浅析土石坝几种筑坝材料的应用

着重介绍过去采用较少的几种特殊筑坝材料的物理特性、有关试验、在设计和施工中使用这些材料采取的措施,应注意的事项。     

强震区土石坝筑坝材料动力特性试验研究

以西部强震区某土石坝工程为研究对象,采用室内动三轴试验,对其坝壳料、心墙料和坝基断层料进行动力特性研究,并以Hardin-Drnevich模型为基础,确定筑坝材料的动弹模、阻尼比等特性参数。试验表明:动应变在10-6~10-5范围内,动模量与围压、固结比成正相关,随动模量的增大,相关性降低;动应变和振级的拟合指数模型则表明不同围压、固结比情况下心墙料的应变-振级曲线趋势一致,坝壳料较为离散;试验中固结围压对粗骨料阻尼比-应变曲线的影响较固结比大。土石坝筑坝材料的动力特性是进行坝工设计和动力评价的基础,试验可为强震区土石坝的动力稳定评价提供可靠的理论依据。     

砂质泥岩风化土的动力特性试验研究

以某工程场地下伏砂质泥岩风化土为研究对象,结合工程实际情况,通过循环振动三轴试验,对风化土在选定的4组固结围压状态下表现出来的动力特性进行了研究,得出了固结围压的变化对其产生的影响.在研究的固结围压范围内:固结围压对动应力-应变骨干曲线及动弹模量曲线的影响较大,骨干曲线与动弹模量曲线均随固结围压的增大而提高;最大动弹模量与固结围压间具有良好地幂函数关系,并且幂指数随着固结围压的增大呈现增长;固结围压的增大阻尼比随着减小,且减小的幅度先增大后减小;动剪模量比曲线在不同的固结围压状态下表现出了良好地归一化特性.     

砂砾石坝料渗透特性试验研究

结合乌鲁瓦提工程,针对乌鲁瓦提砾威严产的级配特性,通过试验研究,结果表明处于骨架髁粒孔隙中的细粒颗在水流的作有征极易产生移位和流失,而使砾石料的整体渗透性委生变化;细颗粒的移位及流失不会使骨架颗粒产生有影响的变位。     

乌拉泊土石坝模型动力特性试验研究

本文以乌拉泊土石坝工程为背景,在模拟地震振动台上进行了二维模型动力试验研究,定性或半定量地研究了坝体的动力特性,并根据试验结果对乌拉泊土石坝自振特性进行了估计。     

筑坝料动力分析中的Bouc-Wen模型及其参数研究

Bouc-Wen光滑滞回模型因其能够描述动力荷载下的复杂非线性,广泛应用于材料的动力分析。为研究筑坝料在循环加载条件下动剪切模量和阻尼比以及累积变形等复杂动力特性,将Bouc-Wen模型应用于土体,绘制应力应变滞回圈并分析其模型参数;采用参数敏感性分析方法研究Bouc-Wen模型,并对动力试验数据进行数值模拟;讨论模型参数变化对土体应力应变滞回圈及动剪模量和阻尼比的影响。根据国内外筑坝料动力试验数据统计得到筑坝料模量衰减及阻尼比增长的均值曲线,应用MATLAB软件编制遗传算法程序确定模型参数;利用GDS动三轴仪探究糯扎渡土石坝的心墙掺砾土在循环荷载下的累积变形特性,并应用Bouc-Wen模型对循环三轴试验测得的应力应变滞回圈进行数值模拟。基于参数分析和数值拟合结果,本文提出适用于筑坝料的Bouc-Wen模型参数范围;筑坝料动剪模量衰减曲线和阻尼比增长曲线拟合结果均方误差小于0.4%;糯扎渡掺砾土循环三轴试验8个振动周期累积应变试验值与模型预测值分别为1.2%和1.18%。基于本文研究得到的模型参数范围,Bouc-Wen模型可以有效地模拟筑坝料动模量阻尼和累积变形特性,为筑坝料动力分析提供帮助。     

