粗粒土孔隙比及级配参数与渗透系数概率的相关性研究

孔隙比和颗粒级配是粗粒土渗流力学特性的重要影响因素。利用Copula理论适合建立多个非独立变量间联合分布函数的优点,以渗透试验成果为数据基础,构造了反映粗粒土渗透系数k、孔隙比e、级配不均匀系数C_u和曲率系数C_c间相关关系的四维最优Archimedean Copula 函数(即Nelsen No 13, 四维单参数对称ArchimedeanCopula函数)。利用构造的最优四维Copula函数求条件概率,便可得到粗粒土渗透系数估值的保证率,或者计算在一定保证率条件下的渗透系数。通过比较渗透系数试验值与Copula函数法、Terzaghi法及Hazen法计算值,阐述了Copula理论用于粗粒土渗透参数估值的可靠性。  

密度和围压对粗粒土力学性质的影响

 通过4组不同密度的粗粒土大型三轴压缩试验，研究了密度和围压对力学性质的影响。成果表明:对于同一种粗粒土，密度和围压是影响力学性质的重要因素，它们共同决定了粗粒土的应力应变曲线形态。疏松的粗粒土一般表现为应变硬化型和体积压缩，随着围压的增大，应力应变曲线的硬化特征更加明显，体缩变形也增大。密实的粗粒土在低围压下应力应变曲线一般呈软化型，且常常表现出较大的体胀变形；高围压下，则表现出硬化特征和体缩特征。密度相同时，围压越高，粗粒土的抗剪强度也越高；围压一定时，粗粒土的残余强度相同。初始孔隙比小的粗粒土在相同的应力状态下体积变形也较小。密度是决定初始弹性模量的根本因素，而剪切变形过程中弹性模量则是密度和应力状态共同决定的。三轴压缩试验条件下，剪应力引起的体积变形一般是先剪缩后剪胀的，其大小由密度和应力状态决定。  

粗粒土渗透特性试验系统的改进

渗透特性参数是研究大坝渗流分析和渗透稳定性的重要指标.靠现有市政供水系统进行供水供压的常规渗透试验设施,已无法满足目前高坝、高水头、大流量特点的试验条件要求,因此在充分考虑节能环保和职业安全的前提下,采用组合式渗透仪、恒压供水系统、水循环系统以及大量程、高精度的测压系统,对原有渗透特性试验设备系统进行了优化和改进.应用表明,该试验系统测量精度高、操作便捷、安全实用、可靠性好,可满足高坝渗透特性试验的要求.  

粗粒土的非共轴性及其离散元数值模拟

以粗粒土为原材料的土石坝在蓄水期或者水位突降的情况下,粗粒土的主应力轴将产生旋转,从而出现土体单元主应力方向和主应变率方向的非共轴现象,而传统的弹塑性本构模型基本上是建立在大三轴试验结果的基础上,并不能考虑粗粒土的非共轴性.本文将传统的弹塑性本构模型三维化,引入三维非共轴塑性流动理论,建立了粗粒土的非共轴本构模型.该模型对粗粒土的单剪试验进行了数值模拟,预测了在单剪过程中主应力方向和主应变率方向的变化规律.最后,运用离散单元法(二维颗粒流程序PFC2D)对粗粒土的非共轴性进行验证并进行了细观分析.研究结果表明,本文模型的计算结果和试验结果较为一致,并能较好地描述粗粒土的非共轴现象.  

CT技术在粗粒土组构研究中的应用

选择结构特征相对简单的粗粒土作为研究对象,结合医用CT机,实现了变形过程中试样内部结构动态变化的实时检测,取得了粗粒土的组构信息及其变化情况.试验结果表明:颗粒集合体的变形源于颗粒的位置调整,颗粒自身形变很小;在某一宏观应变下,试验中各部位颗粒位置调整的幅度差异较大,相同部位不同颗粒的调整幅度也不同;相邻颗粒间的错动明显,并伴有一定的转动;颗粒的平动和转动与围压的关系不明确,与轴向应变密切相关.  

再论粗粒土剪胀性模型

 介绍了2种堆石料大型三轴试验和平面应变试验的试验成果。假设土的应变分为弹性应变和剪胀应变，弹性应变与应力间服从广义虎克定律，剪胀应变服从Rowe剪胀方程，弹性泊松比为常数，完整地建立3参量Kp,Kq,G与应力关系式，初步提出了一种新的非线性剪胀模型，给出了模型参数的整理方法，论证了一般非线性弹性模型中泊松比的力学意义。试验表明，剪胀性模型能够很好地模拟堆石料的应力应变曲线，对于同一种堆石料，由三轴试验和平面应变试验得到的模型参数除强度指标外，其它参数有很好的一致性，并给出了2种堆石料的模型参数。该模型是一种力学概念明确，简单实用的非线性剪胀模型。  

某粗粒土大型三轴剪切试验研究

针对粗粒土的特点,采用大型三轴剪切试验对粗粒土的工程性质进行了试验研究。通过试验数据绘制粗粒土的压力变形关系曲线,并求取非线性应力应变参数,为数值计算提供依据。  

超径粗粒土现场干密度确定方法

对某枢纽工程坝体填筑料进行了多组相对密度试验。采用混合法对原级配料进行处理,测定系列模型级配料的最大、最小干密度。采用延伸法推求实际级配的最大、最小干密度过程中,充分考虑级配料干密度上、下边界值的影响,并按设计压实度标准换算出现场控制干密度。  

粗粒土淤堵模式判别及最优淤堵粒径区间确定

以高原水库坝基松散介质为研究对象，对粒径区间为8~16mm、4~8mm、2~4mm、1~2mm及0.5~1mm的5种样品进行了室内淤堵模拟试验。依据试验结果，提出表层堆积淤堵、内部堵塞以及不淤堵3种模式，其中内部堵塞又分为内部部分孔隙堵塞和表面-内部双重淤堵两种类型，且以表层-内部双重淤堵模式下产生的淤堵效果最佳；得出等效粒径判别法和有效孔隙直径判别法两种粗粒土淤堵模式的判别方法；提出了“特征孔径”的概念，并结合有效孔隙直径判别法，得出5组不同粒径区间材料的特征孔径；将产生表层-内部双重淤堵模式下的粒径区间作为最优淤堵粒径区间，与室内试验中淤堵效果最佳的添加颗粒粒径区间对比，说明有效孔隙直径判别法可直接确定产生最佳淤堵效果的颗粒粒径。  

粗粒土体变规律大型三轴试验研究

采用粗粒土大型三轴剪切仪,对饱和粗粒土进行固结排水剪切试验,提出了拟合三轴剪切试验中轴向应变与侧向应变的函数方程,利用此关系式对三轴试验中试样的体积应变进行了预测.预测结果表明:改进模型能合理地描述粗粒土的体积应变规律,尤其是高围压下剪缩、低围压下剪胀的特性.由体积应变方程导出以轴向应变为自变量的切线泊松比表达式,通过与邓肯张模型及由数值方法求得的切线泊松比对比,讨论了该表达式的合理性.