粗粒土的湿化变形规律研究

为了研究粗粒土的湿化变形规律,给土石坝蓄水后的变形计算提供依据,在综合分析前人"单线法"湿化试验成果的基础上,将湿化轴向应变分为由围压引起的应变和由偏应力引起的应变两部分,同样也将湿化体积应变分为由围压引起的应变和由偏应力引起的应变两部分,总结相应的规律,提出湿化变形计算公式。然后,结合不同学者的试验数据对文中提出的湿化变形计算公式进行验证。结果表明,堆石料湿化变形计算中,围压引起的湿化轴向应变与围压成幂函数关系,围压引起的湿化体变为轴变的3倍,偏压引起的湿化轴变与应力水平成双曲线关系,偏压引起的湿化体变与轴变成比例。通过数据拟合可知,文中提出的湿化变形公式与试验数据符合较好,可用于土石坝湿化变形计算中。     

粗粒土的湿化变形规律研究

为了研究粗粒土的湿化变形规律,给土石坝蓄水后的变形计算提供依据,在综合分析前人“单线法”湿化试验成果的基础上,将湿化轴向应变分为由围压引起的应变和由偏应力引起的应变两部分,同样也将湿化体积应变分为由围压引起的应变和由偏应力引起的应变两部分,总结相应的规律,提出湿化变形计算公式。然后,结合不同学者的试验数据对文中提出的湿化变形计算公式进行验证。结果表明,堆石料湿化变形计算中,围压引起的湿化轴向应变与围压成幂函数关系,围压引起的湿化体变为轴变的 3 倍,偏压引起的湿化轴变与应力水平成双曲线关系,偏压引起的湿化体变与轴变成比例。通过数据拟合可知,文中提出的湿化变形公式与试验数据符合较好,可用于土石坝湿化变形计算中。     

堆石料湿化变形特性试验研究

通过室内大三轴单线法对堆石料的湿化变形进行了试验研究,探讨了在不同密度、不同围压、不同应力水平状态分别对堆石料进行浸水后变形特性的规律性研究,根据建议的湿化模型整理了计算参数。试验结果表明:随着围压增大、浸水应力水平提高,堆石料的湿化轴向应变变大,在围压和应力水平增加超过某一范围后,堆石料的湿化轴向应变明显增大。湿化轴向体变随围压浸水应力水平的变化不是很明显。随着堆石料密度的提高,堆石料的湿化变形量产生一定量的减少。     

巴东组压实黏性土湿化变形特性试验研究

巫山县污水处理厂高填方工程场坪高程为179 m,最大填方高度为75 m。当三峡水库蓄水至175 m高程时,填方体绝大部分位于库水位以下,必须考虑填料湿化变形引起的沉降和不均匀沉降。土体浸水湿化不仅可引起湿化体积变形,而且还会引起剪切变形和土体强度降低,从而影响土工建筑物的安全。对巴东组土料进行颗粒分析和重型击实试验,得到了填料的可压实性、最优含水率和最大干密度指标;选择巴东组二段土料进行不同压实度、不同围压下的三轴湿化变形试验,得到了湿化应力-应变关系和附加湿化应变与应力水平、围压的关系。结果表明:湿化变形随湿化点偏应力增大而增大,附加轴向应变随围压增大而减小,随着应力水平增大而增大;当轴向应变超过某特征值时,其偏差应力与轴向应变由幂函数关系变为双曲线关系,特征值约为1.2%;围压较小时,附加体积应变随着湿化点应力水平增大而增大,当围压较大时,附加体积应变随应力水平增大先增大,然后趋于稳定,最后再减小。巫山县污水处理厂高填方工程采用"碾压+强夯"控制干密度和"湿法填筑"控制施工含水量,高填方的最大总沉降为69.85 mm,小于限定值100 mm,取得了较好的工程效果。     

