机械工程学报

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潘登丽, 倪万魁, 苑康泽, 张镇飞, 王熙俊

2020, 28(1): 69-76. doi: 10.13544/j.cnki.jeg.2019-156

[摘要](206) [HTML全文] (142)

摘要:
土水特征曲线基本参数(进气值、残余吸力值和反弯点的斜率等)在非饱和土的强度理论、渗流理论以及体变特性等方面都是非常重要的参数，常常通过传统画图法来确定，其精确度难以保证。以洛川标准剖面4层原状黄土为研究对象，基于VG模型提出单峰和双峰SWCC基本参数的确定方法；采用滤纸法测得SWCC数据点，基于VG模型进行最优化拟合，获取拟合参数，利用单峰和双峰SWCC数据点验证该方法的可行性；进行自然状态下的水分蒸发试验，根据质量含水率与蒸发时间的关系确定蒸发残余饱和度S_rzf，依据S_r1、S_r2(S_r1和S_r2分别由确定残余状态的两种方法得到)与S_rzf的相对误差值，比较了两种确定残余状态的方法。结果表明：对于单峰和双峰SWCC曲线，该方法都可以得到合理的基本参数并有效地确定其残余状态。

中国南海岛礁吹填珊瑚砂剪切力学特性

文哲, 段志刚, 李守定, 王建平, 马彬, 李晓, 周忠鸣, 李志清

2020, 28(1): 77-84. doi: 10.13544/j.cnki.jeg.2019-243

[摘要](233) [HTML全文] (166)

摘要:
珊瑚砂作为一种特殊的生物碎屑沉积物，我国南海广泛分布，其具有多孔、非均质、非连续等工程特性，作为填岛的材料和工程建设的基础，吹填珊瑚砂的力学特性是珊瑚岛礁工程研究的关键科学问题。中国南海降雨量大，吹填珊瑚砂渗透性好，工程荷载高，含水性和高荷载对于吹填珊瑚砂剪切力学特性的影响非常显著。利用自主研制的土石混合体大型剪切力学试验机，采用中国南沙某岛礁吹填珊瑚砂，在级配和组分分析的基础上，研究不同密实度、含水量条件下高轴向荷载珊瑚砂的剪切力学特性，通过试验结果分析得出如下结论：(1)含水量增加导致吹填珊瑚砂抗剪强度减小，呈负相关关系；密实度增加引起抗剪强度增加，呈正相关关系；(2)含水量对吹填珊瑚砂内摩擦角影响显著，呈负相关关系，含水量大于10%，内摩擦角降低较小；密实度90%时，含水量大于5%，黏聚力降低较小；(3)密实度对吹填珊瑚砂的黏聚力影响规律不明显，密实度对内摩擦角影响较显著，当含水量大于5%时，随着密实度的增加内摩擦角显著增大；(4)在高荷载条件下，含水量和密实度对吹填珊瑚砂抗剪力学特性影响较为显著，含水量小、密实度大的吹填珊瑚砂抗剪特性最强，对于岛礁填岛工程设计及场地条件改性具有指导意义。

珊瑚颗粒形状对钙质粗粒土的压缩性能影响

张斌, 柴寿喜, 魏厚振, 孟庆山, 陈杨

2020, 28(1): 85-93. doi: 10.13544/j.cnki.jeg.2019-016

[摘要](319) [HTML全文] (139)

摘要:
珊瑚颗粒形状不规则是其显著区别于陆源土的一大特征。为揭示珊瑚颗粒形状对钙质粗粒土压缩性能的影响，人工挑选出不同形状(块状、枝状、棒状、片状)的珊瑚颗粒，以块状颗粒为基础，与其他3种不同形状的粗颗粒任意一种混合，控制不同颗粒形状配比制成钙质粗粒土试样，完成室内压缩试验，对比分析试验前后珊瑚颗粒的圆度、长宽比、扁平度和凹凸度等形状参数，评价颗粒形状对压缩性能的影响。结果表明：(1)粒径为10~20 mm钙质粗粒土的压缩模量是4~5.5MPa，回弹系数为42~53；(2)随枝状、棒状或片状颗粒掺量的增加(0、10%、20%、30%)，试样压缩模量呈小幅波状变化，回弹系数呈持续减小趋势；(3)各加载区间应力-应变曲线包括应力快速增长阶段、应力-应变同步增长阶段、应变增长阶段共3个阶段和1个稳定点；(4)随枝状颗粒掺量的增加，试样的长宽比和凹凸度逐渐增加，圆度和扁平度基本无变化；因颗粒破碎的影响，试验后试样的长宽比及扁平度有所增加，圆度及凹凸度则有所减小。选择钙质粗粒土地基时，应考虑其压缩性能，避免施工初期的快速加载。

