1. 引言
我国软土分布广泛，随着我国交通运输行业的高速发展和基础建设投入的不断增加，我国公路不可避免地需要穿越广阔的软弱土地区。软土路基具有承载能力低、沉降变形量大、施工维护困难等特点，极易产生路基病害，威胁道路的运营安全，对软弱地基采取合适的加固措施研究十分重要 [1] 。对此，大量学者进行了深入研究。刘大华 [2] 等以公路软土地基实际工程为背景，对水泥搅拌桩加固软土地基的施工工艺及质量控制技术进行了探讨，详细介绍了采用强度试验及静载试验进行成桩检测的全过程，为软土地基水泥搅拌桩复合地基的施工与设计提供了参考。马龙祥等 [3] 对于深厚淤泥软土地层桩基承载力性状研究得出① 扩孔直径、锚固段长度、地层摩擦角以及杆体倾角对扩大头锚索的极限抗拔力影响均较大，但相较而言，增大扩孔直径对提高扩大头锚索的极限抗拔承载力更为有效；② 提出的理论计算公式可以对淤泥质软土地层中扩大头锚索的极限抗拔承载力进行较为可靠的分析。谭鑫 [4] 等采用有限分法对软土地基中碎石桩单桩竖向受荷破坏全过程进行数值模拟研究。重点分析了桩体鼓胀变形、桩侧土压力演化以及由此决定的单桩破坏模式与典型荷载沉降曲线。
软土承载力作为工程建设研究的基础，目前，软土承载力已经成为全球科研人员和相关行业的关注焦点，近些年来发展迅猛，发表的文章数量也在逐步增加。由于其诞生的时间不长，涉及的领域和学科非常广泛，因此有必要深入了解近些年国内软土承载力的发展情况，以便把握未来的研究方向。
可视化分析是一种利用数据挖掘、领域分析、科学测量和绘图等技术手段，对特定领域的知识进行有针对性的分析，能够有效地帮助用户进行知识导航。CiteSpace于2006年问世，成为这一领域的重要工具。许多学科领域采用可视化分析方法研究和分析其知识焦点。基于CiteSpace软件，施源 [5] 等人进行了可视化分析，检索了2002~2022年发表的1567篇文章，并进一步研究了光力杀菌技术论文的地域和机构分布众多学科领域都在使用可视化分析方法对其知识热点进行研究和分析。本文也将运用CiteSpace进行可视化分析，对我国软土承载力进行详细的脉络图谱分析，探索学科领域研究的热点以及未来发展方向。
2. 数据来源及研究方法
2.1. 数据来源
为了深入了解“软土承载力”的热点问题，了解到相关机构，作者以及他们之间的合作关系，发展的情况，热点话题，为了能够更加深一步了解到该领域的发展趋势。本研究所使用的数据均来源于中国知网中文期刊，以“软土”为主题。在结果中搜索了承载力，并且检索范围是2010年至2024年，检索出345条相关文献检索时间为2024年2月19日下午15:34。
2.2. 分析方法
2.2.1. 分析方向
在以检索得到345条文献为基础，通过CiteSpaceV对其进行分析，因为软件无法得到CNKI的文献的共被引数据，关键词共现分析，本文主要将通过对相关学者合作网络与机构的相关合作网络的分析上来通过研究分析知识图谱，近年来，学者们通过研究“承载力”和“软土”，揭示了作者和机构之间的联系，以及评估了该学科领域的发展状况和研究热点方向，其中关键词的共现程度发挥了重要作用。
2.2.2. CiteSpace软件分析
通过知网所下载的数据源，使用CiteSpace文献统计应用软件，科学知识图谱是一个计量学引文研究的新方法，它的主要研究对象以知识域为主，很直观的表现出科学知识的结构特征与规律，并深刻的研究其演变历程和结构之间的关联 [6] 。CiteSpace是一款基于Java语言编写的文献计量软件，用于分析和可视化科学技术领域的知识结构，揭示研究热点、动态、前沿和发展趋势等方面的深入发现 [7] 。这种方法最初在教育、企业管理等专业领域得到了广泛应用，最近几年，在各专业交叉的态势下，也已经在土木工程、医学等专业中初步开展研究。
2.2.3. LLR对数似然算法
LLR对数似然算法可以得出某个聚类的紧密程度。Ochiia相似系数能表现出文本之间的共现率 [8]
当A和B之间的余弦相似度为0时，它们的关联性为0，当余弦相似度为1时，它们之间的关联性达到最大值。
3. 结果与分析
3.1. 文献历年发文量分析
基于收集的345篇文献，自2010年起进行了学科发展趋势的分析，主要通过对发表数量的研究来揭示各年度的变化情况。具体数据如(图1)。
