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2026年, 第45卷,第2期  刊出日期:2026-02-01
    陈宗基讲座
  • 殷跃平, 高少华, 王文沛, 李滨, 高杨
    岩石力学与工程学报. 2026, 45(2): 321-341. doi: 10.3724/1000-6915.jrme.2025.0400

    1950年8月15日,喜马拉雅东构造结地区墨脱—察隅一带发生Ms8.6级大地震,极震区烈度达XII度,其中VIII区及以上总面积达21.9万km2,诱发大面积、大规模的滑坡等地质灾害,为典型的主震型能量集中释放事件。为系统揭示此次极端地震触发滑坡的空间分布规律及堵江模式,利用1961年以来多期珍贵历史影像、历史文献资料及野外现场调查,分析了烈度分布特征,并首次在地震高烈度区(X~XII度)南迦巴瓦地区米林卧龙至墨脱都登下游段构建地震滑坡数据库,共编录滑坡920处。通过对滑坡空间分布控制因子的定量分析,表明滑坡主要分布于海拔2 000~4 000 m、坡度20°~50°、距断层4 km范围内,受主中央逆冲断裂、墨脱断裂和阿帕龙断裂控制显著。根据滑坡统计结果及其发育特征,提出坐落型滑坡、超高位超远程型滑坡、整沟域崩滑型和群发型滑坡4种典型地震滑坡堵江模式,分别以更邦拉山、则隆弄沟、加玛其名沟和扎曲—希让段滑坡群为代表,最长堵江时间达15~16 h。东构造结地区独特的孕灾环境为高位远程地质灾害的发生与演化提供有利条件。目前该地区正处于孕震阶段,未来应加强极端地震条件下高位远程地质灾害的成灾机制与监测预警研究,提升地震地质灾害防灾减灾能力。

  • 理论与试验研究
  • 刘保国, 来海祥, 史小萌, 储昭飞, 赵金鹏, 于明圆
    岩石力学与工程学报. 2026, 45(2): 342-352. doi: 10.3724/1000-6915.jrme.2025.0324

    当在流变地层中修建隧道时,围岩蠕变会使支护结构荷载随时间增加。同时,受赋存环境的影响,支护结构蠕变现象也时有发生,两者耦合作用下隧道围岩与支护结构的相互作用机制复杂。基于复变函数理论和Laplace变换提出一种圆形隧道解析方法,相比于以往的解析解,提出的解析解耦合考虑围岩的流变,非静水应力场和支护结构的蠕变特性。采用Kelvin-Voigt模型模拟围岩和支护结构的流变特性,通过围岩和支护结构的位移协调方程和应力边界条件得到位移和应力解,通过数值模拟验证解析解的正确性,并开展参数分析。得到的主要结论如下:(1)对于简单的力学模型,提出的解析方法相比于数值模拟更加快速、简便,且具有一定的准确性;(2)当考虑支护结构的蠕变特性时,相比于既有的解析结果,其围岩变形会更大,围岩和初支的接触压力会更小,支护结构的蠕变会降低自身的承载能力和变形约束能力,喷射混凝土蠕变速率越快,围岩变形速度越快,蠕变模量越小,围岩变形越大;(3)在非静水应力场中修建隧道时,隧道和支护结构蠕变产生的耦合作用会加剧仰拱隆起或隧道侧壁向内挤压等隧道病害的发生,从而降低支护结构的安全性,在设计和施工中考虑上述因素对复杂环境下隧道的施工与运营具有重要意义;(4)工程应用结果表明提出的解析方法可以良好地预测隧道围岩变形和支护结构受力的发展趋势,在实际工程应用中具有一定的潜力。

  • 理论与试验研究
  • 顾东明, 冯圣坚, 黄达, 李长冬, 周怡劼, 曹骏
    岩石力学与工程学报. 2026, 45(2): 353-365. doi: 10.3724/1000-6915.jrme.2025.0442

