波浪循环荷载作用下软粘土软化机理研究综述
交通荷载作用下饱和软粘土孔隙水压力的累积规律及影响因素探讨
广 州建 筑 Ｇ Ａ Ｇ ＨＯ Ｒ ＨＩＥ Ｔ Ｒ Ｕ Ｎ Ｚ ＵＡ Ｃ Ｔ ＣＵ Ｅ
Ｖ １ ８ Ｎ ．，２ １ ｏ． ｏ ３ ６ ００
： ｔ＇ 载 作 用 下 饱 和 软 粘 土 孔 隙 水 压 力 的 ｕ－ Ｘｉ ￣ －
累 积 规 律 及 影 响 因 素 探 讨
分 析 ，除 了土体 的物性 （ 土体 类型 、扰 动程 度 、 如
含水 率 、塑 性 指数 、孔 隙 比等 ）外 ，还 受 荷 载 强
度 尸、行车速 度 、循环 加 载次数 Ⅳ的影 响 ；另外
对 章 克 凌 … 陶 振 宇 【 、 周 建 【 ｔ 、 刘 胜 １、 １ 】 ２ ｌ ４ １
关 键 词 ：孔 隙 水 压 力 ；饱 和 软 粘 土
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ＯｌＴ ａ ｉｅ Ｗ ａｅ ｒ ｓ ｕ ｅ ｓ ａ ｃ ｉ ｒ ｆ ｃ Ｓ ｔｒ ｔｄ Ｓ ｆ Ｃ ａ ｄ ｒ ｔ ｅ Ｌ ａ ｆ Ｐ ｒ ｔ ｔｒ Ｐ ｅ ｓ ｒ
ｐ ｒ ｔ ｒｐ ｅ ｓ ｒ ｃ ｕ ｌｔｏ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ｎ ａ ｏ ｅ ｅｏ ｏ ｅ ｗａｅ ｒ ｓ ｕ ｅ ａ ｃ ｍｕ ａｉｎ ｃ ａ ａ ｔｒｓｉ ｓａ ｄ ｌ ｗ ｆｄ ｖ ｌｐｍｅ ｔｏ ｏｔｓ ｉ ｅ ｎ ｆｓ ｆ ｏｌ ｍｂａ ｎｋｍｅ ｔｕ ｄ ｒ ｄ ｎａ ｃ ｎ ｎ ｅ ｙ ｍｉ ｌａ ｉ ｇｉ ｏ ｐ ｃ ｏ ｄ ｎ ｎ ａｌｏ ｕｍｕ ａ ｉｅｃ ｕ ｅ ｎｄｃ ａ ａ ｔ ｒｓｉ ｓｏ ｅ ｍａｎ ｆ ｃｏ ｓ Ｏｂ ａｎ ｄ ｂ ｅ ｔ ｎ ｌｓｓｏ ｏ ｏｌｓ — ｌ ｔｖ ａ ｓ ｓａ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔｃ ｆ ｈ ｉ ａ ｔ ｒ ． ｔ ｉ ｅ ｙｔ ｓ ａｙ ｉ ｆｓ ｆ ｓ ｉ ｕｂ ｔ ａ ｔ ｇａ ｎ ｒｔａｆｃ ｌ ａ ｉ ｇ ｉ ｈ ｏ ｅ ｗａ ｅ ｒ ｓ ｕ ｅａ ｃ ｍｕ ａｉ ｎ ｃ ａ ａ ｔ ｒｓｉ ｓａ ａ ｏ ｅ ｅｏ ｍｅ ，ｔ ｅＣ ｒ ｄｅｕ ｄｅ ｒ ｆｉ ｏ ｄ ｎ ｎ ｔ ｅ ｐ ｒ ｔｒｐ ｅ ｓ ｒ ｃ ｕ ｌｔｏ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔｃ ｎｄ ｌｗ ｆｄ ｖ ｌｐ ｎｔ ｈ Ｕ—
循环荷载作用下粘土应变速率试验研究
但 至 目前 ， 循 环 荷 载 作 用 下 粘 土 变 形 速 率 的 试 对
验研 究 还 较 缺 乏 。 围 绕 这 一 课 题 ， 文 通 过 室 内 循 环 本 三轴 试 验 ， 系 统 地 研 究 了 不 排 水 循 环 荷 载 作 用 下 粘 较
中 图 分 类 号 ： Ｕ４ ５ Ｔ ３
文献 标识 码 —４４ （（ ２ ０ Ｙ ５８一ｏ ４
作 者简 介 ： 蒋
军 （９ ７ ） 男 ， 江诸 暨人 ， 学博 士 ， 要从 事 软粘 土力 学 及地 基处 理 、 １６ 一 ， 浙 工 主 防灾 工程 等 的教 学 与研 究工 作 。
图 ２ ａ ，ｂ ， ｄ ， ｃ 和 （ ） 示 的 是 正 常 固 结 粘 （）（）（ ）（） ｄ所
土 在 相 同频 率 、 同 循 环 应 力 比的 循 环 荷 载 作 用 下 ， 不 应 变 速 率 对 数 与 时 间 对 数 的关 系 。五 幅 图 的 加 载 频 率 均
为 １Ｈ ， 环 荷 载 应 力 比 ｒ分 别 为 ０ ２ ， ． １ ０ ５ ， ｚ循 ． ６ ０ ４ ， ． ３ ０ ６ 和 ０ ７ 。从 这 些 图 可 知 ， 论 循 环 应 力 比 如 何 变 ．３ ．６ 无
据 有 关 资 料 ， 于 Ａ ａｅ粘 土 上 的 １ 某 低 路 堤 建 ｉ ｆｋ ３本 高速 公 路 ， 投 入 运 行 后 发 生 了惊 人 的沉 降 ， 在 ５ａ达 １ ～ ２ｍ；３本 某 铁 路 在 开 通 运 行 ５ａ后 的 最 大 沉 降 近 １ｍ， １ 据 分 析 这 些 异 常 的沉 降 均 是 由交 通 荷 载 引 起 … 。我 国 的公 路 等 也 有 类 似 情 况 出现 。
长期循环荷载作用下饱和软黏土的应变速率
１ 试 验 仪 器及 试 验 土样
１ １ 试验仪器 ．
试验在 Ｃ Ｓ２０ Ｔ Ｓ ．９ １ Ｓ型土体三轴流变试验机上 进行． 试验机 由主机、 向测控系统、 轴 围压测控系统 、 孔隙水流量测量系统、 计算机控制系统等部分组成 ， 如图 ｌ 所示． 其主要技术参数如下 ： 围压范围为 ０～ ２ Ｐ， ａ控制精度为 ０１ Ｐ ， Ｍ ． ｋａ轴向最大荷载为 １ｋ ， ０ Ｎ 控
摘 要： 为探讨长期循坏荷载作用下饱和黏土的变形性状 ， 对珠江三 角洲的典型淤泥质 饱 和软 黏 土进行 了室 内循 环 三轴 试验 ， 点研 究 了饱 和黏 土 的残余 应 变速率 ． 重 通过 对试验 结果 的分析 发现 ： 长期循 环 荷 载作 用下 ， 土 的应 变速 率 随 时 间延 长 而 减 小 ， 变速 率 在 黏 应 对 数 与 时间对数 间的 关 系可 用直 线描述 ； 始静 偏 应 力与 动偏 应 力 的耦 合 作 用 以及 不 同 初
的排水条件对黏土的残余应变速率有较 大影响． 文中结果为长期循环荷载作用下饱和黏
土 变形机 理 的进 一 步研 究提 供 了理 论基 础 ．
关键词 ： 长期循环荷载 ； 饱和软黏土； 应图分类号 ： Ｕ ４ Ｔ ４３
文献标识码 ： Ａ
