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。     

高围压状态下堆石料湿化变形特性

堆石料是土石坝的主要填筑材料,其湿化变形特性对土石坝蓄水期变形有显著影响。对两河口水电站的2种筑坝堆石料,采用单线法分别开展围压为0.5、1.0、2.0、3.0 MPa的大型三轴湿化变形试验。结果表明：随着应力水平和围压增加,堆石料轴向湿化变形和体积湿化变形都显著增大,与中低围压下的湿化变形规律相近。高围压下的各向等压湿化变形,堆石料体积湿化应变与围压在双对数坐标中仍服从直线关系,轴向湿化应变与围压不再满足直线关系。高围压下的偏压湿化变形,堆石料体积湿化应变与轴向湿化应变之比一般在0～2范围内,与围压呈现近似水平发展趋势,随应力水平的增加而逐渐降低。采用六参数湿化模型,仍能准确表达轴向湿化变形、体积湿化变形随应力水平、围压的变形规律。     

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。     

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。     

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。     

三轴应力状态下砂砾料浸水变形特性试验研究

利用VJ非饱和三轴仪对砂砾石料进行了各向等压和剪切状态下浸水变形特性试验研究,并对不同应力状态下浸水变形过程中体应变和偏应变增量进行统计分析。假定体积应变增量在试样各向同性和等压固结条件下可分解成两部分,一部分是由于围压σ3引起的,另一部分是由于偏应力引起的;偏应变仅由偏应力引起的。在此假定的基础上建议了一个浸水体应变增量和偏应变增量与应力水平和围压之间的经验表达式以及相应的参数整理方法。     

裂隙灰岩卸围压破坏力学特性试验研究

为研究裂隙岩体地下隧洞开挖时围岩的卸荷效应,以河口村水库坝肩含天然岩溶裂隙灰岩为研究对象,进行室内岩石三轴加载试验和恒定偏应力条件下的三轴卸围压试验,得到加载和卸围压条件下裂隙灰岩变形特性和卸围压条件下变形参数劣化规律。结果表明,在卸围压过程中,体应变>径向应变>轴向应变;等效弹性模量在卸围压条件下逐渐减小,等效泊松比逐渐增大;等效弹性模量和等效泊松比的变化速率随着卸围压的进行逐渐增大;卸围压破坏以径向变形为主,等效弹性模量明显小于加载时的弹性模量,而等效泊松比却恰恰相反。     

粗粒料的湿化变形三轴试验研究

为研究粗粒料的湿化变形性质,采用大连石灰岩通过"单线法"的三轴湿化试验对粗粒料的湿化变形性质进行研究。研究发现:湿化过程中的体变和轴变呈现线性关系,线性斜率随着围压的增大而减小;在同一围压下,湿化过程中的体变随湿化应力水平并非一直增加或减小,而是存在一个临界应力水平,在湿化应力水平小于临界应力水平时湿化体变随着应力水平增加而增加;当超过临界应力水平后湿化体变随着应力水平增加出现下降趋势。根据本次湿化试验提出一个湿化体变计算的经验公式,并通过不同的研究数据进行了公式的检验,在一定误差范围内公式能够获得较好的拟合结果具有很好的适用性。     

考虑温度-湿度联合控制的三轴仪研制及初步应用

为研究复杂环境作用下土石坝筑坝材料的力学特性,研制了一种考虑温度-湿度联合控制的三轴仪。此装置通过在内压力室中安装螺旋铜管,连接制冷加热温度循环系统,且设置上、下温度传感器实现对试样温度的控制;通过在内外压力室壁间施加与围压相等的气压,同时在压力罩外壁设预应力卡箍,提高试样体变量测精度;通过增设恒温湿度控制系统,实现温度与湿度的联合控制。对装置的温控系统进行了测试,并给出了温度为5℃和45℃时的体变-围压校核曲线。在此基础上,进行了不同温度下的沥青混凝土三轴试验以及在不同湿度下堆石料的三轴试验。结果表明:该装置控温效果较好,且体变受围压和温度影响较小;所测得的不同温度和湿度下沥青混凝土与堆石料的应力应变关系与现有的类似试验结果基本一致,验证了该装置的可靠性。此外,利用该温度-湿度联合控制三轴仪可进一步开展土石材料在复杂环境变化条件下长期变形特性的研究。     

A simple permanent deformation model of rockfill materials

Existing experimental results have shown that using a semi-log linear relationship between the permanent volumetric strain and cyclic number underestimates the volumetric deformation of rockfill materials with a large cyclic number, and that the error increases with the confining pressure. The existing permanent deformation models are not suitable for the seismic safety analysis of high dams during strong earthquakes. In this study, a series of large-scale triaxial cyclic loading tests of rockfill materials were performed, and a new permanent deformation model of rockfill materials was developed and validated with three kinds of rockfill materials. The results show that the proposed model can properly reflect the general features of the permanent deformation of rockfill materials. The main features of the model are as follows: (1) relations between the cyclic number and permanent volumetric/shear strain are described by hyperbolic functions, which can avoid underestimating the volumetric deformation occurring during strong earthquakes; (2) the model can capture the effect of the mean effective stress on the permanent volumetric strain, with greater confining pressure correlating to greater permanent volumetric deformation, and the permanent volumetric strain under low confining pressure near the dam crest can be well represented; and (3) the model can reflect the effect of the consolidation stress ratio on the permanent shear strain.     

土石坝基础塑性混凝土防渗墙材料力学特性研究

本文通过大量的试验着重研究四周压力对塑性混凝土力学特性的影响，提示了塑性混凝土在四周压力加大时呈塑性破坏，其强度、峰值应变有极大的增加，而其初始模量基本无变化的特性、依据试验资料求得的参数，对一典型高土石坝深覆盖层塑性混凝土防渗墙的应力、位移进行了有限元计算，用剪应力动用水平和拉应力值判断其强度方面的安全程度，上述工作为塑性混凝土在中、高土石坝深覆盖层防渗墙中应用的可能性和合理性提供了重要论据。     

土石坝设计应重视工程实践经验

在国内外修建的各种拦河坝中以土石坝数量最多。由于土石坝属于岩土范畴,计算时往往需对应力应变关系、物理力学参数或边界条件等做一些假定,计算公式常属于半理论半经验,计算结果难以准确反映客观实际,不能成为设计决策的惟一依据,因此,土石坝设计必须重视工程实践经验。     

应力路径对固结排水条件下饱和原状黄土

在轴向加载、径向卸载和轴向卸载、径向加载二种类型的等应力比应力路径下,对杨凌饱和原状黄土进行K0固结排水三轴剪切试验,探讨了应力路径、固结围压等对饱和原状黄土的变形及强度特性影响的规律.研究表明,应力路径类型对其变形及强度特性有明显的影响;在二种类型等应力比应力路径下,体积变形皆表现为剪缩性,且固结围压及应力路径类型相同时,体应变随应力路径的变化呈现出规律性的变化;对于同一类型的等应力比应力路径,破坏强度值因应力路径的变化而异,但不同应力路径下临界状态线是唯一的,挤伸破坏时抗剪强度要比压缩破坏时低.     

考虑施工顺序的邻近平行隧道地表变形计算方法

邻近平行隧道施工顺序的差异会导致其最终地表变形出现偏移现象,为此,建立了考虑先后施工顺序影响的邻近平行隧道地表变形计算方法.首先,基于平行隧道施工叠加扰动机理,对平行隧道进行分类;其次,根据地层扰动特征和变形叠加原理,确立平行隧道地表变形计算流程;然后,通过对后施工隧道开挖引起的地面沉降实测数据进行分析,建立后施工隧道...