    冰川与下伏基岩之间的相互作用是冰崩灾害的主控因素之一,然而目前关于冰–岩界面力学特性的研究仍较为薄弱。为深入探究高寒山区冰崩启动过程中的关键力学机制,揭示其主控因素与作用规律,研究设计并研制一套适用于冰–岩界面脱黏试验的小型高速离心装置,系统开展多种工况下的冰–岩界面黏结强度测试。研究成果如下:(1)自主研制的离心装置具有试验效率高、数据离散性小的优点,可实现抗拉、纯剪以及压剪等多工况下的冰–岩界面强度测试;(2)冰–岩界面黏结强度与温度、岩面粗糙度以及岩石岩性密切相关。温度越低,黏结强度越大,整体上呈线性关系;黏结强度与岩面粗糙度呈非线性正相关,当粗糙度超过一定值时,界面气穴的产生会抑制黏结强度进一步提升;岩石岩性通过孔隙率和矿物亲水性影响其与冰体的黏结强度;(3)建立冰–岩界面黏结强度计算模型,明确了黏结强度与温度、粗糙度、法向压力之间的定量关系。研究为冰–岩界面黏结力学特性分析提供新的试验方法,研究成果为高寒山区冰崩灾变机制认识和灾害风险评估提供量化依据。

  • 理论与试验研究
  • 刘江峰, 赵一旭, 王志鹏, 倪宏阳, 马士佳, 孙瑞年
    岩石力学与工程学报. 2026, 45(2): 366-380. doi: 10.3724/1000-6915.jrme.2025.0598

    工程尺度下岩体的原位渗透率评测对于深部能源开采和深部能源物质封储(如储碳、储氢和储废)具有重要意义,更能真实反映岩体在原位赋存环境下的渗流特性。研究推导一种适用于工程尺度岩体原位渗透率计算的理论模型,系统分析影响渗透率计算结果的关键参数,重点探讨有效测试半径的确定方法及其敏感性特征。通过模拟原位工况下的工程尺度测试,并与岩心尺度结果进行对比,发现两者渗透率测试结果差异整体控制在3倍左右。这种差异主要与岩心尺度所施加的0.8 MPa围压效应,以及模型浇筑过程中局部气泡引发的连通孔隙和微裂缝结构有关,属于合理可接受范围,验证该理论模型与测试方法的可行性与准确性。在此基础上,依托自主研制的便携式原位气体渗透率测试装备,分别在某地下实验室、山东某煤矿煤巷及岩巷开展现场先导性试验。结果表明,该方法及成套技术在不同工程场景下表现出良好的适应性、稳定性与可重复性,可有效评估岩体渗透特性及注浆效果。研究成果为深部储层可采性及深部能源物质封储屏障系统密封性原位评价提供一种新的技术路径和理论支撑。

  • 理论与试验研究
  • 刘刚, 石翔, 昝永龙, 王盛旋
    岩石力学与工程学报. 2026, 45(2): 381-396. doi: 10.3724/1000-6915.jrme.2025.0471

    为揭示砂岩破坏全过程的细观裂纹演化规律及主导机制,研究融合声发射矩张量反演与RA-AF参数分析技术,定量解析微裂纹类型、时空分布及应力响应特征。基于矩张量理论,结合断铅试验标定的传感器耦合系数,采用裂纹张拉角将微裂纹划分为剪切裂纹、拉剪混合裂纹、压剪混合裂纹、张拉裂纹及压缩裂纹5种,并建立RA- AF经验模型进行分析。结果表明:(1)在不同加载路径下,砂岩破坏产生的微裂纹均以剪切裂纹为主,且5种微裂纹数量均与应力水平呈正相关关系,其中剪切裂纹数量增长最显著;(2)随着应力的增加,微裂纹萌生、聚集,最终贯通形成与宏观破坏面吻合的破裂带;(3)通过RA-AF分析得到砂岩剪切裂纹占比均超过50%,与矩张量反演结果一致;(4)张拉裂纹产生的波形呈突发特征,信号能量频域集中;剪切裂纹产生的波形呈振荡特征,能量频域分散且幅值更高,从物理机制上解释RA-AF参数的分异性。(5)矩张量反演适用于理论驱动的精细裂纹类型机制解析,RA-AF分析适用于工程现场快速判断裂纹类型。研究阐明砂岩剪切破坏的微观主导机制与多类型裂纹协同演化规律,为岩石破裂预警提供了理论依据。