混凝土材料动力特性试验

用回归和数值统计的方法对混凝土的纵横波波速比，泊松比进行了分析，并从理论上探讨了两者的内在联系；此外，将混凝土的变形机理与各类砂土的变化机理进行了对比，对扩容现象进行了合理解释，并对应力、应力率、应变率之间关系进行了动力学分析，结果表明：在同一围压条件下，随着加载速率的在，应力－应变曲线由硬化逐渐向软化过渡，且呈现剪胀性的趋势强，混凝土的加载速率和应变速率对数之间呈线性关系。     

合肥膨胀土动弹性模量与阻尼比试验研究

以合肥膨胀土为研究对象,利用GDS真动三轴仪对土体进行循环动荷载试验,研究不同围压、固结应力比对土体动弹性模量及阻尼比的影响规律.试验结果表明,合肥膨胀土的骨干曲线可以由双曲线描述;在相同条件下,动弹性模量随着围压、固结应力比的增大而增大,随着动应变的增大先急剧减小后趋于平缓;动弹性模量的倒数与动应变呈良好的线性关系,最大动弹性模量随着围压的增大呈线性增大,给出考虑围压影响的最大动弹性模量回归方程;阻尼比随着围压、固结应力比的增大而减小,采用 Darendeli 模型及依据阻尼比与应变的经验关系,得到动模量比衰减模型及阻尼比模型;不同围压、固结应力比下阻尼比与动模量比的关系归一化后可以由修正Hardin-Drnevich公式描述.     

偏心支撑半刚性连接钢框架的动力特性研究

将偏心支撑与半刚性连接钢框架相结合是一种新型抗震结构体系,为探讨其动力特性和影响因素,进行了大型试验研究和有限元数值模态分析。结果表明：偏心支撑半刚性连接钢框架的动力特性与传统框架结构并不相同,随着梁柱节点转动刚度的降低,结构自振周期延长,阻尼比增加,我国现行规范的相关规定不适用这种结构体系。最后依据研究结果,提供了偏心支撑半刚性连接钢框架的自振周期简化计算方法和阻尼比参考值。     

动态子结构法在凸起地形地震动响应中的应用

为研究山地地形对地震动放大效应的影响,满足实际工程中山地建筑地震动设计的需要,以单峰凸起地形为例,引入动态子结构法,计算地形坡角在30～60°,凸起高度20～80 m和平台段宽度50～600 m共60个不同尺寸岩质凸起地形在地震动输入下的响应,得到不同尺寸凸起地形下模型各点加速度和频谱特性变化规律.结果表明:与传统有限元分析方法相比,动态子结构法在保证计算精度的同时,能很大程度提高计算效率;凸起地形对地震动放大效应影响较大,坡脚到坡顶地震动响应不断增大,坡顶平台中点放大效应最为明显;随地形坡角和坡高增加,地形对地震动的放大效应呈增大趋势;坡角和坡高一定时,随地形宽度增加,地形凸起高度较小时,地震放大效应呈增大趋势,反之凸起高度较大时,地震放大效应呈降低趋势;地形凸起尺寸的增加会激发高频段反应的加剧,同时降低低频段反应峰值.     

爆炸载荷下拱坝脆性动力损伤有限元分析

基于连续损伤力学理论，用三维各向异性脆性动力损伤模型分析了拱坝及其岩基在爆炸载荷作用下的动力损伤问题.把损伤应变能释放率的概念引入岩石类介质的脆性动力损伤演化模型，并应用于独立研制的三维各向异性脆性动力损伤有限元程序（3-DADDFEP）,利用该程序对上述问题进行了有限元分析.研究表明，爆炸载荷作用附近以及其对应坝体背面的相应位置最易发生损伤破坏;爆炸载荷的峰值和持续时间对损伤的发展和扩散有重要的影响，当爆炸载荷产生的动应力远远高于材料的损伤发展门槛值时，材料的损伤将会急剧增加，这对结构的安全是极为不利的；由于爆炸载荷的作用时间比较短，损伤破坏的局部特征比较明显.     

