基于两种本构模型的堆石坝应力变形比较研究

采用邓肯E-B模型与椭圆-抛物双屈服面模型对两岔河心墙堆石坝进行有限元应力变形分析,比较两种本构模型在正常高水位的满蓄期计算得到的坝体应力应变差异。结果表明:(1)两种模型计算的坝体沉降较为接近,邓肯E-B模型计算最大沉降稍小;邓肯E-B模型计算的顺河向水平位移与双屈服面模型相比,上游位移与下游位移均偏大。(2)受心墙拱效应影响,无论邓肯E-B模型还是双屈服面模型,心墙内的主应力均比过渡层小,小主应力均为正,心墙内均未出现拉应力。相比于双屈服面模型,邓肯E-B模型计算的心墙应力受心墙拱效应更为明显。(3)满蓄期防渗墙小主应力在左右岸角部出现拉应力,两种模型计算的拉应力区分布规律基本一致,但双屈服面模型计算的拉应力的值及变化梯度均大于邓肯E-B模型。     

粗粒土静止侧压力系数估算方法研究

静止侧压力系数K_0是土体基本的力学参数,进行粗颗粒土K_0系数的研究对土石坝及填方工程有重要的理论意义和应用价值。目前,适用于粗粒土K_0试验仪器及方法较少,因此准确可靠的K_0估算公式在实际土石坝工程中具有较强的应用性。为得到可靠的粗粒土K_0估算公式,利用大型K_0测试仪以及大型三轴仪,对某砂卵砾石料和堆石料同时进行了系列K_0试验以及CD三轴试验。基于各土料K_0试验结果,验证了笔者之前提出的粗粒土K_0与竖向应力的关系式。在此式基础上,结合三轴试验结果,总结了一个根据有效内摩擦角φ′预测任意固结状态以及应力状态下粗粒土K_0值的估算公式。最后,利用K_0试验结果验证了本文估算公式的准确性及适用性。     

粗粒土的剪胀方程及广义塑性本构模型研究

以剑桥模型的剪胀方程为基础,引入曲线形态调节因式,提出了一个新的剪胀方程,并依此构建了一个适用于粗粒土的广义塑性模型。主要结论如下:(1)所提剪胀方程能够反映粗粒土剪胀比和应力比之间的非线性关系,且参数定义明确、确定方法简单,并通过试验验证了其对粗粒土的剪缩和剪胀特性的描述能力较好;(2)所构建的广义塑性本构模型参数为9个,并给出了通过室内常规试验确定参数的方法;(3)推导了该模型在一般应力状态下的刚度矩阵,并证明了其对粗粒料普通三轴CD试验具有良好的拟合效果,进一步地,利用三轴等p试验和两段等应力比试验验证了模型的适用性。     

粗粒土抗剪强度的缩尺效应规律试验研究

抗剪强度是评价土体稳定性的重要指标,研究缩尺效应对粗粒土抗剪强度的影响,对高土石坝工程土体强度估算有重要的理论意义和应用价值。根据前人的研究,颗粒最大粒径d_max和级配结构两部分变化是导致缩尺后试样存在缩尺效应的主要原因,其中级配结构可由级配面积S作为特征参数表示。通过改变试样的d_max和S,设计了24组不同级配试样,利用大型直剪仪对各组试样进行直剪试验,从而定量研究颗粒最大粒径和级配结构对粗粒土抗剪强度的影响规律。研究结果表明：粗粒土的抗剪强度指标黏聚力c和内摩擦角φ均表现出随着d_max增大而增大的规律,且c和φ均与d_max呈对数函数关系;黏聚力c和内摩擦角φ随着S的减小而增大,到达某一特定值后呈略微减小的趋势,并根据相应试验数据分别建立c和φ与S的关系式。最后,基于试验结果建立了考虑缩尺效应的粗粒土抗剪强度的预测模型,并用相关文献试验数据验证了该模型对不同类型粗粒土的适用性。     

隧道盾构法施工地面沉降影响因素分析

利用三维非线性有限元方法模拟土压平衡式盾构推进过程中引起的地面沉降，研究了盾构覆土厚度、盾构外径、土压仓压力、盾尾空隙等因素变化对地面沉降的影响，并在此基础上提出了能够综合反映上述因素影响的盾构隧道地面沉降计算公式。通过与上海地铁4号线浦东南路站一南浦大桥站区间隧道盾构开挖的实测地面沉降数据的比较，验证了计算公式的合理性。     

垃圾土变形特性及防渗膜受力的试验研究

垃圾填埋场中垃圾土的降解是垃圾填埋场沉降的主要原因,而垃圾填埋场的沉降对HPDE衬垫膜的受力和工作状态有显著的影响,HPDE衬垫膜的设计需要考虑垃圾填埋场沉降的作用,文章通过垃圾土中有机物的降解试验和垃圾土柱沉降试验,推求了考虑垃圾土压缩和降解的变形计算方法,进行了垃圾填埋场的离心模型试验,探讨了垃圾填埋场中垃圾体的变形分布规律和衬垫膜的受力特征,对衬垫膜的设计计算方法进行了研究.     

反复荷载作用下软土次固结特性试验研究

在高压固结仪上,对3种原状软土13个试样进行了反复加卸荷载的一维固结试验,研究了反复荷载作用下软土的次固结特性。结果表明:初始加荷时,次固结系数C■随固结压力p先增大后减小,但次固结系数峰值对应的荷载并非前期固结压力;在超固结状态下,第1次再加荷时,C■随p增大而减小,但35次荷载循环后再加荷时即使在超固结范围内C■随p增大而增大;次固结系数随荷载循环次数增加显著减小;荷载比对次固结系数的影响明显。试验及分析结果对工程实际具有一定的指导意义。     

吹填土及其地基的固结变形计算分析

采用分层总和法计算了吹填土体的固结压缩量,采用太沙基单向固结理论和轴对称比奥固结有限元法计算了下卧原地基在不同时期的固结沉降量,并将此两种方法获得的结果进行分析比较,从而准确估算出吹填土工程预留超高。     

粗粒料单向压缩湿化变形试验研究

采用高压单向压缩仪,对糯扎渡堆石坝的坝壳反滤料进行了不同相对密度的粗粒料湿化变形试验研究.分析试验结果,揭示了粗粒料在单向压缩条件下的湿化变形规律,探讨了不同干密度下粗粒料的湿化变形性质,发现湿化变形仅在高压下随粗粒料干密度的增大而增加,低压下干密度的影响不明显.另外,还分析了压力对湿化变形的影响,得出了湿化变形随竖向压力的增大而增加的规律,并用一指数函数进行了拟合.试验中,研究了一种减小侧壁摩擦力的方法,并通过是否减轻摩擦的对比试验,论证了方法的有效性.     

软土次固结变形特性试验研究

在侧限高压固结仪上,对3种软土进行了不同固结压力、不同加荷比下的一维固结试验。试验结果表明：保持加荷比为1进行加荷时,次固结系数随固结压力的增大呈先增大后减小的趋势;加荷比定量,次固结系数较小;加荷比对主、次固结界限的划分有影响;次固结系数与压缩指数的比值,在减小加荷比加载时有所减小。在对试验数据进行分析的基础上,提出一个次固结系数与固结压力的函数关系,可由已知数据推求其他荷载下的次固结系数,并采用其他学者的试验结果对该函数关系进行了验证。