  • 理论与试验研究
  • 贺思悦, 陈旭, 黄超, 张江江, 汪波, 李国良, 宋战平
    岩石力学与工程学报. 2026, 45(2): 397-411. doi: 10.3724/1000-6915.jrme.2025.0595

    为探明法向应力对动态等幅循环直剪过程中砂岩渗流与损伤特性的影响,对红砂岩进行了10,15,20,25 MPa法向应力下的动态等幅循环直剪试验。在加载过程中同步采集声发射(acoustic emission,AE)信号,并实时测定砂岩的渗透率,试验后使用3D扫描仪扫描破裂面形貌。试验结果表明:在直剪过程中,砂岩的渗透率演化呈现出明显的阶段性特征,表现为“逐步降低→缓慢降低→轻微回升→指数增长”,且高法向应力试样的渗透率在整个加载过程中始终低于低法向应力试样。随着法向应力的增大,试样的AE活动启动时间推迟,但Felicity效应出现更早且更为显著,表明其损伤程度更高。较高的法向应力促使砂岩的断裂模式由拉伸主导型向剪切主导型转变;在微观层面,促进了穿晶裂纹的发展,使裂纹扩展路径更加平直。与此同时,裂纹扩展被约束在主剪切面附近,最终形成宏观上较为平整、粗糙度较低的断裂面。

  • 理论与试验研究
  • 余乔娟, 杜时贵, 张泽平, 刘广建, 罗战友, 吕原君
    岩石力学与工程学报. 2026, 45(2): 412-431. doi: 10.3724/1000-6915.jrme.2025.0465

    岩体在单轴压缩下普遍表现出显著的尺寸效应,但其细观主控机制及裂纹参数敏感性仍缺乏系统认知。本文针对花岗岩不同实验室尺寸试样开展了单轴压缩与声发射(acoustic emission,AE)监测实验,并结合X射线衍射矿物组分约束和AE数据引导,基于PFC平台建立含原生裂隙网络的数值模型。结果表明:岩样的单轴抗压强度、破坏模式及裂纹扩展均表现出明显尺寸依赖性,峰值强度随尺寸增大而降低,破坏模式由劈裂向剪切转变。在均质矿物基质模型(无原生裂隙)下,强度基本不随尺寸变化,表明原生裂隙是尺寸效应的主控因素。此外,裂隙长度对强度劣化的影响远高于裂隙数量,且小尺寸试样对裂隙参数变化更为敏感。所建模型在应力–应变、AE时序、AF-RA裂纹分型及破坏形态等方面与试验结果一致,验证多尺度数值模型的可靠性。研究结果可为复杂地质条件下工程岩体的强度尺寸效应修正与安全设计提供理论支撑。

  • 理论与试验研究
  • 李文睿, 王登科, 魏建平, 余金昊, 赵文霖, 温志辉
    岩石力学与工程学报. 2026, 45(2): 432-448. doi: 10.3724/1000-6915.jrme.2025.0505

