冻融循环下堆石料变形特性与抗剪强度试验研究

反复的冻融循环是在严寒地区影响高土石坝安全的重要问题。本文依托西藏澜沧江如美高心墙堆石坝工程，利用清华大学研制的堆石料风化试验仪，对如美筑坝堆石料进行了不同法向应力条件下的冻融循环试验和直剪试验，研究了冻融循环过程中堆石料的变形与强度特性。试验结果表明，在一个冻融循环周期内，堆石料试样会依次经历“融缩”—“冻缩”—“冻胀”3个典型状态。冻融循环后会使堆石料试样产生较大的回胀变形，可使试样的密实度和抗剪强度有所降低。20次冻融循环后可使试样的就机抗剪强度降低约11.5%到15.4%。     

钢珠模拟堆石料三轴试验研究

颗粒滑移是影响堆石体强度和变形的主要因素之一.本文采用钢珠人工模拟堆石料进行常规三轴排水试验,探讨堆石料变形细观机理对其强度和变形特性的影响.研究工作表明,不破碎模拟堆石料的莫尔-库仑强度包线为过原点的直线.在峰值强度以前,不破碎人工模拟堆石料的变形近似满足Rowe剪胀方程.在峰值强度以后,颗粒组咬合结构的崩塌失稳变形可显著地削弱土体的剪胀,此时Rowe剪胀方程会过高估计堆石料的剪胀变形.修正Rowe剪胀方程对颗粒非滑移变形具有更好的适应性.     

软岩堆石料的物理力学性质

本文根据大坳，鱼跳，盘石头和十三陵上池面板堆石坝的软岩堆石料及水市垭风化料的室内及现场试验资料，探讨了软岩料的物理务学性质，试验结果表明：软岩堆石料经过多次降雨，暴晒过程或填筑碾压后，岩块发生崩解和破碎，级配细化；软岩堆石料在最优含水率条件下，可达到较高的压实干密度，压缩性属低压缩性，抗剪强度比硬岩堆石料低。     

椭圆-抛物线双屈服面流变模型的应用与研究

堆石料具有剪胀、剪缩和流变等特性,堆石料流变严重影响高土石坝心墙、面板等结构的受力变形。为此结合室内试验,建立了一个考虑堆石流变特性的双屈服面流变模型。本文以水布垭面板堆石坝为例,采用双屈服面流变模型对坝体沉降变形、面板应力和挠度进行分析。计算结果表明:该模型能够综合反映复杂加载情况下堆石料剪胀、剪缩和流变特性;流变对坝体及面板的应力变形呈增大效应;200 m以上的高坝满蓄后5年左右流变效应仍未完全趋于衰减稳定;流变对面板拉应力的影响较大,轴向拉应力增幅达30%,顺坡向则次之;对比现场观测资料,自然界日晒雨淋过程会对堆石长期变形产生影响,现有的流变计算中均忽略了此类因素的影响,导致计算结果小于实测结果。     

基于大型三轴试验的胶凝堆石料力学特性试验研究

胶凝堆石料作为一种新型筑坝材料,在坝工建设中具有广阔的应用前景,其材料性能介于堆石体材料和混凝土材料之间。通过开展胶凝堆石料的大型三轴试验,得到了不同龄期、不同围压下的应力-应变关系曲线,进而分析了龄期和围压对三轴受压破坏强度、体积变形以及龄期对抗剪强度的影响规律,并通过试验数据回归分析,得出胶凝堆石料破坏强度与围压和龄期、抗剪强度与龄期之间满足相关关系,为胶凝堆石料本构模型的建立和胶凝堆石坝的设计提供参考依据。     