通过可图1可得到我国自2010年~2023年，发文数量总体出现下降趋势，其中2010年为最多，整张图表大约可以分为三个阶段，2010年~2013年低速下降期，2013年~2018年高速下降期，2019年~2023年发展稳定期。2024年目前才2月份发了两篇，其中第一阶段2010年~2013年缓慢减少时期，文献数量整体较多，说明此阶段软土承载力的重视程度很高，此阶段正是快速发展时期，第二阶段2013年~2018年，发文量出现了显著下降，最低发表文章仅为5篇。第三阶段2019年~2023年，此阶段内发文量逐步稳定，对于软土承载力成因机制等的研究以趋于成熟自此出现了大量更为深刻的研究性文献，说明软土承载力的研究趋于成熟。
Figure 1. Analysis of the number of publications on “soft soil bearing capacity” in China from 2010 to 2024
图1. 2010~2024年中国“软土承载力”发文数量分析图
3.2. 文献作者群体分析
Figure 2. Number of publications by authors on “Soft Soil Bearing Capacity” in China from 2010 to 2024
图2. 中国2010~2024年“软土承载力”作者发文量
CiteSpace对下载的数据进行可视化和分析。为了分析钻孔灌注桩稳定性研究领域的出版物数量和学者之间的学术联系，图2中的节点越大，出版物越多。连接线表示在作者组之前存在的一定的关系合作。在图2中，共有334个节点和256个连接，网络密度为0.0046。在软土承载力学领域，作者的协同网络聚类关系呈现出“局部”网络形态，大部分研究学者是以小团体在一起研究。整体呈分散趋势，没有形成较大的研究合作团体。例如比较明显几个是以刘汉龙学者为代表，以王建华和刘松玉和张日红为核心的团队，见表1所示。研究学者都很多，但发文量都不太高，最高的发文量是刘汉龙，王建华，等也仅有6篇，分别占整体发文量1.7%。虽然研究学者居多，但大部分研究学者发表一篇后，后续就没有继续发表了，未形成较大的合作团体，大部分研究学者占整体发文量028%，这也从侧面反映软土承载力研究领域研究者众多，但研究者之间相互合作联系少。这也可能反应出不同地区的研究学者对自己所处地区的环境研究较多，这也是可能导致未形成较大研究团体的一个原因。
Table 1. Statistics of Author Posts on “Soft Soil Bearing Capacity” in China from 2010 to 2024
表1. 2010~2024年中国“软土承载力”作者发文统计
3.3. 机构合作分析
Table 2. Ranking of “Soft Soil Bearing Capacity” Issuing Institutions in China from 2010 to 2024
表2. 2010~2024年中国“软土承载力”发文机构排名
通过对345篇文献进行分析，我们研究了自2010年以来的学科发展趋势。然后，我们进行了可视化机构网络分析，筛选出每年发文量排名前50的机构，并将结果呈现为软土承载力领域的机构图谱。如图三所示。最后，我们进一步筛选了发文量至少为2篇以上的机构，并对它们进行了重新排序，结果显示在表2中。
经过CiteSpace软件对所获文章进行作者发文量统计，可以从中发现学者文献发表与学科研究之间相关联系。在图表中，作者发文数量用“N”表示，节点的规模与其发文数量成正比，而节点间的连线以“E”符号表示，代表了作者之间的合作关系。在图3中，总共有298个节点和222条连线，网络密度为0.005。当前国内钻孔软土承载力研究机构合作网络较为紧密，各种机构都在发表文章，其中天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室发表了14篇，领先于其他机构，河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室位居次席。虽然国内在软土承载力领域的理论研究和设计实践方面取得了丰硕成果，但各机构仍需加强团队间的合作，以推动该领域更进一步的发展。
Figure 3. Atlas of Chinese soft soil bearing capacity publishing institutions from 2010 to 2023
图3. 2010~2024年中国软土承载力发文机构图谱