粗粒料湿化变形三轴试验研究

对小浪底斜心墙堆石坝的砂岩粗粒料采用单线法进行中型三轴湿化变形试验,研究了该种土料的湿化变形特性。通过对试验结果和湿化变形规律的分析,总结了湿化轴向应变、湿化体积应变与湿化应力水平、围压之间的关系。试验结果表明,湿化轴向应变与湿化应力水平呈双曲线关系,湿化轴向应变与围压呈线性关系;湿化体积应变与湿化应力水平和围压均为线性关系。根据对试验结果的分析以及计算湿化变形的单线法,提出了一个适用于计算粗粒料湿化变形的数学模型。该湿化变形模型参数共6个,并给出了通过室内常规试验确定参数的方法。对模型进行了验证,结果表明该湿化模型计算曲线与试验结果吻合较好,表明该模型能较好地反映粗粒料湿化变形的特征。     

堆石料湿化变形计算模型及方法研究

水库蓄水和降雨入渗可导致土石坝发生显著的湿化变形,从而对坝体的应力变形性状产生重要的影响。合理的湿化变形模型和计算方法是模拟分析土石料浸水湿化变形特性的重要前提。论文基于三轴湿化试验研究成果,建议了一种新的堆石料湿化变形计算模型。该模型利用湿化变形方向的平行特性,采用堆石料本构模型计算相应的湿化体应变分量。新提出的模型仅需要一个湿化轴向应变模型参数。分别采用邓肯张EB和沈珠江双屈服面模型讨论了新湿化变形模型的具体计算模式,并通过与试验结果的对比验证了新模型的实用性。用改进的沈珠江三参数模型计算最终体应变和最终剪应变,湿化后的饱和流变规律与饱和试样的流变规律一致,湿化过程不会影响堆石料的饱和流变数值和规律。     

筑坝堆石料三轴剪切特性及变形破坏试验研究

为研究不同围压下筑坝堆石料强度及变形特性,利用室内大型三轴压缩试验机进行试验,分析不同围压下筑坝堆石料应力-应变特性、非线性抗剪强度指标及剪胀性的变化规律,探讨Rowe剪胀方程对筑坝堆石料剪胀变形特性的适用性,并揭示其变形破坏机理。试验结果表明：中低围压下,筑坝堆石料应力-应变曲线呈软化趋势,而高围压下则呈硬化特征。非线性抗剪强度指标随围压的增大而逐渐降低。筑坝堆石料在低围压下先发生剪缩后发生剪胀,中高围压下则发生剪缩,且围压越大,剪缩特征越明显。Rowe剪胀方程可适用于表征筑坝堆石料的剪胀变形特性。高围压下引起的颗粒破碎现象是影响筑坝堆石料变形破坏的重要因素,颗粒破碎率越大,剪胀率越小。     

筑坝粗粒料单线法湿化变形模型比较

粗粒土的湿化变形是一种普遍现象,对土石坝长期安全运行至关重要。针对已有多种经验公式拟合精度未知问题,对搜集的试验数据进行验证研究。结果表明：(1)各向等压湿化体变与围压用幂函数拟合效果较好;(2)湿化轴向应变与应力水平用指数函数拟合效果较好,指数函数参数与围压呈良好的线性关系;(3)湿化体变采用双线性模型,形式简单且拟合精度较幂线型及六参数型高;(4)湿化剪应变与应力水平呈良好的双曲线关系,与围压相关性较弱。最后,分析了湿化应变与不同应力水平的相关程度,建立了基于改进相对湿化应力水平的湿化应变经验公式。     

张峰水库粗粒料三轴湿化试验研究

通过对张峰水库两组粗粒料试样进行高压三轴湿化试验,分析了湿化后的剪切强度特征,以及湿化体积应变、湿化轴向应变与围压和应力水平的关系。结果表明:不同应力水平对湿化后强度特征的影响较小;在应力水平较低时,湿化体积应变基本不随围压和应力水平的变化而变化;无论是在较低应力水平下还是在较高应力水平下,湿化体积应变随着围压的增大会有所波动,但总体趋势呈随围压的增大而增大;湿化轴向应变在低应力水平下随围压变化产生的变化量很小;同种试样在同样的试验条件下,在水的润滑作用下,固结排气剪试验得到的抗剪强度较大,固结排水剪试验得到的抗剪强度较小,三轴湿化试验得到的抗剪强度居中。     