动力扰动作用下条带开采系统失稳特性研究

把顶板岩层视为边界固定的弹性矩形平板,将条带煤柱近似等效为连续分布的温克尔弹性基础,采用温克尔弹性基础和流变理论推导出动力荷载下黏弹性基础上四边固支矩形板的黏弹性模型微分方程,探讨了外部荷载频率的变化对系统稳定性特性影响,并研究了系统各参量对条带开采系统动力不稳定区域的影响.结果表明,系统的振动幅度对外部荷载频率的变化尤为敏感,系统的阻尼、刚度、采出率对不稳定区域影响起着关键作用.通过调整系统刚度和几何结构以及系统的力学状态可防治条带开采系统的失稳,并给出了针对性措施.     

黄土在地铁列车荷载作用下的临界动应力比及动应变发展模型的试验研究

以黄土地区地铁项目为研究背景,利用20kN电液伺服控制动三轴试验机,对地铁列车荷载长期循环作用下不同类型黄土的动变形分别进行了试验研究,得到了不同类型黄土累积塑性变形的发展规律,提出了确定黄土临界动应力比的新方法,确定了不同类型黄土动应变发展的模型.研究结果表明:干型黄土的临界动应力比大于0.6,湿型黄土的临界动应力比为0.45~0.49,饱和型黄土则为0.22~0.24;拓展的Langmuir模型和经典Freundlich模型分别对于稳定型和破坏型黄土动变形发展的回归分析是有效的,反映了黄土在地铁列车荷载作用下的动变形特性.     

Experimental investigation on dynamic mechanical characteristics and microstructure of steam-cured concrete

Steam-cured concrete is widely used to manufacture prefabricated units of high-speed railway foundation structure such as girder and track slab. The dynamic mechanical property of steam-cured concrete is one of the key properties affecting service performance of high-speed railway foundation structure. In the present paper, serial macro/micro-experiments were carried out to investigate the dynamic elastic modulus, shear modulus, damping ratio, and microstructure of steam-cured concrete. The relationships between compositions, curing regime, microstructure, and dynamic properties of steam-cured concrete as well as the corresponding mechanisms were discussed. The results indicate that steam-cured concrete in early age has a larger dynamic elastic modulus and shear modulus as well as a smaller damping ratio compared with standard-cured concrete. On the contrary, at a later age a slightly smaller dynamic elastic modulus and a larger damping ratio of steam-cured concrete are observed. Addition of mineral admixture results in a bit lower dynamic elastic modulus and damping ratio of concrete than that of the control specimen without mineral admixtures. The achievements can provide some fundamental suggestions for materials parameters selection during structural design of steam-cured concrete precast element.     

软土地基路堤施工中的动态沉降计算方法

在软土地基路堤填筑施工过程中，动态沉降计算方法可根据地基土层在路堤填筑过程中的物理力学特性的变化，逐步调整相应的计算参数，对地基沉降进行动态计算，从而对地基沉降量进行动态预测，用以控制填筑速率，并采取有效的措施确保路基的稳定性和满足工后沉降量的要求。     

循环荷载下冻土的动阻尼比试验研究

在大量低温动三轴试验资料基础上，对冻土的动应力－应变关系试验成果进行了分析，给出试验温度、围压、土的含水量、轴向动荷载的振动频率和振动次数等对冻土的阻尼比的影响关系，得出了冻土温度、围压、频率是影响冻结粉质粘土动阻尼比的主要因素，即随着温度的降低、围压的减小、振动频率的增加。冻土的阻尼比减小的结论，从而为进一步深入开展冻土场地动力特性研究提供了基础的试验资料与研究结果。     

地基弹性和坝踵裂缝对重力坝动力特性的影响

本文采用特解边界元法，分析了地基弹性和重力坝坝踵水平裂缝对坝体自振特性的影响，并将特解边界元法推广应用到两个区域问题。所得结论为工程设计提供有价值的依据。