非线性K-G模型对胶凝砂砾石材料的适应性

非线性K-G模型最初是基于堆石料三轴试验提出的土体本构模型。胶凝砂砾石材料是一种力学性质极其复杂的新型筑坝材料,其颗粒组成和力学性质与堆石料有较大的区别。通过试验研究,在非线性K-G模型的基础上,提出了该模型的体积变形模量Kt和剪切变形模量Gt的求取方法。根据三轴试验数据,利用该模型计算相应参数,并预测应力—应变曲线,结果表明:该模型能较好地模拟胶凝砂砾石材料的应力—应变曲线,能用于胶凝砂砾石材料的相关计算分析。     

筑坝堆石料尺度效应对坝体应力变形的影响研究

由于试验仪器与试验边界与现场施工条件存在一定的差异,土石坝工程现场堆石料力学性能参数与试验室内三轴试验测的力学性能参数之间不可避免的存在差异,本文通过对某抽水蓄能电站上水库沥青面板堆石坝筑坝堆石料尺度效应对坝体应力变形的影响的分析,得出了筑坝堆石料尺寸效应对坝体应力、变形的影响趋势。     

高土石坝堆石料缩尺效应研究

通过堆石料室内大型三轴试验、数值模拟及现场原级配料载荷试验,分析缩尺效应对堆石料工程特性的影响。结果表明:室内试验颗粒最大粒径小于原级配颗粒最大粒径,忽略了颗粒破碎对筑坝料变形的影响,导致室内试验得到的参数大于堆石料实际变形参数;数值模拟试样级配变化较大,堆石料较为均匀,制样孔隙比大,试样干密度也远小于施工控制的干密度,试验时加载过程中颗粒的压缩和压密加剧了筑坝料的变形,导致模拟得到的变形参数偏小。堆石料缩尺效应主要受母岩强度、颗粒形状、级配特征、制样方法、控制标准等的影响;随堆石料最大粒径的增大,初始摩擦角稍有增加,摩擦角衰减值明显增加,体变模量明显减小,模量系数变化相对较小。     

不同试验方法对混凝土面板堆石坝筑坝粗粒料力学特性的影响分析

结合某混凝土面板堆石坝工程,对筑坝材料各区进行现场大型压缩试验,通过反演计算得到堆石料的邓肯-张E-B模型参数,同时还进行室内三轴压缩试验得到堆石料力学参数。基于上述两种试验方法得到的粗粒料力学参数,采用三维非线性有限元法分别对大坝进行数值模拟计算,结果可知,现场大型压缩试验的试样料颗粒组成与分形特性更接近筑坝粗粒料原级配及分形特性,其加载应力路径也更接近大坝实际填筑及蓄水过程中的应力路径情况。     

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。     

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。     

堆石料湿化试验变形过程分析

堆石料湿化变形是堆石坝变形的主要组成部分之一。由于堆石料具有流变特性，难以区分堆石料湿化过程中的湿化变形和流变变形。本文采用糯扎渡高心墙堆石坝弱风化花岗岩堆石料，进行了常规三轴试验与饱和湿化三轴试验，对饱和湿化试验中堆石料试样充水饱和过程以及发生的各类变形进行分析。研究表明，在三轴湿化试验中，堆石料试样的充水饱和过程通常会持续一定长的时间。在这个过程中，堆石料试样不仅发生湿化瞬时变形，也会发生一定大小的湿化湿态流变。本文提出了一个进行堆石料饱和湿化试验过程分析的迭代方法，可分离计算在堆石料试样充水饱和过程中所发生的湿态流变的大小，并采用迭代分析后的模型参数，对本文进行的饱和湿化试验进行了定量分析和全过程模拟计算，拟合效果较好，验证了方法的合理性和实用性。     

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。     

堆石料蠕变试验方法研究

堆石料是土石坝的主要填筑材料,其蠕变特性研究是土力学热点之一。蠕变试验的方法主要有三轴试验和单向压缩试验两种。三轴试验是研究堆石料常用的试验方法,其轴向变形主要是偏应力引起的剪切变形。而单向压缩试验,作为一种可以研究 K0 状态下堆石料的蠕变特性的试验方法,目前对此的研究较少。应用大型三轴仪(Ф300mm) 和大型叠环式固结渗透仪(Ф500 mm) ,选用双江口堆石料,分别进行了堆石料的蠕变试验,成果表明两种蠕变试验的剩余蠕变量与时间的关系都可以采用幂函数准确表达。三轴试验成果验证了九参数蠕变模型的通用性,根据单向压缩试验成果提出了简单的经验公式。最后对两种试验成果进行了比较分析,发现单向压缩蠕变可以视为应力水平为 0.4 时的三轴蠕变,其不能反映应力水平对堆石料蠕变特性的影响。因此,要对堆石料进行蠕变研究,宜采用三轴蠕变试验。     

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。     

土石料的流变模型及其应用

文中提出的三参数流变模型，与笔者原先提出的双屈服面弹塑性模型相配合，可用于土石坝的变形分析。通过反馈分析求得流变参数。还利用湖南省株树桥面板堆石坝的原型观测资料进行了计算。     