交通 、 波浪等引起的荷载一般被认为是长期循 环荷载 ， 与短期循环荷载 （ 如地震荷载 ） 比， 相 长期 循环荷载的特点为： 作用时间长 、 频率低 、 荷载强度 小（ 低于土体的破坏强度） 位于我国东南沿海的 …． 珠 江三角 洲广 泛分 布 着 深 厚 的 软 黏 土层 ， 年来 在 近 这些软黏土地基上兴建 了大量的高速公路 、 铁路 和 地铁 ． 这些 道路 的地 基不 仅 受 到 路 面 结 构 和路 堤 重 量产生的静荷载作用 ， 还受到 由于车辆运行 而传递 到地基上的循环动荷载． 在这种长期循 环动荷 载的 作用下 ， 软土地基会产生不同程度的沉降 ， 严重的会 影响交通安全． 本道路协会对交通荷 载作用下低 日 路基软土地基的沉降进行 了实测 ＿ ， 比路堤施工 ２对 期和开放交通期不 同位置的沉 降仪实测结果 ， 发现 开放交通期产生的附加沉降达 １ ～１ ｃ 约为道路 ０ ５ ｍ， 建设期沉降量的一半． 凌建 明等 对上海市外环线 北翟路 ｌ交 通开 放 两 年 后 的实 测 结 果 表 明 ， 路 残 ： ｌ 道
水泥土复合土循环软化现象试验研究
摘 要 利 用 Ｇ Ｓ双向振动三轴 系统 ，对水泥土复合 土的循 环软化现 象进 行 了研 究。分析水 泥 Ｄ 掺 入 比、循 环 应 力水 平 等 因素 对 水 泥 土 复合 土 动 弹模 量 一 变 关 系以及 软 化 指 数 一 环 次数 关 系 的影 应 循
响 ；并在 试验 基 础 上 得 到 了复 合 土 体 的 软化 指数 模 型 。 关键 词 软 化 循 环 应 力 水 泥 土 掺 入 比
２ ２ 软 化 指 数 一 循环 次数 关 系 ． ① 图 ４～图 ６为试验所得 到的水 泥土的软化指数 与循环 次数 关 系 曲线 。该 图表 明 ：随着 循环 次 数增
普通 ４ ５号水泥 ，水 灰 比取 ０ ５ ２ ． 。重 塑土样 比重 ｄ ＝ ２７ ，含水 量 Ｗ ＝ ５ ％ ，孑 隙 比 取 ｅ ．５ ．２ ３ Ｌ ＝１０ ，密 度 Ｐ １７ ／ｍ ，塑 性 指 数 ， ．８ｇｃ ＝１． 。 试 样 的 制 备 方 法 ６５ 及试 验 步 骤 如 下 。 （ ） 制备 土 样 。① 制 备 水 泥 土 样 。 根 据 试 验 的 １ 需 要 ，特 地 加 工 了 内 径 为 ３ ９ ｍ、壁 厚 ０ １ｃ ． １ｃ ． ｍ、长
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郑
晓 等 ：水 泥 土 复合 土循 环 软化 现 象 试 验 研 究
・ ７・ ６
水 泥 土复 合 土循 环 软化 现 象 试 验研 究
郑 晓
（ 西理工大学经济管理学 院 江 江西赣州
郭 玺
３ １０ ） （ 江 大 学 建 筑 工 程学 院 ） ４０ ０ 浙
与 最 小 轴 应 变 ；占 ，占 ． 分 别 为 第 Ⅳ 次 循 环 中 最 Ｎ， ｍ 大 轴 应 变 与 最 小 轴应 变 。 ２ １ 动 模 量 一应 变关 系 ．
循环荷载作用下饱和软黏土应变累积模型研究_王军
第27卷第2期岩石力学与工程学报V ol.27 No.2 2008年2月Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Feb.，2008循环荷载作用下饱和软黏土应变累积模型研究王军1，蔡袁强1，2(1. 温州大学 建筑与土木工程学院，浙江 温州 325035；2. 浙江大学岩土工程研究所，浙江杭州 310027)摘要：通过对杭州饱和软黏土进行应力控制的循环三轴试验，研究循环应力比、振动频率、超固结比及固结比对累积塑性应变对饱和软黏土循环软化特性的影响。
试验结果表明，随着累积塑性应变的增加，软化指数减小；在循环初期，软化指数衰减缓慢；随着累积塑性应变的逐渐增加，软化指数衰减显著，但当累积塑性应变达到一定时，软化指数未见明显衰减。
随着循环应力比的增加，累积塑性应变增长加快，软化指数与累积塑性应变关系曲线显著右移；当振动频率较低时，随着振动频率增加，软化指数与累积塑性应变关系曲线逐渐左移；但当振动频率较高时，不同振动频率下软化指数与累积塑性应变关系曲线近似重合。
随着超固结比的增加，曲线左移，软化指数与累积塑性应变关系曲线逐渐向右、向上移动。
在试验的基础上通过引入综合影响参数对试验数据进行归一化，建立饱和软黏土累积塑性应变模型。
通过将该模型引入到修正的Iwan模型，并对饱和软黏土的应力–应变关系进行描述，并得到了与实测值较吻合的结果，从而也证明所提出累积塑性应变模型的合理性。
关键词：土力学；应变软化；循环荷载；累积塑性应变；各向异性固结中图分类号：TU 44 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2008)02–331–08 STUDY ON ACCUMULATIVE PLASTIC STRAIN MODEL OF SOFT CLAYUNDER CYCLIC LOADINGWANG Jun1，CAI Yuanqiang1，2(1. College of Architecture and Civil Engineering，Wenzhou University，Wenzhou，Zhejiang325035，China；2. Institute of Geotechnical Engineering，Zhejiang University，Hangzhou，Zhejiang310027，China)Abstract：The effects of accumulative plastic strain on degradation characteristics of Hangzhou saturated soft clay