水泥灌浆胶结砂砾石抗剪特性试验研究

为提高新疆卡拉贝利水利枢纽工程坝体砂砾石的抗震稳定性,通过建立与原大坝施工参数一致的实体模型试验区,采用水泥灌浆的方式形成胶结砂砾石,并对其进行室内抗剪特性试验研究。研究结果表明:试验区砂砾石料在碾压完成后,能够形成“密实-骨架”结构；水泥灌浆后砂砾石的内摩擦角和黏聚力皆有很大提高；胶结物强度、胶结物与砾石的黏结强度、上部施加的法向应力对水泥灌浆胶结砂砾石的抗剪强度起主要作用；水泥灌浆胶结砂砾石的破坏是其在剪切应力作用下内部微裂隙逐步发展成贯通裂隙的结果；由于颗粒间的咬合作用及剪涨效应,水泥灌浆胶结砂砾石的残余黏聚力下降不明显。     

水利工程施工中胶结砂砾石防渗保护结构的应用

为探索胶结砂砾石防渗保护结构在水利水电工程中应用的可行性,以某水利枢纽工程为例,对胶结砂砾石力学性能、变形性能、防渗性能等展开试验验证,得出最佳含气量、粉煤灰掺量、砂率参数取值,并对胶结砂砾石拌和、运输、层面铺筑、垫层平浇等在内的施工要点展开分析探讨。结果表明,所提出的胶结砂砾石防渗保护结构对于水利枢纽大坝加固施工切实可行;施工工艺及质量控制措施对指导该坝型推广应用具有积极作用。     

土工合成材料加筋土抗剪作用的试验研究

本文通过4种用合成材料加筋的土体直剪试验，研究了加筋层数、筋材拉伸模量、土体压实度以及竖向压力等对加筋土体抗剪强度和应力-应变特性的影响。试验结果表明：加筋改变了土体的应力-应变特性，峰值抗剪强度增高，峰值后的残余强度较峰值强度的降低幅度减小，且达到峰值强度的剪切位移增大，土体延性提高。筋材拉伸模量过低时，加筋对土体的强度和应力-应变特性影响不大，加筋体的性质与素土接近。随加筋层数和筋材拉伸模量的增大，加筋体强度提高；竖向压力较低时，加筋体残余强度较其峰值强度提高幅度更明显，而竖向压力较高时，加筋体残余强度和峰值强度的提高幅度都相对较小；低压实度的加筋土体，峰值强度提高幅度相对较大，而高压实度的加筋土体，残余强度提高的幅度则较大。     

基于二元并联模型的胶凝砂砾石材料本构模型研究

胶凝砂砾石材料是一种贫胶筑坝材料,其应力应变特征不同于常规混凝土,在通过数值模拟对胶凝砂砾石材料的强度进行模拟分析时,无法选用混凝土的本构模型进行计算。通过对不同围压胶凝砂砾石材料应力-应变曲线特征进行分析可知,胶凝材料用量对其本构模型影响较大。对此将表征胶凝砂砾石初始形成状态的堆石体概化为“堆石元件”,将胶凝材料的胶结作用概化为“胶结元件”。基于二元并联概念模型引入经验系数,考察不同胶凝材料用量对材料应力-应变关系的影响,从而建立胶凝砂砾石材料本构模型,并通过大三轴试验数据对本构模型进行了验证。模型计算结果与实验数据拟合度良好,说明该模型可较好地描述不同胶凝材料用量下胶凝砂砾石材料应力-应变曲线非线性特征。     

胶凝砂砾石材料抗压强度与剪切强度关系研究

通过胶凝砂砾石材料单轴抗压试验和三轴剪切试验,分析材料的应力应变曲线特征。胶凝砂砾石材料在低应力水平下表现出线弹性性质,随着应力逐步增大进入塑性阶段,直至达到峰值强度,随后随着应变的增大,应力降低,体现出明显的软化特征,最终趋于残余强度。定量分析曲线各阶段特征强度得出,随着围压的增大,胶凝砂砾石材料峰值强度及屈服强度均增大,呈现出较为明显的线性相关性。基于试验数据,建立了三轴试验曲线各特征强度与围压之间的关系,结合三轴试验的应力应变曲线,得到了材料抗剪强度指标值,并拟合材料抗压强度与凝聚力及内摩擦角的曲线函数,建立起三轴试验与单轴试验力学指标之间的对应关系。     