筑坝堆石料邓肯-张模型参数确定方法的改进

针对目前常用的邓肯-张模型参数整理方法计算的初始模量离散等问题,进行了4组堆石料大型三轴试验研究,建议了一种新的模型参数整理方法.试验结果表明:εa/q-εa(εa为轴向应变,q=σ1-σ3为偏应力)的试验点在低应力水平和高应力水平有明显偏离直线关系的趋势,导致目前常用的参数整理方法计算的初始模量离散性较大.考虑到坝体关注的主要应力水平在75％以下以及低应力水平受装样引起的超固结的影响,建议根据应力水平50％和75％两点求取初始模量和破坏比;破坏比Rf并非常数,Rf随围压σ3的增大逐渐减小,且lg(Rf)与lg(σ3/pa)呈良好的直线关系.反演结果表明,在邓肯-张模型中考虑围压水平对Rf的影响,能更好的反映较高围压范围条件下堆石料的应力应变特性,建议当进行超高土石坝静力分析时应考虑Rf的围压相关性.     

堆石料湿化变形特性研究综述

堆石料是一种重要的土石坝筑坝材料,其湿化变形对土石坝安全运行的影响较为显著。着重梳理总结了堆石料湿化变形特性方面已有的研究成果,指出目前湿化试验仪器主要有固结仪、三轴仪及平面应变仪;试验方法主要包括单线法和双线法;堆石料湿化变形的影响因素主要分为内因和外因;堆石料湿化变形模型主要包括理论模型和经验模型。通过对已有研究成果总结分析,认为在降雨入渗引起的堆石料湿化变形及湿化稳定标准选取等方面还需深入研究。     

不同试验方法对堆石料湿化变形的影响

堆石料的浸水变形是引起土石坝后期变形的主要因素之一。为了研究不同试验方法对堆石料 湿化变形的影响,采用大型压缩仪对五通组堆石料进行了单线法和双线法湿化试验,研究了一维湿化变 形条件下单线法和双线法对试验成果的影响,比较了两种试验条件下堆石料的湿化变形规律及湿陷系 数,根据试验结果建议采用采用单线法对堆石料湿化特性进行研究。     

粉砂质泥岩料的湿化变形特性试验研究

为了研究粉砂质泥岩料的湿化变形特性,采用长江科学院大型三轴仪进行了单线法三轴湿化试验,试样尺寸Ф300 mm×H600 mm,试验围压0.1、0.4、0.8、1.2 MPa四级,应力水平为0.0、0.2、04、0.6、0.8五级。通过三轴湿化试验获得了粉砂质泥岩料的湿化变形特性,轴向湿化应变与湿化应力水平密切相关,与围压关系不明显;体积湿化应变与湿化应力水平、围压均相关,并提出了湿化模型及模型参数。最后,将本次粉砂质泥岩料的湿化变形成果与花岗岩湿化变形成果进行了对比分析,粉砂质泥岩料的湿化变形量明显大于硬岩料的湿化变形量。     

围压对堆石料和砂砾料强度及变形特性的影响

大石峡混凝土面板砂砾石坝主要采用砂砾料和堆石料两种不同的筑坝材料,对上述两种粗粒土开展了不同围压下的大型三轴试验,对堆石料和砂砾料的强度及变形特性进行了对比分析。结果表明,在试验的孔隙率和相对密度条件下,上述两种材料基本呈应变硬化型,在低围压下剪胀、高围压下剪缩;相比砂砾料,堆石料强度、体变模量和剪切模量参数均较低,受围压影响更大。图4幅,表3个。     