subjected to undrained cyclic triaxial loading are investigated at different cyclic stress ratios，overconsolidation ratios(OCRs)，frequencies of cyclic loading and consolidation ratios. It is observed that the degradation index is reduced with increase of accumulative plastic strain. The degradation index decreases slightly at the beginning of cyclic loading；and then the degradation index increases greatly as the strain increases. However，when the strain increases further，the degradation index changes a little. The plastic strain accumulates significantly and the relationship curves of the accumulative plastic strain and degradation index move right as the cyclic ratio increases. At a lower frequency，the curves move left with the increase of frequency. However，at a higher frequency，the effects of frequency on the relationship curves are less distinct. The curves move left as the OCR increases. The curves move upright with the increase of consolidation ratio. Based on the test results，an empirical accumulative plastic strain model is proposed by introducing a comprehensive impact parameter. The model is further introduced into modified Iwan model to describe the stress-strain relationship of soft clay. The comparison of simulation results with test data shows the proposed model is reasonable.收稿日期：2007–07–24；修回日期：2007–11–27基金项目：国家自然科学基金资助项目(50478081，50778136)作者简介：王军(1980–)，男，博士，2002年毕业于江西理工大学环境与建筑工程学院土木工程专业，现任讲师，主要从事土动力学方面的教学与研究工作。
循环荷载作用下水泥复合土孔压性状试验研究
我 国 沿 海 地 区 及 部 分 内 陆 城 市 广 泛 分 布 着 深 厚 的 软 粘 土 层 ， 粘 土 工 程 性 质 差 ， 般 不 能 作 为 天 然 地 基 使 用 ， 随 软 一 但
人 比 。 为 １ ％ ， 径 １ｃ 高 １ ｍ， 护 时 间 为 ９ 。 土 样 ５ 直 ｍ， ２ｃ 养 ０ｄ
试 验规 程》 Ｄ （ Ｔ一９ ） 所 述 的 土 膏 法 制 备 。 水 泥 土 的 水 泥 掺 ２中
表 １ 试 验 所 用 的 重 塑 土 及 水 泥 土 的 物 理 力 学 指 标
试验 的 主要 步骤 如 下 ： （ ） 样 。 制 样 分 三 步 ： ） 备 直 径 为 １ｃ 长 １ ｍ 的 １制 １制 ｍ、 ２ｃ 水 泥 土 试 样 。 由 于 没 有 标 准 的 模 具 ， 以 特 地 加 工 了 一 批 内 所 径 为 １ ｍ， 径 １ １ ｍ， １ ｍ 的 不 锈 钢 管 作 为 模 具 。 水 泥 ｃ 外 ． ｃ 长 ２ｃ 土 的 制 备 过 程 如 下 ： 先 把 土 样 烘 干 、 碎 、 ０ ２ ｍｍ 筛 ， 首 粉 过 然 后 将 土 与 水 泥 混 和 ， 根 据 土 样 的 含 水 量 以 及 确 定 的 水 灰 再 比 ， 入 所 需 的 水 ， 后 将 土 、 泥 、 三 者 充 分 混 和 后 装 入 加 最 水 水 模 具 内 在 室 内 自 然 条 件 下 养 护 １ ２ ｈ后 脱 模 。 脱 模 后 的 试 样
及 水 泥 土 的 各 项 物 理 力 学 指 标 如 表 １所 示 。
着 经 济 的 迅 猛 发 展 ， 软 粘 土 地 区 进 行 高 层 建 筑 、 速 公 路 在 高
的 修 建 是 不 可 避 免 的 。 所 以 在 软 粘 土 地 区 进 行 建 筑 施 工 时
长期循环荷载作用下软粘土变形特性研究
国内外有关长期循环荷载作用下软粘土 动力 特性 的研究并不多见 ，为能进一步 了解长期循环荷 载下软
粘土 的变形机 理 ，本文 在 国内外研究 成果 的基 础上 ，
探讨与分析一些主要 因素对长期循环荷载作 用下软粘 土变形 的影响 ，并总结 了长期循环荷载作 用下软粘 土
１ 引 言