考虑颗粒破碎的钙质砂修正邓肯-张E-B模型

曾凯锋, 刘华北

2020, 28(1): 94-102. doi: 10.13544/j.cnki.jeg.2019-218

[摘要](274) [HTML全文] (131)

摘要:
在常规应力水平下颗粒发生破碎是钙质砂有别于其他砂土的重要性质之一，且由于颗粒破碎的存在，使用传统的本构模型无法很好地模拟钙质砂的力学行为。因此本文以最为普及的本构模型之一——邓肯-张E-B模型为基础，对其进行颗粒破碎方面的修正以得到一个能用于钙质砂的本构模型。具体方法为：首先本文采用Hardin提出的相对破碎B_r这一指标来度量颗粒破碎的大小。之后研究分析得出了颗粒破碎对邓肯-张模型参数(内摩擦角φ、割线模量E₅₀及体积模量B)的影响规律。然后通过颗粒破碎与输入能量之间的关系将各状态下无法直接确定的相对破碎B_r与可确定的应力-应变状态联系起来。最终得到了一个考虑颗粒破碎的钙质砂修正邓肯-张E-B模型。为验证模型的准确性及适用性，本文还使用该模型对4种不同粒径范围且试验围压不同的钙质砂的三轴排水行为进行了模拟。结果表明拟合效果较好，模型能适用于各种不同粒径范围的钙质砂，并且在颗粒破碎较大的情况下明显优于传统邓肯-张模型。

重载铁路水泥改良膨胀土路基填料动弹模量及阻尼比研究

商拥辉, 徐林荣, 黄亚黎, 陈钊锋

2020, 28(1): 103-110. doi: 10.13544/j.cnki.jeg.2017-511

[摘要](194) [HTML全文] (120)

摘要:
动弹模量与阻尼比是土动力学分析中的重要力学参数，考虑重载铁路荷载特征定量分析水泥改良膨胀土的动模量和阻尼比的较少。依托蒙西至华中地区铁路煤运通道(简称蒙-华铁路)工程为背景，采用南阳邓州市大山寨膨胀土，通过在不同频率、围压、固结比及动应力幅值下的持续振动三轴试验，研究了水泥掺量3%和5%水泥改良膨胀土的动弹模量及阻尼比，并与膨胀土素土进行对比分析。结果表明：水泥掺量3%和5%改良膨胀土的最大动弹模量约为膨胀土素土的3~4倍；在动弹模量-应变曲线中，动应变小于0.002时表现为陡降段，动弹模量随动应变增长降幅达70%，而动应变大于0.002时降幅较小，动弹模量随动应变增长趋于稳定；动弹模量随围压、频率、水泥掺量增加而增大，阻尼比随围压、固结比增加而减小；低应变水平下，固结比与动模量成正相关关系，高应变水平下，固结比与动弹模量成负相关关系。同时，对动弹模量及阻尼比进行了归一化分析，建立了估算动弹模量及阻尼比的经验公式。

突发型黄土滑坡监测预警理论方法研究——以甘肃黑方台为例

许强, 彭大雷, 何朝阳, 亓星, 赵宽耀, 修德皓

2020, 28(1): 111-121. doi: 10.13544/j.cnki.jeg.2019-038

[摘要](598) [HTML全文] (307)

摘要:
灌溉诱发的黄土滑坡大多数具有明显的突发性特征；斜坡破坏过程变形量小，历时短，具有较大的危险性。由于此类黄土滑坡加速变形阶段经历时间较短，GNSS系统和裂缝计等传统监测手段难以获取加速变形阶段系统完整的监测数据，更难以提前预警。针对这一难题，自主研发了自适应智能变频裂缝仪，它能够根据滑坡变形快慢自动调整采样频率。基于获取的黑方台多个突发型黄土滑坡的全过程变形-时间曲线，对这些变形曲线特征和规律进行分析研究，建立了针对性的黄土滑坡综合预警模型。将变形速率阈值和改进切线角作为滑坡预警的重要指标，建立了4级预警判据，通过自主研发的“地质灾害实时监测预警系统”实现滑坡的实时自动预警，并将预警信息与当地的群防群测信息平台对接，为防灾应急避让提供直接依据。2017年以来已先后6次对黑方台黄土滑坡实施成功预警，避免了重大人员伤亡，取得显著的防灾减灾效果。