3.4. 关键词分析
3.4.1. 关键词共现图谱分析
通常一篇论文中的关键字往往彼此存在着联系，合理运用关键字共现研究能够反映学术领域中主要的研究方向，不能能够分析逐年的热点领域和发展趋势，还可以快速的反映不同时间内的学术变迁、研究观点和研究方式的不同 [6] ，第一步，为了得出关键词共线网络图谱，在软件CiteSpace的运用中将时间切片定为1a，阈值Top N = 五十，关键词出现频率是图谱中的节点大小。通过分析软土承载力研究领域的关键词图谱中连接线的颜色变化，可以观察到不同关键词之间的引用关系及其演进情况。紫色标识的外围节点代表具有最强中介中心性，扮演着连接不同领域或概念的关键桥梁角色。如图4所示。
通过分析节点之间的连接线，我们可以发现在过去十四年里，“软土地基”、“承载力”、“软土”以及“复合地基”等概念已成为研究的热点。通过量化关键词，提高研究分析的可靠性，选取出现频率排名前八的数据，即$TopN = 8$，在整个时间范围内进行统计，形成下表3。
Figure 4. Key Knowledge Graph of Soft Soil Bearing Capacity from 2010 to 2024
图4. 2010~2024年软土承载力关键词知识图谱
Table 3. Keyword centrality of “soft soil bearing capacity” in China from 1965 to 2023
表3. 1965~2023年中国“软土承载力”关键词中心度
结合表3可知，“软土地基”、“承载力”、“软土”、“复合地基”分别为中心度较高的前4位关键词，说明在土木工程学科中，联系到此4类的关键词的研究较多。
3.4.2. 关键词聚类LLR算法分析
Figure 5. Clustering Knowledge Graph of Soft Soil Bearing Capacity in China from 2010to 2023
图5. 1996~2023中国软土承载力聚类知识图谱
使用CiteSpace进行聚类分析，基于LLR算法研究钻孔灌注桩稳定性热点研究的结构紧密程度，并分析研究热点。通过CiteSpace V软件的快速聚类方法生成知识图谱，调整阈值以确保显著的聚类结果(如图5所示)，其中模块值(Q = 0.7261 > 0.3)表明显著性，平均轮廓值(S = 0.8935 > 0.7)表明结果可信。类似地，图4中的Q = 0.8449 > 0.3，平均轮廓值为0.9526 > 0.7，显示出较高的聚类结果可信度。根据图5的结果，1996年至2023年关于软土承载力的研究可分为9个主要聚类模块，通过结合聚类节点的平均年份，可以揭示出这些领域内的学科演化过程。在研究初期(2010~2017年)，软土承载力领域研究主要聚焦在对软土地基的施工以及对应的加固措施，即聚类#7，#4，#6，#1，；研究中期(2017~2019年)，研究主要集中在对深厚软土，以及复合地基成因的影响因子分析以及灾害发生的破坏程度评估和危险性评价，即聚类#3，#2，#5。近期研究(2019-)主要集在增强软土承载力新技术以及预防和修复阶段的施工方法研究。在研究中可以发现，大部分聚类平均年份为2010~2018年，与基建工程的大开展吻合，随着时间推进，说明国内软土承载力领域学科研究伴着现实工程所遇到的问题，不断深化拓展。
时间线视图有效地展示了研究主题和群集之间的关系，以及特定时间段内主题的发展情况。在这个研究中，时间线视图将群集作为横轴，年份作为纵轴。每个关键字都与其首次出现的年份对应，而两个关键字节点之间的线条表示它们之间的共现关系。
从图6所示，大部分聚类强度接近，#8强度最低，跨度为2014~2020年，2014年之前#1就没有出现。其次为#6，在2020年以后#2也再从未出现。#0、#1、#2、#3、#4聚类代表的研究时间跨度最长。#0、#1、#2、#3、#4、#5、#7、等聚类都将持续作为研究热点进行探讨和研究。在最近几年都比较活跃。
Figure 6. Clustering Map of the Time Line of Soft Soil Bearing Capacity in China from 1910 to 2023
图6. 2010~2023年中国软土承载力时间线聚类图谱
2.4.3 研究主题演进与前沿分析