人 通 过应 变 控制 式单 剪试 验求 得 １ ＝ １的 Ｂ ｓ ｎ ０ ２ ｏｔ ｏ 蓝粘土 的临界应力水平 （ ） ０ ５ ＝ ． 。 这些研究表明 ，存在着一个临界应 力水平 ，当循 环应力 比 ｒ／ 于该值 时 ，粘土 的变形 曲线 为破坏 丁 大 型 的；当循环应 力 比 ｒ／ 于该值 时 ，粘 土 的变形 ｒ 小 曲线 为衰减型 的。 ２ ３ 排水条件 的影 响 ． 与短期循环荷载不 同，长期循环荷载作用 下 的地 基 可认 为处 于一种部分排水 的状态 ，超孔 压的产生 和 消散重复交替进行 。基于对 Ａ ａｅ ｉ ｔ ｋ 粘土进行排水循环 三轴试验后 ，Ｈ ｏｏ等 于 １９ ｙｄ ９２年提 出了预测受长期 循环荷 载作用下粘 土性状 的模 型。蒋军 等 人的研究 认 为 ，循环荷载作用下正 常固结饱 和粘 土在加载初期 对排水条 件 的影 响 不 大。到加 载 后期 ，在 排 水 条件 下 ，可逆应 变逐渐 减小 ，而在不排水 条件下 ，可逆应 变几 乎没有 变化 。而当循环次数 达到一定 值时两者有 质的区别 ，在不排水 循环荷 载作 用下 土体开始 破 坏 ， 而在排水条件下应 变增 量越来越 小 ，最后趋 于稳定 。
Ｙ ｓｈｒ 对 Ａ ｉ ｅ粘 上 （ ８ 进 行 的 应 力 控 制 ａｕ ａ ａ ｒｋ ａ ， ＝５ ）
潮汐作用下饱和软粘土地基孔隙水压力变化规律研究
４１ 数 学模 型 的建立 ．１ ．
软土地基沉降 、 堤基土体 固结 、 孔隙水 的渗透三者密不可分 ， 隙水的排 出， 孔 超静孑压消散引起 土体 固 Ｌ
结 ， 而导 致地 基沉 降 。 进 因此 ， 力学 本 质上 来说 ， 堤 的 固结 、 降 、 从 海 沉 渗流 应属 于流 固耦 合分 析 理论 范 畴 。 本 次模 拟 由于试 验 点 附近受 风浪影 响较 小 ， 为了简 化计算 ， 考虑水 位 上升 和下 降产生 的静水 压力 变化 带来 的 仅
结变形特性研究 中， 利用有限元数学模型计算的方法分析了潮汐 、 反压护道等对淤泥路基排水 固结过程的显 著影响。 李树华＿ 总结了国外研究波浪、 ２ ］ 潮汐 、 泥沙问题的数学模型， 探究三者之间的关系。 另外 ， 一些学者认 为可以将潮汐的变化作用 ， 看做是周期荷载或者循环荷载来研究。 潮汐作用等 同于周期荷载或循环荷载机 理 ， 于 周期 荷 载 白冰 、 健 ＿］ 对 周 ３的周期 荷 载作 用 下 粘性 土 变 形及 强 度 特性 述 评 中曾 总结 了国 内外 的研 究 现
第３ ３卷第 ３期
２１ 年 ６月 ０２
水
道
港 口
Ｖｏ．３ Ｎｏ３ １ ３ ．
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆ ａ ｅ ｗａ ｎ ｒ ｏ ｏ ｒ ａ ｏ Ｗ ｔ ｒ ｙ ａ ｄ Ｈａ ｂ ｒ
Ｊｎ ２ １ ｕ． ０２
潮 作 下 和 粘 地 孔 水 力 化 律 究 汐 用 饱 软 土 基 隙 压 变 规 研
１ 潮 汐变 化 原 理 、 同周 期 荷 载 或 循 环 荷 载 机 理 等
潮 汐现 象是 指在 引潮 力作 用下 海水所 产 生 的周期性 运 动 。 由于海 水 的涨潮 和落 潮 ， 于滨海 地 区沿海 淤 对 泥质滩 面来 说 ， 以看 作海 水加 载—— 卸 载——加 载 的循 环往 复过 程 。 可 向先超 等 …在 潮 汐作 用下 淤 泥路基 固
循环荷载作用后饱和软粘土抗剪强度变化规律的试验研究
１３ 试 验 内容 ．
曲线 ， 而 获得 土样 的不排 水 抗剪 强度 。 从
试验 内容包 括 ： 饱 和 。本试 验采 用 真空饱 和 ， ① 饱
和 时 间为 ６ｈ饱 和 度均 达 到 ９ ， ５％ 以上 。② 固结 。首 先 加 围压到 ３０ｋａ 固结 ２ ， ０ Ｐ ， ４ｈ后 此时 孔压 趋于稳 定 ， 再 按超 固结 比 Ｏ Ｒ分 别 为 １２４ ８进 行 卸 载 。 到 正 Ｃ 、、 、 得
汪 小 平 刘 厚 平 周 晖 王 军 ， ， ，
（． １ 江西理工大学 环境 与建筑工 程学院 ， 江西 赣州 ３ １０ ； ． ４ ００ ；２ 湖州市 交通 规划设计 院 ， 江 湖州 浙 ３ ３０ ； １００
３ 浙江大学 建筑工 程学 院 ， ． 杭州 ３０２ ） １０ ７
摘要： 在循 环荷 栽 作 用下 ， 粘 土 的 刚度 、 软 强度 将 发 生 衰减 ， 而 导致 加 栽后 的 地基 承 栽 力减 小。通 过 从
Ｇ Ｓ双 向振 动 三轴仪 对循 环荷 栽作 用后 正常 固结 、 固 结饱 和软 粘 土的 不排 水 抗 剪 强度 变化规 律 进 行 Ｄ 超
研 究 ， 到 了一 些有 益的 结果 。 得
关键词 ： 循环荷 栽
抗 剪 强度
循 环应 力 比
超 固结 比
中图分 类号 ： ２ ３ １ Ｕ １． ４ 文 献标 识码 ： Ｂ
／。 （）
ｌ ． ８９
／ 湿 ｆ 干 ％
Ｉ９ ｌ Ｉ５ ． ．
密度
２７ ．
比
０． ９
， ％
９ ８ ６．
／ ％
／ 指 数 指 数 ／ Ｐ ％ ＭａＯ４ ． 源自／ Ｐ Ｍａ７３ ．
冲击荷载作用下饱和软粘土的一些性状
许吸水膨胀１形成另一类不 同超 固结比土样（ Ｃ ． Ｏ Ｒ＝
１． ２・ ４， ８ 。 １
试样先 在某一压 力状态下（ 等压应力状态或 偏 压应力状态） 完成主固结 ， 然后在不排水条件下施加 轴向冲击荷载。试验 过程 详细说明参见文【】 ７。
３ 应 力状态及土性对再 固结变形 影响
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第 ２卷 Ｉ
第 ３期
岩石力学与 工程学报
Ｃ ｉｅｅＪ ｕｎ ｌｆＲｏｋ，ｅｈ ｉｓａ ｄＥｎ ｉｅｒｎ ｈｎ ｓ ｏ ｒ ａ ｏ ｃ ￣ ｃａｎｃ ｎ ［ ｇｎｅｉｇ