堆石料干湿循环变形特性试验研究

采用中型三轴试验仪,对堆石料进行了各向等压条件下与偏应力条件下的干湿循环试验,探究堆石料在浸水湿化和排水干燥循环过程中的变形特性以及应力状态对堆石料干湿循环变形的影响。试验结果表明:在各向等压条件下,较低围压时,干湿循环过程中的湿化体变量随围压的增加而增加,较高围压时,不呈现此规律;且湿化体应变主要发生在初次浸水饱和的过程中。偏应力条件下,湿化变形的方向与发生湿化时加载变形的方向一致,而排干过程中变形的方向朝体缩方向发生明显偏转,可能主要发生流变变形;初次浸水湿化变形的变形量非常显著,在试验条件下初次湿化轴变量与总湿化轴变量的比值为75%~95%;较低围压时,初次湿化轴变量随着围压与应力水平的增加而增大,而较高围压时随围压的变化不符合此规律。堆石料试样在干湿循环过程中发生的变形(体应变与轴向应变)随循环次数逐渐增加,并趋于稳定,可用双曲线模型来表示试样干湿循环变形随循环次数的变化。     

输电线路戈壁地基抗剪强度参数取值的试验研究

通过对新疆和甘肃地区戈壁碎石土地基现场分层直剪试验,研究了其抗剪特性和强度参数的取值.试验结果表明:戈壁碎石土地基具有较好的抗剪承载性能,正应力作用下其抗剪承载过程可分为弹性变形、弹塑性至峰值强度、强度软化至残余强度3个阶段;戈壁碎石土地基内摩擦角的均值、标准差和变异系数分别为40.6°～43.6°、3.4° ～ 10...     

基于广义塑性模型的高心墙堆石坝反演计算分析

高堆石坝工程在填筑、蓄水和运行过程中,堆石料常经历复杂多变的应力路径,它所表现出的各向异性和颗粒破碎对其力学特性有明显的影响。采用现有的方法计算高堆石坝变形误差大,其主要原因是目前本构模型在反映堆石料的本质特性方面有待完善。本文构造了各向异性状态参量,定义了参考各向异性状态参数替代基于固定临界状态线的状态参数,可将各向异性、颗粒破碎、复杂应力路径的影响综合考虑到与参考状态线的相对空间位置中。基于参考各向异性状态参数,发展了考虑各向异性和颗粒破碎的堆石料弹塑性本构模型。最后,采用所发展的堆石料广义塑性模型MPZR对已建的糯扎渡高心墙堆石坝进行了应力变形有限元计算分析,并与堆石体内测点的监测值进行对比,验证了模型的可靠性和实用性。     

细粒硫酸盐渍土抗剪强度特性试验研究

影响天然硫酸盐渍土强度的因素众多,规律难以探索,为确定含盐量对硫酸盐渍土抗剪强度的影响,通过直剪试验研究了不同含盐量的硫酸盐渍土抗剪强度特性,研究表明:在直剪应力状态下,剪应力–剪切位移关系曲线有应变硬化(加工硬化)和应变软化(加工软化)两种形态,取决于含盐量、含水量、法向应力等因素。抗剪强度包线近似为折线型,与传统结构性土体包线形态一致,表明了硫酸盐渍土在直剪应力状态下仍然属于结构性土体。易溶盐含量对抗剪强度影响较大,总的变化趋势是:随着含盐量的增加,相同法向应力作用下的硫酸盐渍土的抗剪强度有不同程度的先减小后增大再减小的特点。     

堆石料蠕变特性试验研究

通过三轴蠕变试验,考虑坝体填筑的应力路径,对两河口水电站堆石料蠕变特性进行了探讨,分析了其蠕变机理、蠕变模型及参数确定方法。堆石料的轴向和体积蠕变可采用幂函数ε=a(t/t0)b拟合。a为试样初始蠕变,b表征了试样的蠕变速率,与应力状态有关。堆石料轴向和体积初始蠕变均随主应力差的增大而增大,轴向和体积蠕变指数均随围压增大而减小,体积蠕变指数还随主应力比增大而减小。拟合得到的蠕变模型具有良好的效果。     