降雨与开挖联合作用下边坡位移矢量及速率变化分析——以韩江高陂水利枢纽右岸尾水渠边坡为例

刘震涛, 尚彦军, 邵鹏, 魏思宇

2020, 28(1): 122-131. doi: 10.13544/j.cnki.jeg.2019-294

[摘要](224) [HTML全文] (127)

摘要:
对临时边坡坡脚下挖和逐级浇筑砼挡墙支护的水利枢纽尾水渠工程而言，如何在雨季利用强降雨间隙高强度开挖基坑后浇筑回填即起支挡加固作用而不至引发大规模滑动破坏，是此类工程中优先考虑的问题。工程实践中采用信息化施工成功与否很大程度上依赖于滑坡变形过程及位移矢量关系分析及精细施工组织。本文以韩江高陂水利枢纽右岸边坡为例，在工程地质条件分析基础上，通过对尾水渠挡墙基坑开挖中边坡变形监测数据分析，得到多个监测点矢量时空变化关系，验证了边坡变形过程中的顺时针压扭式固结排水破坏机制。结合降水资料分析，得到边坡变形与降水和开挖的对应关系。结果表明，边坡日均位移速率v与日均降水量p之间的统计关系式为v=103.45ln(p)-82.821，非强降雨时段主要由坡脚开挖引发的平均位移速率可达200 mm ·d^-1。上述破坏模式和监测分析结果为尾水库挡墙信息化施工提供了依据，从而为该工程在雨季达到施工安全提供了保证。

考虑监测离群值朱家店滑坡位移预测研究

丁戈媛

2020, 28(1): 132-140. doi: 10.13544/j.cnki.jeg.2019-235

[摘要](199) [HTML全文] (109)

摘要:
滑坡位移预测预报是滑坡防灾减灾的重要组成部分，提高滑坡位移预测的准确性与精确度是该项研究的重点与难点。本文在滑坡位移预测中考虑了监测样本的离群值，通过忽略、指定与修正离群值3种方式，研究滑坡位移预测样本离群值的最优处理方式。以三峡库区朱家店滑坡为例，基于ARIMA(p，d，q)模型，分别对累积位移与位移速率时间序列开展了预测研究。研究结果表明：修正离群值的预测结果介于忽略和指定离群值两者之间，更适用于存在监测离群值的滑坡位移预测；对于ARIMA模型，更适合采用位移速率进行预测预报；使用位移速率时间序列ARIMA(1，0，1)并修正离群值的预测结果为：2016年和2017年6月份滑坡前缘GP3“阶跃”位移分别为79.0mm和70.2mm，截止2017年8月，GP3累积位移将达1647.7mm。

穿越东非大裂谷工程地质与线路比选分析——以内罗毕—马拉巴铁路为例

宋成辉, 李伟, 蒋富强, 任文峰, 李守定

2020, 28(1): 141-148. doi: 10.13544/j.cnki.jeg.2019-287

[摘要](281) [HTML全文] (124)

摘要:
内罗毕—马拉巴铁路工程是东非“北方走廊”的重要组成部分，是非洲内陆国家发展经济的主干线。铁路线路工程穿越的东非大裂谷，地质复杂、火山地貌、断裂带和拉张裂缝等不良地质极为发育，而东非大裂谷铁路工程建设的研究资料十分匮乏。为了研究穿越东非大裂谷的铁路线路，本文首先介绍了东非大裂谷地形、地貌、裂谷的发育机理、区域断裂分布，然后以铁路沿线经济控制点为主轴，制定了穿越东非大裂谷铁路线路3大通道。分别对线路3大通道穿越的地形、地貌比选，穿越的地层、断裂和地裂缝比选，穿越地震、火山发育比选以及穿越的不良地质灾害比选，最后比选各线路通道的投资以及优、缺点，最终推荐南线通道方案。该线路方案得到肯尼亚政府的肯定和采纳。目前内马铁路正试运营，实践表明内马铁路裂谷段选线是较为成功的，可为同类工程提供借鉴。

高铁路基正交跨越地裂缝带动力响应数值分析

何国辉, 黄强兵, 王涛, 刘妮娜

2020, 28(1): 149-157. doi: 10.13544/j.cnki.jeg.2019-234

[摘要](207) [HTML全文] (101)