２ Ｉ３ ： ４ ３ ４ ８ ｒ １ ２ － ２
２０ ０ ２年 ３月
Ｍ ａ ｃ ， ２０ ２ ｒｈ ０
３ 正常固结及超固结土的再固结变形 ． １
２ 试验 概况
２０ ０ ０年 ４月 】 ４日收到韧稿，２ ０ ０ ０年 ５日２ ６日收到修 改稿。
・国家 自然科学基金重点 资助 项 目 ５ ７８ｌ０ （９３ ） ６
作者 白 诛 简介：毋，３ ４岁．博 、副教授。 曾在同济太学土木学科 ±后流动站工作 要从事软土工程学及土动力学方 面的研究 工作
降量进行了计算．并认为影响地基沉 降量的因素主 要包括总荷载的大小、荷载周期、荷载增量、土的
初始结构、 加荷方式、 胶结程度和循环次数等。 ３ 文【 】 的研究主要集中在排水 条件下考虑固结影响的变形 计算 。此 外．还有文［～６的研究工作。 ４ ］ 文［～９在大量 室内冲击荷载作用试验研究的 ７ １ 基础上 ，对饱和软粘土的再同结性状进行 了研究， 提 出冲击荷载作用下饱 和软粘土的沉降和强度计算 方法 。在上述研究的基础上 ．本文重点讨论 了饱和 软粘土在偏压应力状态下的再固结性状、土性及塑 性指 数对再 固结变形的影响、冲击荷载作用下超固 结土的孔 压和变形性状、残余 孔压与剪应变之 间的 相互 关系及其变化机理、扰 动固结 问题以及 偏压应 力状态下地基土沉降和 强度计 算等 问题 。
离岸深水港波浪-防波堤
离岸深水港口建设关键技术研究课题之六离岸深水港波浪－防波堤－地基相互作用问题研究报告简本“离岸深水港建设关键技术”是交通部“十一五”科技发展规划确定的交通重大攻关专项。
本项目“离岸深水港波浪—防波堤—地基相互作用问题研究”是该重大攻关专项的课题之一。
随着我国经济的快速发展，港口吞吐量不断增长，很多港口处于超负荷运行状态，同时船舶大型化趋势促使港口工程建设向深水水域发展，对港口基础设施建设提出了新的要求。
但是,自然条件优越的港址大部已被开发，水深、浪高、流急、冲淤强度大和地基软弱等，是目前我国港口工程建设经常遇到的水文地质条件。
譬如，已有建造在天然水深超过30m、设计波高达12 m的深水防波堤；集装箱码头的设计流速已达2.5m/s；建造在粉砂质海岸上的外航道，一次骤淤强度可达2.0 m以上；再比如2002年12月，长江口深水航道治理二期工程北导堤16个半圆形沉箱，在寒潮大浪作用下发生1m以上的突然沉降，事后检查表明该工程的勘察、设计和施工均符合现行规范要求。
随后开展的土壤动三轴试验表明，在波浪循环荷载的作用下土样在不固结不排水（UU）条件下的振后抗剪强度平均值仅为静三轴UU试验平均抗剪强度的36%，即结构下卧持力软粘土发生了动力软化现象，使得地基的承载能力不再满足半圆型沉箱混合堤断面稳定的要求。
但在什么条件下基床式基础防波堤的下卧软粘土会发生动力软化？这种波浪作用下的软粘土动力软化现象的机理是什么，判别标准是什么等问题均是本课题需要深入研究的问题。
箱筒型基础防波堤是一种全新型式的防波堤（见图1），它是由天津港（集团）和天津大学共同研究开发的。
它的特点是可以更好地适应软基、大浪的条件，且在较深的水域相对经济，它还具有可浮运、海上施工简单（负压下沉）等优点。
由于箱筒结构与下卧软土有着较多的接触面又是一种全新的结构，因此没有一种现有的规范或手册可以指导箱筒型基础防波堤的断面稳定设计工作。
关于箱筒型基础防波堤的在波浪作用下的破坏模式，箱筒型基础防波堤断面稳定的设计计算方法等均是本课题需要深入研究的问题。
循环荷载作用下饱和软粘土孔隙水压力变化规律的试验研究
及为后 继单 调加 载 的应力一 应 变关 系和静 强度 的预测 提供依 据 。
采用 应力控 制式 循 环三 轴 试 验 ， 荷 波形 取 为 等 幅正 加 弦波 ， 研究 不 同循环 应 力 比 、 环 次数 、 固结 比及振 循 超 动频 率等 因素 对饱 和软粘 土孔 隙水 压力 变化 规律 的影
强烈地 震作 用 的高 频振 动 问题 ， 其振 动 频 率 为 ０ ０ ～ ．１
２ 。 ０ Ｈｚ
饱 和软粘 土 存 在 临 界 循 环 应 力 比 ， 早 由 Ｌ ｌ 最 ａＷ ￣
和 Ｌｏａ ｓ 出 ， 初定 义 为 不导 致 土 体 破 坏 的 的 最 ｅｎｒ 提 ｄ 当
大循 环应 力 比 。后 来 Ｓｎｒ ａｇ ｙ等进 一 步 证 实 了临 界循 ｅ 环 应力 比的存 在 。循 环应 力 比其定 义为 ： 叩＝ｑ ｒ 其 …／ 中， 叩为循 环应 力 比 ； 为循 环 应力 幅 ； 静 力试验 ｑ ｒ为
１２ 试 样 准 备 ．
本试验 采用 原状 土 试 样 ， 样 为 典 型 的杭 州 饱 和 试
软粘 土 。为 了保证 土 样 的均 匀性 ， 钻孔 取 样 时 取 土 器
表 １ 软粘 土 土 工试 验 参 数 表 天 含 水 量 ， ％
３ ５ ２．
然
土
物
理
指
标
压缩
压缩
密 度 ！ｇ ｍ ） （／ ３ ｃ 湿
响。
１ 试 验 方 案
１１ 试 验 仪 器 ．
超固结软粘土动力特性试验研究
－
或少地表现为超 固结性 。超 固结土产生负 孔压 ，尤其 对于轻超 固结土 ，孔 压变化更为复杂 ，这显然 与正常 固结 软 粘 土 的 动 力特 性 不 同 。为 此 ，本 文 对 超 固 结 软 粘 土动 力 特 性 进 行 了试 验 研 究 。
（）Ｃ ＝ ＇ ５ｋ ａ ｃ Ｒ ２Ｏ＝ ８Ｐ Ｏ ｄ
图 ｌ 软 粘土 的动应 力应变 关 系曲线 图
图 ２ （ ）是 Ｏ Ｒ值 等于 １ ，不 同循 环应力下 ａ Ｃ 时 的残余孔压 一 循环次数关 系曲线 ，从 图可 以看 出 ，随 着循 环应力水平的增大 ，孔压发展 速度 越快 ，在相 同 振次时 ，残余孔 压越大 。但 由于 当循环应 力 很大 时 ，
