粉砂岩的蠕变呈现明显的非线性特征，且蠕变硬化和软化特征明显，硬化阶段蠕变损伤变量随着应力水平的增大而增大，且随着时间增加而趋于稳定值；软化阶段蠕变损伤因子随应力水平和时间的增加呈明显的增长趋势，由此可见，高应力泥质粉砂岩蠕变在不同阶段其损伤受应力水平和应力作用时间的影响呈现明显的正相关趋势，说明该模型能够较好地反映泥质粉砂岩在高应力作用下应力水平与时间效应对蠕变损伤特性的影响，试验曲线与理论模型较为符合，研究成果可对高应力泥质粉砂岩深埋硐室及巷道围岩支护提供理论指导意义。
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  黏土一维剪切流变的等效时间线模型（双语出版） 

  胡亚元, 谢嘉祺

  中国公路学报. 2018, 31(2): 289-297,318.

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  为揭示变剪应力作用下黏土的流变特性，建立了一维剪切弹黏塑性模型。参照Yin等提出的等效时间流变模型的建模思路，将剪切应变速率分为弹性剪切应变速率和黏塑性剪切应变速率。弹性剪切应变速率与加载路径无关，用非线性函数模拟。而对于黏塑性剪切应变速率，首先基于Singh等提出的常剪应力作用下的蠕变速率经验公式推导黏塑性剪切应变、等效时间与剪应力之间的函数关系式；然后参照Yin等提出的等效时间法，把该关系式通过等效时间代入蠕变速率经验公式，获得以剪应力和剪应变为变量的黏塑性剪切应变速率式。弹性剪切应变速率式与黏塑性剪切应变速率式之和即为一维剪切流变的等效时间线本构关系式，再通过淤泥质黏土的分级加载试验和黄土的加卸载试验与该本构关系式剪切应变表达式之间的比较，验证该模型在变剪应力加载下的适用性。研究结果表明：所构建模型的预测曲线和分级加载试验曲线、加卸载试验曲线吻合较好，这说明该模型在变剪应力加载下具有较好的适用性；模型良好的预测性也说明其建模过程中用到的等效时间法不仅适用于一维压缩流变，还适用于一维剪切流变，拓展了等效时间法的应用范围。
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  冻融循环对粉质黏土力学性质的影响及邓肯-张模型（双语出版）

  胡田飞, 刘建坤, 常丹, 房建宏, 徐安花

  中国公路学报. 2018, 31(2): 298-307.

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  为了描述冻融循环下压实黏性土不排水剪切性状的变化规律，建议了一种能够反映冻融循环影响的修正邓肯-张模型。首先，以青藏高原粉质黏土为对象，进行一系列冻融循环试验和常规不固结不排水三轴压缩试验。然后，基于邓肯-张双曲线模型，通过三轴压缩试验得到应力-应变关系，确定邓肯-张双曲线模型参数随冻融循环次数的变化规律及相应的回归关系。最后，根据模型参数的函数表达式，建立以冻融循环次数为影响因子的修正邓肯-张模型，并编制该修正模型的计算程序。结果表明：粉质黏土试样的应力-应变曲线形式基本呈应变硬化型，破坏强度随冻融循环次数的增加而逐渐减小，冻融循环劣化作用随围压的增加而逐渐减弱；模型参数中，抗剪强度指标、初始切线模量、极限偏应力和常数K均随着冻融循环次数的增加呈逐渐减小的变化规律，可以采用Logistic函数进行拟合；破坏比随着冻融循环次数的增加呈逐渐增大的变化规律，可以采用ExpAssoc函数进行拟合；常数n随着冻融循环次数的增加呈先减小、后增大的变化规律，可以采用三次多项式函数进行拟合；模型计算结果与试验结果对比表明，两者得到的应力-应变曲线基本吻合，说明该模型可以用来描述粉质黏土变形和强度特性在冻融循环下的劣化特征。
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  基于扰动状态理论的生物酶改良膨胀土K-G模型

  文畅平

  中国公路学报. 2018, 31(2): 308-318.

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  以生物酶改良膨胀土的非线性弹性本构关系为研究对象，提出基于扰动状态理论的修正K-G模型。首先开展不同生物酶掺量条件下的重塑膨胀土样的等向固结排水试验和等p三轴固结排水剪切试验，研究生物酶改良膨胀土的应力-应变关系特征，基于非线性弹性K-G模型，分析生物酶掺量对膨胀土的切线体积模量K_t和切线剪切模量G_t中相关参数的影响规律。采用生物酶掺量作为扰动掺量，以试验和扰动状态概念为基础建立扰动函数，基于扰动状态理论对K-G模型进行修正，以反映生物酶掺量对改良膨胀土应力-应变扰动关系，使本构关系符合土体的实际变形过程，更合理地描述生物酶改良膨胀土的非线性弹性应力-应变关系。结果表明：通过对比ε_v-p及ε_s-q的试验曲线、K-G模型曲线与修正K-G模型理论计算曲线，体应变ε_v的K-G模型预测值小于试验值，而剪应变ε_s的K-G模型预测值大于试验值，修正K-G模型的体应变ε_v和剪应变ε_s的预测值都与试验值较为接近。修正K-G本构模型中各参数物理意义明确，与K-G模型中的参数确定方法一致，可以较合理地描述不同生物酶掺量扰动条件下改良膨胀土的变形特性。