在Cite Space中，节点类型选择关键词，利用Burst detection的特点是可以进行突发性检测，检测得到突然某个时间大量涌现的关键词。运用对这些关键字的迅速分析，我们把其持续的时长定义为2年，通过搜索，我们最终找到了8个相应的关键字。从图7中可以了解到，“承载性能”一词的持续时间最长，证明在很长一段时间内软土承载力研究领域重点在控制上面。而自2018年后，研究关键词转变为“超长桩”、“数值模拟”其中“超长桩”关键词都持续到了现在，说明新进十余年的研究热点除建筑工程外，集中在路桥施工的研究上。例如张培成 [8] 针对沿海地区饱和软土地基上部软弱、下部坚硬的特点，改进传统载体桩技术，达到在饱和软土基础工程中完成大承载力桩的目的。解决了大直径长预应力混凝土管桩、角桩、竹缝桩在穿越相对密实的淤泥或砂层时难以打入桩中，桩长与承载力差异不能满足设计要求的问题。通过具体工程项目现场试验，进行对比研究，使其成为可控桩，缩短桩长，达到满足高承载力要求的预期效果。刘廷 [9] 以南京地铁7号线东青石站为例，结果表明，用标准方法和十字板剪切试验经验公式计算的结果过大，使用前需减少，平铲侧胀试验经验公式计算结果偏保守，标准贯入试验中查表法得到的承载力最准确。王桂萱 [10] 重点介绍了我国核岛电站建设尚未采用桩基的现状。以某核电站埋桩加固的软地基为研究对象。采用滑动面应力法确定地基的自然承载力，采用等效线性法描述近场地基的非线性特性。考虑到桩土效应的影响，采用粘性人工边界模拟了辐射阻尼效应和节点耦合。建立了桩土结构动力相互作用模型，通过有限元分析计算了桩在静荷载和地震荷载下的内力分布。提出了满足抗震承载力要求的加固方案。研究成果可为类似条件下核岛厂软地基处理方案的抗震设计提供参考和指导。
Figure 7. Key words for “Soft Soil Bearing Capacity” in China from 2010 to 2024
图7. 2010~2024年中国“软土承载力”突现关键词
4. 结论与展望
本文以CNKI数据库为基础，对2010~2024年间国内软土承载力的研究论文进行了知识图谱的分析，从研究论文的历年所发文献数量、研究机构、著作和关键词等等方面文献资料进行分析并详尽介绍大致各个方面发展情况，可以得出以下几点结论。
1) 2010~2024年软土承载力研究领域的历年发文数量体现出阶段式发展的状况并且各阶段内起伏变化较大，最大发文数量在2010年。在2017之后，随着基础工程发展稳定，发文量减少，但随着国家发展的区域越来越多，面对所处的不同区域的环境不同，软土承载力的研究就会更加的深入，学科前期以刘汉龙和王建华学者为代表，为软土承载力早期的成因探索及措施研究做出了贡献。除此之外，相较于较早年份的单方面研究，2015年以后出现了大量的聚类方向，进一步推动软土承载力学科的发展与完善。目前该学科总体发表量处于稳定状态，但多数作者和机构只发表了14篇左右的文章，研究深度不足，学者之间的合作有待逐步加强。
2) 在软土承载力研究领域，天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室处于领先地位。目前，国内软土承载力研究机构之间已形成较成熟的合作网络。这表明，我国软土承载力研究领域在理论研究和设计实践方面都呈现出蓬勃发展的趋势，但各机构仍需加强团队间的合作。
3) 关键词方面，通过关键词图谱及共现分析和聚类分析，研究重点集中在“软土地基”“承载力”“软土”等关键词。同时“复合地基”“地基处理”等等持续到现在为研究热点。施工技术和质量控制是该学科研究较为深入的两个方面，我们需要留意以后学科的研究过程中，需要重点关注这两方面。
4) 伴随着国家发展越来越快，各个行业都得到迅猛的发展，都在相应国家“中国速度”的计划，同时我们也要抓紧中国的好质量。目前国内学者对于该领域比较重视，既说明了对于不同环境的软土承载力研究还不够深入，还说明了对于软土承载力的研究还有待更加深入。
在未来的软土承载力学科领域研究中，各个学者和机构之间应该加强合作联系。地下工程在软土承载力地质条件下对地表和既有工程的沉降影响和预警控制方面的理论研究，取决于对软土承载力情况的深入认知。随着数值模拟等技术的不断改进，未来的研究应该侧重于利用精确而高效的多方面分析地下工程试验数据，以推动该领域的发展，不仅能够节约实体试验的成本和时间，也能够提高对地下工程问题的准确性。因此，加强学者和机构之间的合作联系对于推进软土承载力研究具有重要意义。