排水条件对土工合成材料加筋黏性土特性的影响

通过固结排水和不固结不排水条件下的三轴剪切试验，研究了加筋对黏性土体强度和应力应变关系的影响以及不同排水条件下的加筋效果。结果表明，在排水条件下，筋材与土体的相互作用相对充分，明显提高了土体的峰值强度和残余强度，且峰值后强度的降低幅度较小，改善了土体的应力应变特性；随加筋层数和筋材拉伸模量增大，加筋效果明显提高。而在不排水条件下，由于孔隙水压力的影响，筋材与土体的作用相对复杂，加筋土体的强度和变形特性以及加筋效果与排水条件下的大不相同；在剪切初期，筋材的作用几乎被超静孔隙水压力抵消，加筋甚至对强度起相反作用，使加筋试件的强度低于素土试件；仅当应变较大时，加筋对抗剪强度才有轻微的增强作用，同时，在不排水条件下，筋材拉伸模量和加筋层数提高对加筋土体强度的影响不明显，因此，在加筋土工程中，排水条件是首先要考虑的因素。     

胶凝砂砾石材料特性及填筑工艺研究

为充分了解胶凝砂砾石材料的性能,并为胶凝砂砾石在工程中的应用提供指导,首先在实验室中开展四因素三水平的正交试验,对单位用水量、单位水泥用量、单位粉煤灰用量以及砂率4种指标对胶凝砂砾石工作和力学性能的影响程度进行分析.结果表明,胶凝砂砾石的工作性能受单位用水量的影响最大,强度受单位粉煤灰用量的影响最大,砂率对工作性能和力学性能的影响不显著;整体而言,胶凝砂砾石材料表面对气体的抗渗性较差,因此在施工过程中需要特别注意碾压参数.根据试验结果,提出几点胶凝砂砾石填筑注意事项,可为指导工程实践提供帮助.     

天然砂砾石骨料心墙沥青混凝土耐久性试验研究

天然砂砾石多为酸性岩石，通过添加水泥、抗剥落剂等可使应用天然砂砾石骨料的心墙沥青混凝土水稳定性合格，然而目前针对天然砂砾石骨料沥青混凝土长期耐久性的研究相对较少，使工程上应用天然砂砾石骨料仍多有疑虑。通过分析在高温水浸泡及冻融循环条件下天然砂砾石沥青混凝土力学变形性能的变化规律，探讨了使用天然砂砾石骨料的心墙沥青混凝土长期耐久性。试验结果表明：掺加抗剥落剂的天然砂砾石骨料沥青混凝土的长期水稳定性能与灰岩骨料沥青混凝土相当，且具有良好的抗冻融特性；孔隙率对天然砂砾石骨料沥青混凝土的小梁弯曲强度及其冻融损伤变量、最大弯拉应变、最大压缩应变等指标均有较大影响；提高沥青混凝土的压实度，减小孔隙率，对于保证心墙沥青混凝土的弯曲强度和变形性能具有重要意义。     

土工格栅加筋土三轴试验研究

通过时玻璃纤维土工格栅加筋土体的三轴试验研究,分析不同加筋层数、不同围压对试样应力应变关系曲线、抗剪强度的影响.试验结果表明:加筋作用效果随着轴向应变的增大而增强;同一种加筋材料,加筋层数越多.加筋效果越明显;加筋使得试样具有一定的延性,并能显示出很强的后期效应;在低围压的情况下.采用加筋的方法来提高土的强度更为合理、...     

胶结砂土力学特性的三维离散元简化分析

离散单元法(DEM)是一种基于非连续介质力学的数值模拟方法,能够有效地分析胶结颗粒材料的宏微观力学响应。本文通过三维离散元商业软件PFC3D,采用其自带微观胶结接触模型BPM,对不同胶结含量和不同围压下的胶结砂土进行常规三轴压缩试验模拟,以分析理想胶结砂土的宏微观力学特性。简化模拟结果表明:与同一初始孔隙比的无胶结试样相比,胶结试样具有更高的剪切强度,试验得到的应力应变曲线表现出明显的应变软化,体变曲线表现为剪胀性;随着胶结含量的增大,胶结砂土试样的峰值强度增大且软化、剪胀程度提高;而随着围压的增大,胶结砂土试样峰值强度增大、剪胀程度减小但软化程度不变。此外,试样的内摩擦角和黏聚力也受到胶结含量和围压的影响。     