竖向应力对堆石料降雨湿化变形影响研究

堆石料遇水后产生的湿化变形对堆石坝的安全运行造成一定影响,但目前对降雨作用引起的堆石料非饱和湿化变形的认识还不够充分。以某工程软岩堆石料为研究对象,开展不同竖向应力条件下的降雨湿化变形试验,分析材料湿化变形基本规律及竖向应力对材料湿化变形的影响。结果表明：不同竖向应力条件下材料湿化变形发展规律相似,其湿化应变增长经历了快速、缓慢及稳定三个阶段,各阶段湿化变形量值、发展速率及稳定时间有所差异;竖向应力对初次降雨时材料湿化变形的影响十分显著,随着竖向应力的增大,湿化应变时程曲线呈完全不同的发展趋势。同时,分析了竖向应力对多次降雨循环下材料湿化变形的影响,发现低竖向应力时材料颗粒滑移、位置重排引起了大部分湿化变形,其应变增加幅值小;竖向应力较高时,颗粒破碎等加剧了湿化变形的发展,应变大幅增加;随着竖向应力的进一步增大,颗粒破碎率降低,试样密实度提高,颗粒间咬合约束作用凸显,湿化变形增幅减小。     

基于统计损伤理论的邓肯—张修正模型研究

由于邓肯—张EB模型没有考虑颗粒破碎损伤对材料变形及强度的影响,不能模拟堆石料应变软化的缺陷,故将统计损伤理论引入邓肯—张双曲线模型。通过探讨堆石料应力—应变曲线不同阶段损伤变量的规律,描述堆石料的损伤破碎过程,考虑其损伤阈值的影响,建立了邓肯—张修正模型表达式,该模型参数能通过试验数据拟合得出。经过验证,邓肯张修正模型在高围压下能较好的模拟堆石料破碎损伤的全过程,低围压下退化为常规邓肯—张模型。与传统邓肯—张模型、统计损伤模型、弹塑性模型及试验结果相比较,其形式简单、参数少。研究成果可应用于底部围压较大的高堆石坝分析,为堆石坝的设计计算提供参考。     

堆石料的模量阻尼试验研究

为了研究堆石料的模量阻尼特性,采用大连理工大学研制的微机控制电液伺服式粗粒土静动力剪切仪,对古水水电站灰岩堆石料进行模量阻尼试验研究,研究了不同围压、不同剪应变对堆石料模量阻尼特性的影响。试验结果表明,在剪应变增加的情况下,堆石料的动力剪切模量会减小,阻尼比随剪应变变化的规律则与之相反;围压的增加引起堆石料的最大动剪切模量的增加;围压的增大会引起动力剪切模量随之而增大,而阻尼比则随之减小;堆石料的动力应变关系可以用等效线性模型描述。更多还原     

基于大三轴试验的胶凝堆石料力学特性

为了研究胶凝堆石料的特性,进行了大三轴固结排水剪切试验,得出不同胶凝掺量的应力与应变关系、体积应变与轴向应变关系,分析比较了不同围压、不同胶凝掺量对胶凝堆石料剪胀特性的影响。试验结果表明:围压相同时,胶凝掺量增大,破坏偏应力和残余强度都增大,而轴向偏应变减小;胶凝掺量相同时,围压增大,破坏偏应力、残余强度和轴向偏应变都增大;不同围压、不同胶凝掺量的体积应变与轴向应变关系曲线均表现出不同程度的剪胀性,且胶凝掺量越大,围压越小时,胶凝堆石料剪胀现象越明显。     

筑坝堆石料的动模量阻尼比试验研究

为研究目前在土石坝工程中遇到的长石砂岩类堆石料的动力特性,采用大型高压多功能静动三轴试验机,对某面板堆石坝长石砂岩类堆石料进行了动模量与阻尼比试验研究。分析了围压对最大动模量、动剪切模量比和阻尼比的影响,并以Hardin-Drnevich 模型为基础,确定主堆石料、过渡料和垫层料3种坝料的动模量和阻尼比等特性参数。试验结果表明:动模量随着动剪切应变的增大逐渐衰减,最大动模量随围压的提高而增大,各种材料的动剪切模量比随着动剪切应变的增大而减小,变化趋势满足Hardin-Drnevich公式,有效固结围压越大,动剪切模量比随动剪切应变衰减的速率越慢;阻尼比随着动剪切应变的增大而增大,围压越大,阻尼比越小,变化趋势可用提出的修正的Hardin-Drnevich公式进行描述。研究成果可为土石坝抗震设计与动力稳定评价提供理论基础。     

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。