两河口高土石坝动力特性振动台模型试验研究

土石坝坝体自身的动力特性,是土石坝在地震动作用下动力响应性状的重要影响因素。本文通过大型振动台模型试验,研究了两河口高土石坝缩尺模型坝的动力特性及其相关影响规律,并根据相似率,用模型坝的动力特性参数推算出原型高土石坝的相应动力特性参数。试验研究表明：在特定的地震动作用下,大坝结构的振型基本稳定;坝体的自振频率、阻尼比和振型系数等动力特性参数受振动强度、振动历史和水库是否蓄水等因素影响。     

基于碾压机做功的堆石坝压实质量实时监测与快速评估

引入了反映碾压机做功的坝料单位体积压实功（E）和碾轮振动加速度谐波失真量（THD0）作为堆石坝压实质量的实时监测指标，研制开发了堆石坝压实质量实时监测系统用于实现碾压过程中上述两个指标的采集。提出了结合E、THD0与坝料料性参数的堆石坝料全仓面压实质量快速评估方法，不仅可避免试坑法抽检样本的有限性，而且可有效克服碾压过程参数不能直接反映坝料压实状态，及基于碾轮性态分析的监控指标易于错误表征坝料坚硬程度等弊端，实现了堆石坝料压实质量的快速准确评估与及时反馈控制。     

堆石料动力残余变形特性试验研究

通过大型动三轴试验,对某水电站土石坝主堆石料的动力残余变形特性进行了试验研究,并结合数据探讨了沈珠江模型的适用性。分析表明沈珠江残余变形模型计算结果与实际结果有时存在较大偏差,不能很好地描述较高动应力情形下的动力残余变形全过程曲线。充分考虑振次和动应力比对残余变形的影响,对沈珠江模型进行了改进,使残余变形与振次的关系更符合实际。不同动应力和围压下堆石料的残余变形实测值和模型计算值对比表明,改进模型对残余体应变和残余剪应变均能较好地拟合。     

莲花水电站粘土心墙堆石坝设计特点

莲花水电站位于黑龙江省海林市境内的牡丹江干流上，总库容４１．８亿ｍ ３，装机容量５５０ ＭＷ。拦河坝由混凝土面板堆石大坝和粘土心墙堆石二坝组成。文中对拦河坝的筑坝材料、坝体施工和坝基础渗流控制措施做了介绍。     

堆石混凝土及堆石混凝土大坝

本文提出一种新的大体积混凝土施工方式,即以自密实混凝土在堆石体中流动充满堆石体形成完整的混凝土,简称堆石混凝土.文中简述了堆石混凝土的优点,介绍了堆石混凝土试验,试验结果证明自密实混凝土在堆石体中有良好的流动性能,利用自密实混凝土填充堆石体,可以得到具有良好密实性和高强度的堆石混凝土.本文还结合堆石混凝土的特点,建议了几种充分发挥堆石混凝土优点的新坝型：堆石混凝土拱坝/重力坝、堆石混凝土心墙堆石坝和堆石混凝土混和坝.     

混凝土面板堆石坝流变分析

建议了一个堆石料流变模型，给出有限元求解方法。对水布垭面板堆石坝进行了考虑堆石流变性的应力应变分析。结果表明，堆石流变性对结构的性态会有比较大的影响，特别是对面板的应力状态影响很大。对于分期浇筑面板、分期蓄水的大型面板堆石坝，考虑施工期堆石的流变性是必要的。     

时变条件下高堆石坝施工度汛协商演化模型

高堆石坝填筑施工过程以其挡水和过水的特点被广泛应用于施工度汛中。施工洪水和大坝的填筑进度直接影响中后期导流方案的选择，同时也影响施工度汛中不同利益干系人的行为决策，而方案的决策结果也影响着下一阶段的填筑高程及进度安排。本文通过高堆石坝度汛坝体挡水高程与施工洪水随机性描述了施工度汛的时变风险，结合决策者风险偏好及利益导向，引入施工方与业主方在不同度汛方案下的效益函数，运用微分对策理论建立时变条件下的高堆石坝施工度汛协商演化模型，确定其最优协商解及演化路径。实例计算结果验证该演化模型与实际工程结果符合良好，对高堆石坝度汛风险决策效率的提高具有借鉴意义。     

张峰水库大坝黏土心墙填筑施工参数确定

通过对张峰水库黏土斜心墙堆石坝防渗体碾压试验成果分析,为大坝黏土心墙施工提供了合理的施工参数和操作方便、测试准确的干密度检测方法,可供性能指标相近的土料填筑施工借鉴应用。     

公伯峡面板堆石坝坝体沉降变形规律分析

利用公伯峡水电站电磁式沉降管和水管式沉降仪实测的坝体沉降监测资料,对堆石体的分层压缩率和坝体沉降回归统计模型进行了计算分析,深入研究了公伯峡面板堆石坝坝体沉降的变形规律.通过电磁式沉降管和水管式沉降仪监测资料的对比分析可以看出,2种监测方法相结合监测面板堆石坝的沉降变形,效果较好.