    精准预测CO2注入页岩储层的渗透率动态演化规律对于碳封存和增强页岩气开采具有重要意义。针对传统渗透率模型难以准确描述CO2由低压气态到超临界态全压注入页岩过程中的渗透率全过程演化问题,基于基质–裂隙双弹性介质系统,构建由组分渗透率权重决定的页岩渗透率演化模型;通过引入基质力学劣化、二次吸附,以及应变滞后效应等关键因素,建立起多效应耦合控制的渗透率演化方程。基于双弹性介质体重叠结构开展并行交叉耦合数值求解,实现对CO2全压注入过程中页岩渗透率非线性演化过程的准确描述。进一步,影响效应解耦研究结果表明:CO2对基质材料力学参数的劣化界定渗透率波动范围的边界阈值,机械应变与吸附应变之间的非同步响应显著放大演化阶段差异,形成具有显著辨识度的阶段转换过程;应变滞后效应则显著延长演化时间跨度;气体吸附作用与力学响应共同调控各演化阶段的转变节点,尤其是二次吸附引发的额外膨胀应变明显增强了演化过程中的阶段划分程度。此外,本研究还深入分析流–固耦合渗透率建模基本框架和不同数值模拟方法的特性,不仅可以加深对CO2注入过程中页岩渗透率演化过程的理解,还为流体地质封存渗透率理论建模及数值模拟方法提供借鉴意义。

  • 理论与试验研究
  • 贺铮, 谢谟文, 赵晨
    岩石力学与工程学报. 2026, 45(2): 449-465. doi: 10.3724/1000-6915.jrme.2025.0332

    为探明拉裂型危岩体在重力主导作用下的崩塌前兆倾斜变形规律,首先将危岩体崩塌演化过程概化为受弯I型断裂模型在应力腐蚀作用下的亚临界扩展过程,构建倾斜变形时效演化方程,分析倾斜变形理论规律。此外,基于微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)重力加速度测试原理,建立基于空间矢量夹角的危岩体主倾斜方向累积倾斜角度监测方法,设计并实现重力主导作用下拉裂型危岩体崩塌物理模型监测试验,分析倾斜变形试验规律。进一步利用高低温试验对MEMS倾斜传感器进行温度漂移校正分析,并通过拉裂型危岩体崩塌现场自动化监测,得到倾斜角度的时序变化规律。综合分析表明:拉裂型危岩体临崩倾斜变形由“(近)匀速”向“(加)加速”转变,但受裂隙亚临界扩展路径的非均质介质影响,匀速变形阶段会出现“局部阶跃”,加速变形阶段会出现“趋势更新”。拉裂型危岩体临崩加速过程中倾斜变形速率与加速率呈现显著幂函数关系,进而提出倾斜速率倒数崩塌时间预测方程,并明晰了线性与非线性方程的预测效果。研究成果有助于应用倾斜传感技术进行崩塌监测预警研判。

  • 理论与试验研究
  • 尉欣星, 施锡林, 李银平, 马洪岭, 李朋, 杨春和
    岩石力学与工程学报. 2026, 45(2): 466-482. doi: 10.3724/1000-6915.jrme.2025.0664

    针对高杂质盐矿储油库建库规模小、速度慢的工程难题,提出利用盐矿沉渣空隙储油扩容技术方法,以湖北云应盐矿沉渣为研究对象,综合采用室内试验、理论分析等研究方法,构建沉渣特性–沉渣储油能力的评价体系,系统研究石油/卤水与沉渣液固耦合作用下的注采油机制,探索注采油过程中沉渣空隙淤堵风险,揭示石油和卤水在沉渣空隙中的运移规律。结果表明:云应沉渣空隙率可达40%以上,具有充足的空隙储油空间,沉渣空隙整体连通性良好,可满足注采油的基本条件;多轮次沉渣空隙注采油结果表明石油与卤水在空隙中的流动摩阻较小,注采油质量随时间呈现线性相关趋势,只有首次注油排卤过程中才会形成优势渗流通道,后续注采油过程渗流通道保持稳定,注采油过程中的石油–卤水界面存在指进现象,注采油压力和速率无明显异常波动;注采油过程中发生的暂时性淤堵具有随机性,整体沉渣空隙注采油的淤堵风险较低;沉渣空隙注油压力随石油–卤水界面的下降呈阶梯上升,沉渣的亲水特性促进毛细管力加速注卤采油过程。上述研究成果为高杂质盐矿储油库建设提供了科学依据。