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郑
晓 等 ：超 固结 软 粘 土 动力 特 性 试 验 研 究
超 固结 软 粘 土 动力 特 性 试 验研 究
郑 晓
（ 江西理工大学经济管理学院 江西赣州
郭 玺
３ １０ ） （ ４ ０ ０ 浙江大学 建筑 工程学 院）
摘 要 利用 Ｇ Ｓ双向振动三轴 系统 ，对超 固结软粘 土进行 了试验研 究，结果表 明，随着循 环 Ｄ 次数 的增加 ，负孔压逐 渐向正孔 压转 变；随 着超 固结比的 增加 ，土体的 强度提 高 ，循 环应 变发展 减 缓 。最 后在 试 验基 础上 得 到 了超 固结 软 粘 土 的 应 变破 坏 标 准 。
土 体 在 较 少 的 循 环 振 次 内 就 达 到 破 坏 ，孔 压 发 展 很
快 ，而仪器 中孔压传感器是安装在试样底部 ，孔压测
郑 晓，男 ，高级工程师。
量有一定 的滞后性 ，使 得测量 到的残余孔压处 于较低 水平 ，实际试样 中的残余孔 压水平 应该高 于测量 值。 图 ２ （ ）是循环应 力为 ５ Ｐ 时 ，不 同超 固结 比下 ｂ ８ｋ ａ 的残余孔压 一 环次数关 系曲线 ，可 以看 出 ，不 同超 循 固结 比 Ｏ Ｒ对循环荷 载作 用下饱 和软粘 土的孔压 有 Ｃ 较 为显著 的影响 。当超 固结 比为 ４和 ８时 ，孔 压一 直 为负孔压 ，在循环作 用初期 ，负孔压增长较 快 ，之后 呈现缓慢增长的趋势 ；当超 固结 比为 ２时 ，孔压在循
循环荷载作用下软土计算模型初探
２ ２左右 ， 许多粘 土 的塑性指 数 高达 ６ 而 ０以上 … ． 于饱 和软粘 土 ， 对 在循 环 荷载 作 用下 ， 力一 应 应变 关 系、 振动
孔隙水压 力发展 及 产生永 久变形 规律 的计算模 型 目前还很少 ， 在这方 面有必 要 开展研 究与探 索 工作 ．
１ 动 力 本构 模 型
这两种 弹塑性模 型 ． 塑性 功硬化 模 型用来描述 剪切屈 服、 破坏 ， 而塑性 帽 盖模 型则 建 立 在 球应 力 引 起 岩土材
料体积屈 服 的基础 之上 ． 张克绪 等 ＿ 曾用两个 基于 非曼 辛准则 的土 动弹 塑性 模 型对 地 震 荷载 的情 况进 行 了 ２ Ｊ 土体 反应分 析 ， 与通 常采用 的等效 线性 模型作 了 比较 ． 并 结果 表明 ， 种模 型 的结果 是 可比 的 ， 两 而采 用 弹塑性
郭 中华 ， 湘娟 ， 余 严
（ 河悔 大学岩土工翟研究所 ， 江苏 南京
蕴
２０９ １０８）
摘要 ： 据循 环 三轴试 验 ， 到 了上海某地 区粘 土永 久应 变一 效应 力一 根 得 有 加荷 周数 的 关 系 ． 上 海某 对 地 区三 类软土 的共振 柱试 验进行 了分析研 究 ， 果表 明 ， 结 三种 土类 的动 剪 切模 量一 应 变、 剪 阻尼 比一
般 波浪荷 载） 冲击荷 载是 强度很 大 、 时很 短的荷 载 ； ； 持 而随 时间 没有 规律 变 化 的荷 载 即为不 规 则荷 载 （ 如
地震荷 载 ） 由于软 土的区域 性很强 ， 同地 区的 土性 可 能有 很 大 的 差异 ， ． 不 如上 海 淤 泥 质粘 土 的塑 性指 数 仅
减 的 纯 量 ， 随 应 变 的 积 累 而 增 加 且 ｂ ．内时理论将体 应变和偏应变分开来计算 ， 以塑性应变增量 的方 向可根据算得 的两种应 变增 量台成得到 ． 所
饱和软黏土循环累积变形简化计算方法研究
饱和软黏土循环累积变形简化计算方法研究1 饱和软黏土循环累积变形简化计算方法研究饱和软黏土学习不仅是土木工程方面的一个重要研究方向，并在岩土工程中也得到了广泛应用，是岩石本构参数测定的重要组成部分，在土壤力学中也得到了研究。
饱和软黏土的力学性质受三个变量的影响，即湿度、压缩率和循环累积变形。
根据力学性质，饱和软黏土可能具有不同的变形特性，包括稳定变形、软化变形和破坏变形。
精确计算累积变形对于研究饱和软黏土的可用性和极限性能具有至关重要的意义，但目前的计算方法需要耗费大量的时间，而精确的结果也往往不能保证。
因此，为了简化累积变形计算，研究者研究了饱和软黏土的循环累积变形的计算方法。
例如，Fang和Wang（1999）提出了一种基于渗流-变形耦合模型的累积变形简化计算。
在该模型中，他们认为，变形应改变土体的渗透率，而渗流应影响变形量，并简化求解循环累积变形。
在其实验中，他们仅利用极低的计算量，即0.5~0.8％就能够得到准确的累积变形数据，这极大的改善了计算的效率。
同样的，Li等（2005）也提出了一种软黏土循环变形的新模型。
该模型假设变形应改变土体的饱和因子，以及渗透率，提出了一种耦合的变形-渗透解析公式，研究表明，这可以还原累积变形，而且比原始模型更容易解决。
另外，最近Liao等(2018) 将Macroporos模型与人工神经网络模型结合起来，预测累积变形，取得了良好的效果，实验结果表明，神经网络模型能够更精确的模拟饱和软黏土的循环变形，且计算速度大大提高。
总之，在近几十年里，饱和软黏土循环累积变形简化计算方法研究一直在不断发展，科学家们通过渗流-变形耦合模型、变形-渗透解析公式以及Macropores模型与人工神经网络模型等多种方法，研究出更省时高效的累积变形简化计算方法，为饱和软黏土研究和应用提供了方便。
水平循环荷载作用下弱化饱和黏土的p-y曲线