砂砾石与沥青混凝土接触面力学特性试验研究

 针对砂砾石过渡料与沥青混凝土所形成的接触面进行了力学特性试验研究。试验结果表明：接触面的抗剪强度与法向应力基本成线性关系;接触面的切向应力应变关系未出现明显的应变软化;接触面剪应力与相对剪切位移呈现出较好的双曲线关系,随着接触面上法向应力的增大,达到峰值强度所需的剪切位移也增大,所形成双曲线的初始段的斜率也增大。将试验所得参数值代入Clough-Duncan非线性弹塑性模型进行拟合,结果表明平均级配和上包线级配砂砾石的剪切应力与剪切位移的试验曲线与拟合曲线的形式整体趋势基本吻合,说明砂砾石过渡料与沥青混凝土所形成的接触面可以用该非线性模型进行模拟。       

加筋砂土三轴试验研究

通过三轴压缩试验，探讨了两种不同土工合成材料加筋砂土的应力——应变关系，分析了影响加筋土应力——应变关系及抗剪强度的因素，并把两种加筋土的应力——应变曲线与素土进行了比较。发现砂土加筋后，可以提高土体的抗剪强度，其加筋效果随围压的增大而减小，加筋对土体内摩擦角影响不大，但可明显提高土体粘聚力。     

西部弱胶结泥岩的三轴压缩试验分析

为解决西部弱胶结软岩巷道支护难题,在内蒙古鲁新煤矿对典型弱胶结泥岩取样,并对其进行不同状态(天然状态、饱和状态和烘干状态)和不同围压水平的室内三轴压缩试验,分析其强度特征和基本力学指标与围压的变化关系。试验数据表明①自然状态下弱胶结泥岩峰值强度和残余强度非常低,随着围压的增加,泥岩的峰值强度和残余强度均有较大提高,且峰值强度与围压呈对数变化关系;②泥岩对水非常敏感,随着含水率的增加峰值强度和残余强度均降低,峰值强度降低幅度更明显;③通过引入三轴软化系数进行分析,结果表明泥岩的软化系数随围压增加而下降,泥岩3种状态下的弹性模量与围压增加呈线性增大变化。最后通过泥岩三轴压缩四阶段应力-应变曲线的拟合分析,建立了泥岩三轴压缩全应力-应变关系。     

考虑材料随机性的胶结砂砾石重力坝结构可靠度分析

胶结砂砾石重力坝是一种新材料坝,具有造价低廉、施工快速、安全环保等优势,符合现在坝型选择趋势。总结实际工程情况,目前该坝型存在材料非均匀性突出的问题,对结构安全的影响不明。为此,根据胶结砂砾石材料力学性能参数统计规律,为表现材料非均匀性,将该材料的弹性模量和黏聚力模拟为随机场,结合《胶结颗粒料筑坝技术导则》(SL 678—2014)5.3小节中的应力分布要求,以坝体内部胶结砂砾石材料出现主拉应力的可能性作为结构可靠度的评价指标,用随机有限元法进行结构可靠度计算,并将其结果与材料均质确定性有限元计算结果比较。结果表明:结构可靠度计算结果具有可靠性,材料不均匀对坝体结构安全带来较大负面影响。为提高坝体结构安全,推广该新材料坝,为该坝型的设计、施工提供建议如下:在施工过程中需要对胶结砂砾石材料的弹性模量这一参数进行重点控制;需要在坝踵、坝趾附近适当提高胶结砂砾石材料和混凝土的强度等级,并加强施工质量控制。     

胶结坝胶结砂砾石层面原位剪切试验研究

西江胶结坝为充分利用工程弃渣料,将弱风化料和强风化料均作为筑坝材料。胶结强风化料筑坝,其层间抗剪性能关乎大坝抗滑稳定,现场开展层间原位抗剪试验研究旨在得到抗剪断参数,验证大坝抗滑稳定。本文按照现行规范,对两组胶结砂砾石试件开展了原位抗剪试验。试验得到的两组胶结砂砾石层间抗剪断参数,经复核计算,大坝均是稳定的。试验还表明强风化料胶结砂砾石多为本体和层面混合剪断,弱风化料胶结砂砾石多为层面剪断;强风化料胶结砂砾石内摩擦角f′较大,抗剪断黏聚力c′较小。胶结砂砾石试件剪切变形属于脆性材料特性。本次试验成果可供千枚状绢云母板岩及变余层凝灰岩地区参考。     