  • 理论与试验研究
  • 龚诚, 黄海, 杨永杰, 张雨琪
    岩石力学与工程学报. 2026, 45(2): 483-495. doi: 10.3724/1000-6915.jrme.2025.0520

    冰崩是极高山区冰雪型灾害链的关键首链,场地边界条件对冰崩碎屑流运动–堆积过程的影响是认识冰雪型灾害链的关键。基于低温环境滑槽试验平台,研究冰崩规模、高差、演进区坡度和坡脚扩散角4个参数对碎屑流运动过程的影响规律,分析碎屑流运移中的速度场变化、基底动力响应过程及堆积形态演化。研究结果表明:冰崩高差和规模控制碎屑流动力传递过程,前者通过主导峰值流速影响堆积的离散度,后者通过控制运动历时促使堆积体长度和厚度的正相关演变;地形条件影响堆积耗能过程,演进区坡度增大导致运动过程基底阻力减小,进一步扩展堆积范围与前缘散粒量,坡脚扩散角扩大则通过加速侧向离散程度影响堆积距离和质心位置,并促使堆积形态由舌形转变为扇形。冰崩碎屑流的远程运动受控于颗粒间动能传递效率及与基底接触关系,且与颗粒动能传递效率及基底应力波动具有明显正相关关系。

  • 理论与试验研究
  • 陈康, 吴高桥, 岳梢, 康兴宇
    岩石力学与工程学报. 2026, 45(2): 496-508. doi: 10.3724/1000-6915.jrme.2025.0647

    为研究异向应力状态对红层泥岩填料小应变刚度的影响,开展18组应变控制的三轴–弯曲元试验,4组等向固结试验和6组应力控制的加卸载试验,揭示填料在不同应力路径下小应变刚度演化规律,结果表明:填料归一化强度包线可用指数形式表述。等向固结状态下,小应变刚度随体应力呈指数增加。三轴剪切路径下,填料小应变刚度先随应变增大而增加;应变超过2%后,出现明显损伤点。此时小应变刚度持续衰减,降幅超过25%。损伤点和峰值强度点对应的偏应力和小应变刚度可用指数函数表征。低于损伤点卸载时,相同应力状态下卸载路径小应变刚度高于加载路径。超过损伤点卸载,由于剪应力引起的结构损伤不可恢复,填料小应变刚度将不断减小。损伤点前后卸载小应变刚度差值超过30%。考虑应力历史和路径对小应变刚度影响必须与填料自身状态相结合,传统单调模型难以描述该耦合效应。

  • 理论与试验研究
  • 龙腾, 管国荥, 陈健, 夏勇, 唐碧华, 孙博, 崔臻, 张佳威, 张翔宇
    岩石力学与工程学报. 2026, 45(2): 509-524. doi: 10.3724/1000-6915.jrme.2025.0536

