粗粒料试验中界面摩阻力的试验研究

土工试验中界面摩阻力的存在对试验成果的影响不可忽视,摩阻力影响到试验成果的可靠性,摩阻力的大小和减小摩阻力的措施是普遍关心的问题。目前,还没有一种很好的试验方法直接测定土体材料与加载结构(钢结构)间的摩阻力,并研究减小摩阻力的措施。为此,专门设计了一种试验设备,并针对粗粒料进行了系统的试验,探讨了界面摩阻力的试验方法、粗粒料界面摩阻力大小和某种减小摩阻力措施的有效性。试验表明,粗粒料与加载结构间的摩阻力与正应力成正比,摩擦系数达0.45左右,经一定"减摩"措施处理后,摩擦系数可降至0.1左右,要更大程度上消除摩阻力是一件非常困难的事。因此,在土工试验设备设计及试验成果整理中有必要考虑界面摩阻力这一影响因素。     

不同中主应力条件下粗粒土应力变形特性试验研究

采用长江科学院大型真三轴仪,对粗粒土进行了一系列不同中主应力系数条件下的真三轴试验和平面应变试验,研究了中主应力对粗粒土的应力变形的影响规律。试验结果表明,中主应力比b一定时,应力–应变关系曲线的斜率和峰值强度随着固结压力的增大而增加,在低围压条件下,体变关系曲线在加载过程中表现为先剪缩后剪胀的特性,而在高围压下,整个加载过程中表现剪缩的特性;固结压力一定时,随着b值的增大,应力在峰值后的软化现象愈加明显,体变全过程曲线表现出剪胀特征对应的固结压力越来越低,小主应变–大主应变关系曲线的斜率绝对值增大。研究成果可为进一步研究粗粒土的本构模型奠定基础。     

千枚岩碎屑土三轴试验剪切带扩展性状的CT研究

土体剪切带的产生和发展是岩土工程界一直关注的问题。对千枚岩碎屑土进行了固结排水剪切试验,并在试验过程中采用CT可视化技术进行了实时监测扫描,得到同一断面位置不同应变条件下的系列CT切片,从CT切片中可观测到试样随应变的增加而出现的明显的剪切带。采用CT技术真实再现了三轴试样在轴向力作用下,局部裂纹扩展逐渐贯穿形成完整剪切带的过程。对CT切片进行了7个区域的CT数平均值和CT数标准差统计,分析认为,轴向应变在3%~10%范围内是剪切带形成和发展的主要阶段,在应变3%前试样主要被压缩,在应变3%后试样在偏应力的作用下逐渐出现微裂隙,并随应变的增加,微裂隙越来越明显。CT数统计值出现微裂隙的应变和宏观观测到微裂隙的应变不对等,在判断剪切带微裂隙出现应变上建议以CT数统计值为准值。     

膨胀土(岩)渠道破坏机理和处理技术研究

通过多种研究手段综合研究了南水北调中线工程总干渠膨胀土（岩）渠坡破坏机理,提出了适合的膨胀土（岩）渠坡稳定性分析方法;针对性地研究了膨胀土（岩）渠道的处理措施,主要措施在试验渠段进行了现场验证比较,提出了经济可行的处理方案。研究成果不仅为南水北调中线工程膨胀土（岩）渠坡处理提出更为可靠合理的解决方案,其研究思路和成果也可供类似研究和工程应用参考。     

“5·12”汶川地震对土石坝的损害及应急处置

基于四川汶川地震灾区开展水库震损核查工作的实践,归纳了土石坝的震损现象,指出了各自的危害,初步分析了产生的原因,提出了应急处置措施,包括实际已采取的措施,以及从专业理论角度考虑可以采用的措施,针对有关研究和震区水利工作提出了建议。由于不可能在短期内对震损大坝做到彻底加固,每个震损工程都由地方政府领导作为责任人,配备专人观察水库的运行情况和震损现象的发展,制定了水库下游人员撤离的预案,以防止大坝溃决造成人员伤亡。     