冶勒水电站沥青混凝土心墙防渗性能的试验研究

本试验侧重于沥青混凝土的防渗性能研究。重点研究了沥青混凝土在施加不同荷载水平条件下的变形性能与防渗性能,通过试验论证了采用沥青混凝土作为堆石坝防渗心墙材料的可行性。成果为已开工的冶勒水电站大坝的设计和施工提供了重要的参考依据。     

堆石料残余体应变对计算面板堆石坝永久变形的影响

混凝土面板堆石坝地震永久变形的预测非常重要。根据它可直接判断大坝的安全,并为抗震预留坝高提供依据。一个时期以来,同时计入堆石料残余体应变对面板坝永久变形计算有多大影响存有争议。采用饱和排水动三轴试验方法得到的动应力～残余应变关系计算坝体的永久变形,所得数值一般偏大。而风干堆石料在排气状态下的三轴试验,目前只能考虑残余剪应变。本文利用前人对不同试验方法得到的动应力～残余应变关系进行面板堆石坝地震永久变形计算做了比较,结果表明：由于坝体运用期间有部分堆石浸水,故其永久变形的计算对浸水线以上坝体采用风干料排气试验结果只考虑残余剪应变,浸水线以下坝体采用饱和料排水试验结果同时计入残余体应变和残余剪应变,比整个坝体采用饱和料排水试验结果同时计入残余体应变和残余剪应变为合适。     

球应力循环条件下堆石料变形特性的试验研究

库水位反复升降过程中堆石体的应力状态表现为偏应力基本恒定、球应力往复循环变化,为探求球应力循环条件下堆石料的变形规律,以取自现场的堆石材料为研究对象,通过控制孔隙水压力来实现球应力增大–减小的低速循环应力路径静力三轴试验。研究结果表明：偏应力恒定、球应力循环条件下,体应变随球应力的减小而增大,随球应力增大而减小,总体表现出随循环周次向体积收缩发展的变化规律,循环周次对累积体应变的影响较小;剪应变的发展受应力条件的影响较为显著,有效球应力减小时或增幅较缓,或在第1循环周次内突增,有效球应力增加时,剪应变增幅较缓;累积剪应变与初始应力比和试验过程中的动态应力比有关;土样可能存在类似临界状态线且处于其下方的“转折状态线”,当土样应力变化状态处于“转折状态线”与临界状态线之间的区域内时,土样状态将产生显著变化。     

堆石料动力特性参数对面板堆石坝三维非线性地震响应的影响

本文通过变化堆石微小应变下的剪切模量以及剪切模量衰减曲线和阻尼比递增曲线的取值范围,利用三维等价线性有限元动力分析方法研究了材料动力特性对于高混凝土面板堆石坝的地震反应的影响,多种方案的计算结果对比分析表明,坝料的动力特性对于面板堆石坝等效线性振动体系特性,堆石体地震响应与面板动应力等具有显著的影响。     

华北地区岩石锚杆基础设计及试验研究

针对华北地区山区线路工程特点, 结合正在建设的线路工程, 选择5 个典型的岩石锚杆基础试验点对中等风化、强风化岩石地质条件下的直锚基础和单锚基础进行设计和抗拔、水平极限承载力试验研究,验证设计理论正确性和应用可行性, 扩展岩石锚杆基础在山区线路工程中的应用范围     

堆石材料湿化特性的三轴试验研究

采用中型三轴试验仪,对砂板岩混合堆石材料进行了单线法湿化试验。主要研究了以球应力和偏应力为试验应力条件的堆石材料湿化变形规律。结果表明：球应力和偏应力分别是湿化体积体积应变和湿化剪切应变的主要影响因素;湿化体积应变与应力比较好地符合线性关系,而湿化剪切应变与应力比则较好地符合幂函数关系。并根据试验结果初步提出了相对应的湿化模型及湿化参数。研究成果可为堆石料湿化变形研究提供参考。