    当前,针对隧洞穿越活动断层的研究多集中于单一隧洞工况,对多条隧洞构成的隧洞群中所存在的群洞效应尚缺乏系统关注。此外,既有水工隧洞抗错断性能研究往往未考虑内水压作用,高内压条件下跨活动断层隧洞的变形破坏机制尚不明确。以中国西部某工程为背景,采用自主研发的物理模拟试验系统,开展高内水压条件下隧洞群穿越活动断层的模型试验,结合数值模拟,系统分析波纹伸缩节与群洞效应对抗错断性能的影响。结果表明:(1)波纹伸缩节显著提升隧洞抗错断性能,使纵向应变峰值延迟出现,最大拉应变与压应变分别降低69%与48%,促使剪切破坏转化为整体协调变形;(2)错动条件下,群洞效应将加剧围岩破裂,洞间岩体应力叠加形成“Y型交叉裂纹系统”,破裂复杂度显著高于单一隧洞的工况;(3)双洞相邻侧衬砌应变响应高于外侧,反映出“隧洞–围岩–隧洞”相互作用机制,纵向压应变与纵向拉应变峰值较单洞工况分别提高87%和35%;(4)群洞效应导致洞间岩体土压力异常增大,群洞效应对双洞外侧岩体土压力影响较小。(5)隧洞间距越小,衬砌受错动的力学响应就越强烈,表现为衬砌轴力和剪力均增大,表明群洞效应增强了洞室衬砌的力学响应。随着间距变大,相互作用基本消失,内力分布趋于稳定。初步揭示错动条件下高压水工隧洞群的破坏机制,为高地震风险区高压水工隧洞群的抗错断设计提供了理论依据与技术支撑。

  • 理论与试验研究
  • 王蒙恩, 王小琼, 马德龙, 张晓娟, 黄可可, 赵宇豪, 侯朔阳, 葛洪魁
    岩石力学与工程学报. 2026, 45(2): 525-536. doi: 10.3724/1000-6915.jrme.2025.0604

    为识别砂砾岩岩心内部裂缝与层间砾石分布差异,准确评价砂砾岩岩心的空间非均质性,提高油气开采效率,在实验室中,利用弹性超声波波速对岩石内部结构差异的敏感响应,对来自准噶尔盆地沙湾凹陷区域的18块砂砾岩露头岩心进行波速测量,建立了一种基于分层测量弹性波速的非均质性无损评价方法。取15块样品作为测试岩心,利用该方法对其进行非均质性评价;取剩余3块样品作为验证岩心并与其波速分布进行对比验证。结果表明:(1)该评价方法能够有效识别砂砾岩中砾石分布、孔缝等非均质性特征,评价岩心的空间非均质性;(2)与传统非均质性评价方法相比,该评价方法具有非破坏性、灵敏度高、速度快、成本低等优势;(3)测试岩心和验证岩心的非均质性评价结果较为一致。该方法能够为砂砾岩的非均质性评价提供良好借鉴。

  • 数值模拟与人工智能
  • 韩俊艳, 赵仕泽, 毕延松, 侯本伟, 许成顺
    岩石力学与工程学报. 2026, 45(2): 537-552. doi: 10.3724/1000-6915.jrme.2025.0422

    传统有限元方法开展数值模型批量计算易受计算资源限制且耗时较长,基于BP神经网络构建的结构响应预测方法可有效提高计算效率。采用ABAQUS有限元软件建立跨逆断层含腐蚀缺陷埋地管道三维数值模型,研究管道腐蚀深厚比、径厚比、内压和埋深四项关键参数对管道地震响应的影响规律。基于参数分析结果,将断层错动量及以上4项参数输入,以管道轴向峰值压应变作为输出参数,构建基于BP神经网络的跨逆断层含腐蚀缺陷埋地管道地震响应预测模型,并结合数值计算结果数据集对预测模型进行了训练和验证。结果表明:管道腐蚀深厚比、径厚比、内压、埋深的增加均会导致管道下盘峰值压应变达到限值时对应的断层错动量减小,导致管道局部屈曲失效提前;无内压管道和有内压管道的屈曲形式不同,在应力集中处分别呈现为内陷屈曲和鼓胀屈曲;腐蚀深厚比等4项参数与管道压应变响应高度相关,且随断层错动量增加相关性由线性相关转变为非线性相关;已完成训练的BP神经网络模型在管道压应变响应验证集和测试集上的最大预测误差分别为13.60%和12.84%,均小于15%,对于跨逆断层在役埋地管道的地震响应具有良好的预测性能和泛化能力。

  • 数值模拟与人工智能
  • 汪洪星, 李珂瑶, 张超, 阮俊浩, 王丽萍, 刘伟, 巫尚蔚
    岩石力学与工程学报. 2026, 45(2): 553-577. doi: 10.3724/1000-6915.jrme.2025.0477