水平循环荷载作用下弱化饱和黏土的p-y曲线李记忠;王晓蕾;张海荣;祝涛;张兴【摘要】为研究平台桩基础在长期循环荷载作用下的弱化特性,探讨孔隙水压力的变化对土体强度的影响.利用现有孔隙水压力的发展模型,建立长期循环荷载作用下土体残余抗剪强度模型,运用API规范中的p-y曲线公式,建立评价弱化后土体横向承载力的方法.分析表明:土体孔压随荷载循环次数的增加而逐步上升,且荷载越大,土体孔压上升越快;通过与试验中测得的孔隙水压力对比发现,HYDE等建立的孔压发展模型与试验中测得的孔隙水压力变化较为吻合,说明该模型能很好预测循环荷载下孔隙水压力的变化.%In order to study the weakening features of a platform foundation under the long-term cyclic loading,the impact of changes of pore pressure on the soil strength is discussed and existing pore pressure development model is used to establish the soil residual shear strength model under the long-term cyclic loading.The results of the model is inserted into the p-y curve formula recommended by the API as the soil shear strength after weakening,so that the method to evaluate the lateral resistance of the soil after weakening is obtained.The analysis shows that the pore pressure increases gradually with the increased number of loading cycles.As the increase of the load,the pore pressure rises more quickly.By comparing with the pore water pressure measured in the test,it is found that the pore pressure development model established by HYDE is in good agreement with the pore water pressure measured in the test.This model can well predict the change of pore water pressure under cyclic loading.【期刊名称】《中国海洋平台》【年(卷),期】2017(032)003【总页数】7页(P36-42)【关键词】导管架平台;循环荷载;孔隙水压力;桩基弱化;p-y曲线;黏土【作者】李记忠;王晓蕾;张海荣;祝涛;张兴【作者单位】海洋石油工程股份有限公司,天津300451;海洋石油工程股份有限公司,天津300451;海洋石油工程股份有限公司,天津300451;海洋石油工程股份有限公司,天津300451;海洋石油工程股份有限公司,天津300451【正文语种】中文【中图分类】TE54海洋平台长期受风荷载、波浪荷载和冰荷载等水平循环荷载的作用，需要深入研究海洋饱和土体在长期循环荷载作用下的弱化特性。
FLAC3D在循环荷载下饱和软粘土孔压数值模拟中的应用
FLAC3D在循环荷载下饱和软粘土孔压数值模拟中的应用[摘要]本文利用FLAC3D软件对循环荷载作用下的饱和软粘土动孔隙水压力进行了数值模拟，通过计算得到动孔隙水压力累积特性及发展规律，与室内模型试验所取得的孔隙水压力曲线进行了对比分析，得出数值模拟的结果是准确有效的。
[关键字]FLAC3D 循环荷载孔隙水压力数值模拟1引言对于那些由饱和土或少粘性土组成的土工建筑物或地基，在振动荷载作用下因孔隙水压力上升，抗剪强度降低而可能造成过量变形或液化流动问题，需要进行土体的动力反应分析，并在此基础上进行动力稳定分析。
采用有效应力法进行这类分析，比总应力法更为合理。
因此如何合理考虑和描述振动孔隙水压力的影响十分重要。
许多学者[1-4]对动孔隙水压力的变化规律及计算模型做了一定程度的研究。
本文使用ITASCA 公司的FLAC3D三维快速拉格朗日差分程序，应用合适的计算模型，尝试更准确的动态模拟循环荷载作用下的饱和软粘土动孔隙水压力的变化。
2室内模型试验室内循环荷载模型试验是在1.2×1.0×1.2m（长×宽×深）的坑道内完成的，引导车道总长8.0m，引导车道中轴线位置设置导槽。
室内试验路基土采至广州某高速公路软基段施工场地，为淤泥质粉质粘土，取样深度2m。
物理力学性质指标如下：γ=16.8kN/m3，e=1.808，IP=21，c=2.8kPa，w=46.2%，wL=48%，wP=27%，=1.68g/cm3，φ=12.80。
模型试验仪器埋设见图1，总共埋设3个动土压力盒，埋设深度分别基层底面以下15.0cm、45.0cm和85.0cm；埋设3块沉降板，深度与动土压力盒位置一致；埋设孔隙水压力计1个，埋设深度为基层底面以下15.0cm。
不同荷载等级采用铁砝码进行加载，砝码加载等级分别为10.0、30.0和50.0kg。
试验循环加载次数为1～300次，按3种车重、3种车速分别进行，共9组试验。
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证 。同年 ， Ｍ ａ ｔ ａ ｓ ｏ ｖ ｉ ｃ 『 『 等人提出了海底粘土在循环单剪条件下孑 Ｌ 压增长的普遍模型 ， 该模型确定 了循环弱
和沉陷破坏 。因此， 对软粘土软化特性 的深人研究不仅具有重要的学术价值 ， 更具有重要 的经济意义。