摘要:
本文以大西客运专线高速铁路正交跨越地裂缝带为研究对象，基于有限元数值方法建立了高速铁路地基-地裂缝-路堤动力计算模型，模拟分析了高速列车荷载作用下有、无地裂缝带天然地基上路基的动力响应差异特征及影响规律。计算结果表明：列车荷载作用下无地裂缝带场地，路基动位移、加速度和动应力响应基本平稳，没有明显差异现象；而地裂缝带场地路基动位移、路堤本体内加速度均表现为上盘增大、下盘减小，垂直于线路走向路基动位移、加速度幅值衰减下盘大于上盘，地裂缝对加速度影响的临界深度约为地表以下15m；地裂缝的存在引起其上盘路基出现动应力降低和下盘动应力增强现象，地裂缝场地沿深度方向路基动应力影响的临界深度为地表以下10m。上述研究结果可为我国地裂缝发育区高速铁路建设与防灾减灾提供科学依据。

2019年度工程地质领域自然科学基金项目受理与资助分析

刘羽, 任建国, 徐奴文, 初航

2020, 28(1): 158-168. doi: 10.13544/j.cnki.jeg.2020-002

[摘要](498) [HTML全文] (268)

摘要:
对2019年工程地质领域(涵盖地质学学科下属的工程地质和环境地球科学学科下属的工程地质环境与灾害)的基金申请情况、资助情况、研究队伍等进行了详细分析。工程地质领域的基金项目申请数量快速上升，主要是面上项目、青年科学基金和地区科学基金申请数量大幅上升。其他类型项目申请数量保持稳定。近10年的统计数据表明，同行评议专家对申请书的评议尺度保持稳定。面上项目申请者的年龄结构趋于年轻化，青年科学基金申请者的年龄结构比较合理。工程地质领域在多个不同的项目类型中都获得了资助，呈现出较强的竞争力。

海洋资源开发与海洋工程地质——第二届国际海洋工程地质学术研讨会(ISMEG 2019)总结

刘晓磊, 陆杨, 王胤, 杨庆, 贾永刚

2020, 28(1): 169-177. doi: 10.13544/j.cnki.jeg.2019-493

[摘要](433) [HTML全文] (221)

摘要:
2019年10月18~20日，第二届国际海洋工程地质学术研讨会(ISMEG 2019)在中国大连成功召开。本次研讨会是在国际工程地质与环境协会(IAEG)架构下由海洋工程地质委员会(C34)主办，海岸与近海工程国家重点实验室(大连理工大学)承办的全球性海洋工程地质学术研讨会。研讨会以“海洋资源开发与海洋工程地质”为主题，针对海洋土工程性质、海洋地质灾害与工程防护、海洋工程地质原位勘测、监测与试验模拟、海洋资源开发水动力环境与作用、海床沉积物和天然气水合物开采、海洋工程结构基础、海流-结构-海床相互作用等7个专题设置了10个特邀报告、21个主题报告及71个学术报告。作为国内外海洋工程地质研究者交流、分享、合作、创新的平台，国际海洋工程地质学术研讨会二度在我国召开，是对我国海洋工程地质学科快速发展的肯定，同时也对我国海洋工程地质研究取得高水平成果和成果转化提出了更高要求。

地质和岩土工程光电传感监测研究新进展——第六届OSMG国际论坛综述

朱鸿鹄, 施斌, 张诚成

2020, 28(1): 178-188. doi: 10.13544/j.cnki.jeg.2018-254

[摘要](375) [HTML全文] (128)

摘要:
第六届地质(岩土)工程光电传感监测国际论坛于2017年11月3~5日在南京大学顺利召开。本届论坛主题为“基础设施监测技术前沿及应用”，共设置了35场特邀报告，来自近20个国家和地区的350余位代表参会。本届论坛显示，近几年来国内外地质和岩土工程光电传感监测领域的研究工作又取得了很多新进展：(1)光电感测解调技术不断成熟和完善，监测信噪比、空间分辨率等指标也突飞猛进；(2)国际上出现了一系列适用于地质与岩土工程监测的新型光电传感器，如聚合物光纤土工织物等；(3)光电传感器及其监测系统成为保障隧道、堤坝、核电站、桥梁等基础设施安全运营的有力工具，为这些设施的健康状态诊断和损伤识别提供了数据支撑；(4)光电传感监测技术在地质灾害监测预警中扮演了越来越重要的角色。未来的研究热点主要集中于3个方面：(1)高性价比的分布式光纤传感解调技术的研发；(2)匹配地质和岩土工程监测需求的新型光纤传感器及其布设工艺的研发；(3)基于人工智能的监测数据处理和灾害预警系统的开发。

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