    基于现场监测位移数据驱动的隧道围岩变形动态预测方法,存在着较大的局限性和滞后性。综合利用隧道工程建设资料蕴含的物理信息和位移时序曲线蕴含的数学信息,通过物理信息机器学习的思想推导动态贝叶斯网络(dynamic Bayesian network,DBN)模型的构建方法,实现围岩变形的动态预测。通过离散化处理、位移时序曲线重构等方式,构建包含物理信息数据和极限位移数据的静态样本库,及包含物理信息数据和位移时序曲线数据的动态样本库。基于静态样本特征,改进K2-score算法建立极限位移预测的静态BN模型。基于静态BN模型和动态样本特征,融合平稳随机过程约束和Markov过程约束等先验信息,推导Markov-DBN的物理数据双驱动建模方法。融合约束增强优化的先验信息,构建优化Markov-DBN模型。5折交叉验证试验表明:Markov-DBN模型的预测能力随时间增加而快速降低,网络转移方向对其影响很大;优化Markov-DBN模型建立了所有时刻目标节点与变形影响因素节点的增强约束联系,其预测能力不随时间发生明显弱化,不受网络转移方向的影响,远高于Markov-DBN模型。案例分析表明:隧道工程施工前和施工初期,优化Markov-DBN模型即可实现位移时序曲线的有效预测,克服了传统方法的局限性和滞后性;隧道施工过程中,实时输入现场监测位移数据,可实现优化Markov-DBN模型的自我更新和围岩变形的动态预测。

  • 数值模拟与人工智能
  • 王驰宇, 王彤标, 谢亚辰, 廖建兴, 周庆
    岩石力学与工程学报. 2026, 45(2): 578-593. doi: 10.3724/1000-6915.jrme.2025.0540

    地热能是一种潜力巨大的可再生能源,已受到广泛关注。在深部地热储层中,人工改造形成的复杂裂隙网络为热能提取提供关键通道,裂隙渗透率和空间分布会直接影响热提取效率。鉴于此,通过花岗岩粗糙单裂隙剪切渗流试验,分析围压、剪切位移和裂隙粗糙度对渗透率的影响,建立三因素耦合作用下粗糙裂隙剪切过程中渗透系数非线性演化模型。采用TOUGH2MP-FLAC3D框架下建立的THM耦合模型,并引入建立的渗透系数非线性演化模型,研究增强型地热系统在不同裂缝分布密度和水平应力比条件下的长期性能,进行系统性评估。研究表明:裂隙渗透率与围压呈指数负相关,与剪切位移呈对数正相关,与裂缝粗糙度呈二次函数关系;裂缝分布密度的提升可明显改善储层热性能,不同裂缝分布密度从0.1增至0.25,热突破时间最多延长6.4 a,增强型地热系统寿命最多延长13 a,总产热能最大增幅约22.5%;水平应力各向异性抑制储层热量提取,导致热突破时间、增强型地热系统寿命和总产热能减少;裂缝分布密度的增大能有效减弱应力各向异性对热量提取的抑制作用。研究结果为干热岩造缝增渗改造提供一定的理论指导。

  • 土工基础
  • 张昭, 马浩, 张远傲, 张钊, 周子豪, 沈栎萱
    岩石力学与工程学报. 2026, 45(2): 594-612. doi: 10.3724/1000-6915.jrme.2025.0521