废旧轮胎加筋土性能试验研究

为了研究废旧轮胎加筋对土体强度以及边坡稳定性的影响,采用室内试验,首先进行固结排水剪切三轴试验,研究了废旧轮胎加筋素砂土的应力-应变关系和土体抗剪强度指标变化规律;其次进行路堤模型试验,对比分析了土工格室单一加筋、废旧轮胎-土工格室复合加筋2种加筋形式对路堤边坡稳定性的影响效果差异。结果表明:轮胎加筋明显提高了土体抗剪性能,并且轮胎加筋层数越多,试样抵抗变形能力越好,强度越大;废旧轮胎-土工格室复合加筋优于土工格室单一加筋效果,能显著减少路基边坡沉降、侧向位移和附加应力峰值,有效改善路堤边坡稳定性。最后讨论了轮胎加筋与土工格室加筋机理的异同。试验研究结果为废旧轮胎加筋土应用于岩土工程的边坡稳定处理提供了理论基础。     

胶结颗粒料坝研究进展与工程应用

胶结颗粒料坝的概念于2009年提出并于2012年在国际发表,我国胶结颗粒料坝行业技术标准于2014年得到批准。本文综述了胶结颗粒料坝的研究进展,重点以胶凝砂砾石坝为例,阐述了断面设计、材料配比和性能试验方法和施工质量控制方面的理念和进展,给出了胶凝砂砾石和胶凝人工砂石的强度、渗透性、抗冻性和绝热温升等试验结果和工程应用实例,归纳总结了胶结颗粒料坝的筑坝基本原则。已建工程实践表明,胶结颗粒料坝具有安全、经济、环境友好等优点,从工程实践看,可以节约投资10%~20%,安全性高、漫顶不溃,并可缩短建设周期,有利于环境保护和水土保持,具备一定的适应性和优越性,为面广量大的中小型水库大坝工程建设提供了新的坝型选择。     

基于强度参数演化的胶凝砂砾石材料本构关系研究

胶凝砂砾石材料应力-应变关系具有明显的弹塑性和应变软化特性,当前其本构关系推导较为复杂。针对这一问题,本文借鉴岩石材料峰后强度参数演化行为,基于摩尔-库伦强度准则,采用最大主应变ε₁作为应变软化参数,将凝聚力c、内摩擦角φ看作ε₁的分段线性函数,较为简便的推导胶凝砂砾石材料的本构关系。由本构关系式拟合得到不同围压时胶凝砂砾石材料应力-应变关系曲线变化趋势与三轴试验数据吻合良好,说明该方法得到的本构关系可以反映胶凝砂砾石材料的应力-应变特征。     

胶结砂砾石坝坝料双屈服面弹塑性本构模型研究

【目的】为了准确预测不同胶结材料用量及围压下胶结砂砾石料的应力变形特征，【方法】采用理论推导与试验结果分析相结合的方法，在广义塑性位势理论框架下，依据胶结砂砾石料力学特性三轴试验结果，构建了新的剪切屈服函数和体积屈服函数。结合可反映硬化规律的塑性系数以及加卸载准则，建立了一个双屈服面本构模型，随后对比分析胶结材料用量20 kg/m³、60 kg/m³以及100 kg/m³的胶结砂砾石料三轴剪切试验数据及本构模型的计算值。【结果】研究结果表明，抛物线型剪切屈服函数与椭圆型体积屈服函数可很好地反映胶结砂砾石料的剪切变形与体积变形机制。【结论】新的本构模型充分考虑了胶结材料用量、围压对胶结砂砾石料塑性变形、峰值强度、剪胀性等特性的影响；模型参数共有12个确定简单且物理意义明确的参数；该双屈服面本构模型的应力应变预测值与相应的三轴试验数据基本吻合。     

守口堡水库大坝胶凝砂砾石垫层接触面抗剪强度试验及分析

胶凝砂砾石坝是在面板坝和碾压混凝土重力坝基础上发展起来的一种新坝型,大同市守口堡水库大坝是国内首次在永久工程中应用胶凝砂砾石材料筑坝技术的工程实例。为满足设计技术要求,进行了坝基混凝土垫层与第一层胶凝砂砾石垫层接触面及两层胶凝砂砾石垫层接触面之间的饱和抗剪断和纯摩试验,并提出相应的抗剪强度参数。结果表明:试件龄期及其浇筑质量对抗剪强度参数影响显著,建议加强胶凝砂砾石运输、浇筑等关键环节的质量控制,防止骨料产生分离,保证大坝坝体具有可靠的抗剪强度。