蒙脱石含量和土体状态对膨胀土收缩特性的影响

为研究不同含量蒙脱石和土体状态对膨胀土收缩特性的影响,采用能够反映土体状态的试样(泥浆样、预固结样和压实样)进行收缩特性试验。试验结果表明：随着蒙脱石含量的增大,泥浆样的收缩变形逐渐增大;预固结样在蒙脱石含量在某一范围时,收缩变形相差不大,随着蒙脱石含量的增大,预固结样会产生明显的收缩变形;对于泥浆样和预固结样,当蒙脱石含量超过一定值时,土体收缩特性曲线(SSCC)残余收缩段的曲率会不断减小;对比图解缩限,计算缩限更接近真实缩限,当SSCC为一条折线时,计算缩限与图解缩限相等;蒙脱石含量对膨胀土收缩特性的影响要大于土体状态。     

考虑材料冲蚀性沿深度变化的堰塞体漫顶溃决模拟

合理预测堰塞体的溃决过程对于致灾后果评价和防灾减灾工作的开展具有至关重要的意义,但由于堰塞体结构和材料的复杂性,给预测工作带来了挑战。基于堰塞体的地质勘察资料和溃决机理,建立了一个可考虑材料冲蚀特性随深度变化的堰塞体漫顶溃决过程数学模型。模型主要包括水动力模块、材料冲蚀模块和溃口发展模块,并采用按时间步长迭代的数值计算方法模拟堰塞体溃决时的水土耦合过程。选择拥有实测资料的白格“11·03”堰塞体溃决案例对模型进行验证,模拟结果验证了模型的合理性。参数敏感性分析结果表明,堰塞体材料冲蚀系数对溃口流量过程具有重要影响,堰塞体材料临界剪应力对溃决过程影响较小;另外,开挖泄流槽可大幅降低库容较大堰塞湖溃决时的溃口峰值流量,是一种行之有效的减灾手段。     

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。     

堆石料流变的黏弹塑性本构模型研究

堆石坝流变变形主要是堆石料在环境因素作用下的劣化和高接触应力下的颗粒破碎重排引起的。在等向压缩方程中引入反映堆石料颗粒强度的固相硬度参数,选用双曲线型式的固相硬度衰减模型,以反映堆石料颗粒强度随时间劣化的特性;在分析堆石料流变试验结果的基础上,建立了流变变形的双曲线型流动准则;推导了流变变形的计算公式,并构建了流变模量表达式,从而建立了一个可统一考虑加载与流变过程的堆石料黏弹塑性本构模型。通过模拟两种典型堆石料的流变试验资料验证了模型的有效性。     

覆盖层上高面板堆石坝的极限抗震能力

针对地震作用下面板坝的非线性动力反应,为了准确评估大坝的极限抗震能力,从坝坡抗震稳定性、坝体震后残余变形、坝基覆盖层液化和面板接缝变形等方面探讨面板坝的地震破坏计算方法和评价标准。采用三维有限元法,对某覆盖层上高135 m的混凝土面板堆石坝进行极限抗震能力计算,结合多角度综合分析表明,大坝的极限抗震能力约为0.52g~0.54g,大坝具有较强的抗震能力。     

基于MIP和CT试验的钙质砂孔隙分布特征研究

钙质砂是一种以碳酸钙为主要成分的岩土介质，含有丰富的内孔隙。内孔隙的存在，对钙质砂宏观力学性质具有重要影响。为了研究钙质砂的微观孔隙结构特征，选取南海某岛礁建设地基的钙质砂试样，根据粒径大小将其分为４个不同的粒组，联合使用ＭＩＰ压汞试验和ＣＴ扫描试验，对不同粒径钙质砂的微观孔隙性状进行了定量表征。结果表明:钙质砂孔隙分布特征曲线表现出双峰特征，小孔隙的体积占比最大，约为５０％左右，其次是大孔隙，而微孔隙的含量则很少。随着粒径的增大，钙质砂的孔隙率也在不断增大，但增大的幅度逐渐减小。钙质砂的封闭内孔隙率约在１％上下浮动，远低于连通孔隙率。     

脱硫石膏-灰渣固废料参数确定及其筑坝分析

火电厂产生的大量脱硫石膏是一种固废弃物,目前仍以筑坝储存为主,但由于石膏的复杂力学和变形特性及其研究的匮乏性,使其筑坝技术远不如粉煤灰筑坝成熟,其固废利用价值也远不如粉煤灰。另外,其排水三轴试验费力费时,还伴随一定的淋滤损失。为此,本文以短平快的侧限压缩试验和三轴不排水试验获取其强度和变形参数,分别用修正剑桥模型、摩尔-库伦模型和邓肯-张模型对脱硫石膏筑坝开展分析研究。数值计算结果表明,该固废料用于筑坝以及本文用侧限压缩试验和三轴不排水试验整理模型参数的可行性。     

顺坡渗流联合坡面加载的坡积土模型试验分析

针对常规土工模型试验只能满足几何相似而不能满足应力相似的问题,提出了利用顺坡渗流力和坡面法向加载产生的法向应力以满足坡积土模型试验中自重应力相似的一种模型试验方法。对于很小厚度的坡积土模型,通过施加顺坡向渗流力满足切向应力的近似等效,施加垂直坡面荷载实现法向附加应力的近似等效,从而通过切向和法向应力的叠加来满足坡积土模型和现场原型边坡的自重应力相似。通过数值分析比较了厚为30 cm坡积土模型与厚为3 m坡积土原型。计算结果表明模型和原型的应力相似;模型和原型中的最大剪应变和剪应力水平在坡积体中的分布情况相似,数值误差在10%以内;数值分析结果验证了所建议方法的合理性和可行性。     

尾矿坝溃坝安全风险分析评价方法

尾矿库作为潜在的泥石流危险源,一旦溃坝会造成严重的人员伤亡、财产损失和环境污染。基于蒙特卡洛方法,考虑尾矿库坝体材料参数的不确定性,分析了尾矿坝的失效概率;基于深度积分方法,模拟了溃坝发生后下泄尾砂流的影响范围及其冲击强度;介绍了下游淹没范围内生命损失、经济损失和环境损失的评估方法。根据上述尾矿库风险评价的基本理论,以9·8山西襄汾尾矿溃坝事故作为典型案例,系统地介绍了尾矿坝溃坝的风险评价方法,并对其风险程度进行了定量评价,上述研究对尾矿库的事故灾害防控和风险管理具有重要的实际意义。     

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。