堆石料颗粒破碎的连续时间Markov链模型

 对各级颗粒含量进行等效分级 ( 按粒径由小到大分为四级 ) 并确定其破坏模式,依据颗粒破碎的 Markov 性建立模拟堆石料颗粒破碎的连续时间 Markov 链模型。根据室内三轴试验数据的统计分析确定稳态的判别模式,给出计算流程和仿真实例,得到了各级颗粒含量的动态变化曲线,并对模型的灵敏度进行了分析。结果表明：随着时间的增加,粒径较大的第三级和第四级颗粒的含量单调下降,下降的速率随时间的增加而减缓,其中第四级颗粒下降的幅度较大。第二级颗粒的含量先随时间增长,到第 15d 左右后随时间下降。通过对模型的灵敏度分析,该模型对试验参数的变化是稳定的。     

水布垭面板堆石坝坝体分区优化有限元分析

采用三维弹塑性数值分析的方法，对水布垭面板堆石坝坝体主堆石和次堆石分区进行方案比较和优化分析。三维弹塑性有限元计算分析表明：将主次堆石区分界线移到上游侧，坝体应力、变形、面板应力、变形以及接缝的位移并不产生显的增加，面板坝处于安全状态。水布垭面板堆石坝主次堆石分界线偏向上游的优化方案在技术上是可行的。     

南水北调中线工程科研综述

南水北调中线工程是一项复杂的巨系统，长江科学院是该工程科研的主要依托单位，主要工作集中在丹江口大坝加高工程和穿黄工程。针对交叉建筑物中的泥沙问题，重点开展了穿黄工程与穿黄河段的河势、防洪问题研究。围绕穿黄工程与河势、防洪问题，采用现场调查、原型资料分析、实体模型试验、数学模型计算等多种方法，对穿黄河段河床演变规律、穿黄工程线路、隧洞与渡槽方案比选、可行的缩窄宽度、最大冲刷深度、相应的治导工程等进行了论证。在不同设计方案、不同的边界和洪水类型条件下，在4座不同比尺的泥沙模型上，进行了57组泥沙模型试验，同时开展了2个二维数学模型计算。几乎涵盖了所有工况的组合。在全面回顾以往科研工作的基础上，对下一步宜开展的科研工作进行了论述。     

粗粒土二维模型试验研究

 粗粒土是土石坝的主要填坝材料,其力学特性研究是土力学热点之一,一般采用三轴试验来研究粗粒土的力学性质,由于试验方法的限制,很难观察到三轴试验过程中颗粒的运动。为了获得试验过程中颗粒的运动规律,研究粗粒土的细观变形机理,设计并开展了粗粒土二维模型试验。二维模型试验过程中可以清楚地观察到颗粒的运动,能定性地分析试样的受力变形特征。试验结果表明：①峰值偏应力随侧压力的增大而增大,峰后略有软化现象,体变随应变的发展先剪缩后剪胀,侧压力越小剪胀性越明显;②抗剪强度包线呈很好的线性关系;③颗粒破碎率随侧压力的增大而增大,在很小的侧压力下,就有颗粒破碎发生;④试样破坏时有较明显的剪切带。模型试验的上述规律和三轴试验成果具有很好的一致性,说明二维模型试验能够反映三轴试验过程。     

堤防半封闭式防渗墙防渗机理及设计参数研究

半封闭式垂直防渗墙是目前堤防加固工程中较为广泛选用的一种堤基防渗方式，但墙底的防渗依托层（弱透水层）的厚度和渗透性应满足一定的要求才能起到有效的截渗作用。对此类防渗墙的适用条件、防渗机理以及相关的设计参数（如墙体厚度、贯入深度、布置位置等）进行了研究，提出了相应的设计方法和简便实用的设计公式，最后介绍一个工程设计实例。