１ 软 粘 土 软化 研 究 进 展 及 影 响 因素
１ ． １ 软 粘土 软化研 究进 展
早在 １ ９ ６ ６ 年Ｓ ｅ ｅ ｄ … 就 已经开始研究地震条件下粘性土抗剪强度特性 。随后 Ａ ｎ ｄ ｅ ｒ ｓ ｅ ｎ ¨ ２ 等人对 Ｄ ｒ ａ ｍ ． ｍ ｅ ｎ 粘土进行了系统而广泛 的研究 ， 并用有效应力路径的概念说 明了粘土的动静抗剪强度。１ ９ ８ ２ 年， Ｃ ｈ ｕ ｎ ｇ 等 人针 对具 有 一定粘 粒 含量 的粘 性土 ， 采用 与砂 土液 化判 别类 似 的转换 方法 得 出软粘 土 的软化 极 限应力 ， 用 于判 断 软粘 土 的软 化 程度 。 １ ９ ９ ５ 年， Ｐ ｕ ｚ ｉ ｆ ｎ Ｉ ６ 等人 通 过循 环 单剪 试 验 ， 以平 均有 效应 力 为 单一 疲 劳参 数 ，
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ 一 ｌ １ — １ ３ ；修 回日期 ： ２ ０ １ ４ — ０ ２ — １ ３ 作者简介 ： 张华庆 （ Байду номын сангаас ９ ６ ５ 一 ） ， 男， 江苏省人 ， 研究员 ， 主要从事港 口及航 道工 程水 流及 泥沙运动理论及摸拟技术研究 。
Ｂ ｉ ｏ ｇ ｒ ａ ｐ ｈ ｙ ： Ｚ Ｈ Ａ Ｎ ＧＨ ｕ ａ — ｑ ｉ ｎ ｇ （ １ ９ ６ ５ 一 ） ， ｍａ ｌ ｅ ， ｐ ｒ ｏ ｆ ｅ ｓ ｓ ｏ ｒ ．
第３ ５ 卷 第 ４期
２ ０ １ ４年 ８ 月
水
道
港 口
Ｖｏ １ ． ３ ５ Ｎｏ ． ４ Ａｕ ｇ ．２ ０１ ４
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｗａ ｔ ｅ ｒ ｗａ ｙ ａ ｎ ｄ Ｈａ ｒ ｂ ｏ ｒ
波 浪 循 环 荷 载 作 用 下 软 粘 土 软 化 机 理 研 究 综 述
人研 究 ， 对 指导工程实践 、 科学预 防工程 事故 ， 具有 重要 的学术价值 和经济意义 。文章依 次对 国 内外关
于波浪循环荷载作用下软粘土软化的研究进展 、 软粘 土软化影 响因素 、 软化机理 以及现 阶段常见 的软化
模型进行 了阐述 ， 并对防治软粘土软化的对策进行 了探讨 。
化指数 、 累积 孔压 以及 临界 循 环剪 应 变 三者 的关 系 ， 并 通 过 室 内动 单 剪试 验 证 明 了该模 型 的实用 性 。Ｂ ｏ ｕ —
ｌ ａ ｎ ｇ ｅ ｒ 『 ８ 们 等人通过整理大量饱和土的动 、 静三轴试验 ， 比较系统地研究 了地震作用下粘性土的循环弱化效 应， 试 验 结果 发 现类砂 性 土 （ Ｓ ａ ｎ ｄ ｌ ｉ ｋ ｅ ） 表 现为液 化 ， 类 粘 ￣ｉ （ Ｃ ｌ ａ ｙ ｌ ｉ ｋ ｅ ） 表 现 为循 环 软化 （ Ｃ ｙ ｃ ｌ ｉ ｃ Ｓ ｏ ｔ ｆ ｅ ｎ ｉ ｎ ｇ ） ， 并 明确 了类粘性土的地震循环软化的分析方法 ； 通过定义安全系数来判断某一震级下细粒 土循环软化趋势。
２ ０ １ ４ 年８ 月
张华庆 ， 等
波浪循环荷载作用下软粘土软化机理研究综述
３ ０ １
Ｃ ｈ ｕ ｎ ¨ 等人分析 了 １ ９ ９ ９ 年集集地震期间造成的地表沉降及其上部结构 的破坏 ， 通过室内动三轴试验研究表 明低 塑性 粘 土层 存 在 明显 的循 环 软化 效 应 ， 并 通 过地 基 承 载力 理 论 分析 证 明 了这 一点 。２ ０ ０ ７ 年， Ｏ ｋ ｕ ｒ Ｉ １ ２ ］ 等
软粘土广泛分布于我 国东南沿海地区 ， 我 国许多港 口工程都建设在软粘土地基上。软粘土具有孔 隙比
大、 强度 低 、 压缩 性 高 、 渗 透性 低 、 灵敏 度 高等 特点 ， 在 一定 的往 复荷 载作 用 下 ， 软 粘 土孑 Ｌ 隙水 压力 上 升 ， 有 效
应力降低 ， 表现为土体的强度降低 ， 变形模量减小 ， 承载能力大幅度下降 ， 这种现象称为软粘土软化。 建设 在 软粘 土地 基 上 的港 口工程 设计 时 需要 考虑 软粘 土 软化 的影 响 ， 如果 地基 设计 中没有 考虑 软粘 土 软化的影响并预 留足够 的安全储 备 ， 在循环荷载作用下容易出现地基失稳 、 结构物过度沉降或滑移等工程 事故。例如 ， １ ９ ７ ８ 年日 本宫城县地震中， 软粘土地基出现了大量的裂缝和滑坡破坏； １ ９ ８ ５ 年墨西哥地震中建 立在深厚粘土地基上 的建筑物受到严重破坏 ， 地面发生大变形 ； 在渤海软土上工作的渤海 ６ 号沉垫式钻井平 台， 在一次风暴 中沉降了 １ ． ６ ｍ， 并产生 ２ ｍ左右 的滑移 ， 致使井 口剪断 ， 造成重大 的经济损失 ； ２ ０ ０ ２ 年１ ２ 月 长江 口深水航道治理二期工程北导堤 ， 一场寒潮大浪使地基土发生 了强度软化 ， ｌ ６ 个半圆型沉箱 出现滑移
张华 庆 ， 尹 纪龙 ， 孙 熙平
（ １ ． 哈尔滨工程大学 船舶工程学院 ， 哈尔滨 １ ５ ０ ０ ０ １ ； ２ ． 交通运输部天津水运工程科学研究所 水工构造物 检测、 诊 断 与加 固技术 交通行 业 重点 实验 室 ， 天津 ３ ０ ０ ４ ５ ６ ）
摘
要： 软 粘土在波浪循环荷 载作 用下 ， 会 发生变形增加 、 强度降低 的软化现象 。软粘 土软化 特性 的深
关键词 ： 波浪循环荷载 ； 软粘土软化 ； 软化机 理 ； 软化模型 ； 防治对策 中图分类号 ： Ｔ Ｖ １ ３ ９ ． ２ ； ０ ２ ４ ２ ． １ 文献标识码 ： Ａ 文章编 号 ： １ ０ ０ ５ — ８ ４ ４ ３ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ４ — ０ ３ ０ ０ — ０ ８