    如何同时满足土工织物滤土、透水性能及其淤堵程度的要求,是协同发挥其作为反滤料时的渗透稳定性能的关键。为此,先通过物性试验选取4种典型的无纺土工织物为研究对象,进而在常水头条件下开展16组含土工织物土柱的水力坡降比试验,通过测算其渗透系数、平衡时的水力坡降比和细粒冲刷流失量评估其渗透稳定性能;其次,基于水–土相互作用理论,以被保护土的粒径和土工织物的孔径为随机变量,提出用失效概率表示的土工织物滤土性能判别方法,进而依据现有文献和本文试验评估的85组含土工织物土柱数据划分滤土性能界限;最后,采用土工织物淤堵后的渗透系数比值判定其表面形成桥接结构时的透水性能及其局部淤堵程度,并将提出的土工织物性能判别方法应用于反滤料设计中,结果表明:提出的方法对性能有效和堵塞或闭塞型失效的划分准确度优于现有方法,在设计时建议选取单位面积质量较大的聚丙烯纤维长丝土工织物作为反滤料。

  • 土工基础
  • 汪云龙, 王义德, 陈龙伟, 马佳钧, 刘荟达, 王鸾, 张文彬, 袁晓铭
    岩石力学与工程学报. 2026, 45(2): 613-625. doi: 10.3724/1000-6915.jrme.2025.0679

    南海岛礁珊瑚砂场地存在地震液化风险。剪切波速作为场地抗液化评估指标,具有快速、无损的优势,但历史震害资料表明,现有判据在珊瑚砂场地的适用性存在局限,亟需建立针对珊瑚砂的专门关系模型。研究采用GDS动三轴–弯曲元试验系统,对饱和南海珊瑚砂及级配一致的对照石英砂分别开展循环不排水液化试验和弯曲元试验,系统获得两类砂土的抗液化强度及剪切波速,进而建立了珊瑚砂的剪切波速–抗液化强度定量关系模型。结合典型地震液化案例对模型的合理性和工程适用性进行了验证,并据此提出了适用于珊瑚砂场地的液化临界剪切波速计算公式。研究结果表明:珊瑚砂的剪切波速与抗液化强度具有良好的相关性,且在相同强度条件下显著高于石英砂,进一步印证珊瑚砂与陆源砂间的系统性差异;所建立的珊瑚砂剪切波速–抗液化强度模型能够较为准确地表征不同地震强度下珊瑚砂土的抗液化能力。将该模型应用于历史震害场地检验中,能够合理判别珊瑚砂层的液化范围。研究成果可为南海岛礁港口等珊瑚砂地基的地震安全评估和工程抗震设计提供理论参考。

  • 土工基础
  • 方瑾瑾, 冯以鑫, 王立平, 闫芙蓉, 张敏霞
    岩石力学与工程学报. 2026, 45(2): 626-638. doi: 10.3724/1000-6915.jrme.2025.0584

    为研究干湿、冻融和干湿–冻融循环对膨胀土土–水特征和收缩特性影响的差异,对原状膨胀土设计多次干湿、冻融和干湿–冻融循环试验,再对各循环下饱和样开展常规收缩试验和控制吸力脱湿试验。研究结果表明:屈服吸力sy和缩限吸力sSL将饱和膨胀土的脱湿过程划分为3个区域,即s<sy时,膨胀土处于弹性区域,sy≤s≤sSL时,膨胀土处于弹塑性区域,s>sSL时,膨胀土处于缩限区域;干湿循环后膨胀土的临界吸力、持水能力、进气值、屈服吸力和缩限吸力均最大,冻融循环后次之,干湿–冻融循环后最小;不同循环类型下,脱湿过程中e-Sr曲线皆近似由平缓段、陡降段和垂线段3个部分组成,陡降段结束后干缩变形基本完成;饱和度(或孔隙比)皆随着循环次数的增大而减小(或增大)并最终趋于稳定,其中,首次循环降低(或上升)的幅度较大,3次循环后饱和度(或孔隙比)趋于稳定;干湿循环后饱和膨胀土的干缩程度最大,干湿–冻融循环后次之,冻融循环后干缩程度最小;提出了考虑干湿、冻融和干湿冻融循环影响的饱和膨胀土的SSCC和SWCC曲线模型,且模型拟合效果较好。