土石混合料渗透性特征试验研究

采用室内试验方法对路基土石混合料的渗透特性进行试验研究后,得出以下结论:(1)在水力坡降小于3~5时,土石混合料的渗流遵守达西定律;(2)影响土石混合料渗透性的主要因素是土石混合料颗粒的不同堆积方式及所形成的孔隙系统的不同几何形状等物理因素;(3)土石混合料的细颗土含量与渗透系数之间存在负指数关系。     

土石混合料固结湿化变形试验研究

堰塞坝料大多为土石混合料且级配分布范围较宽,其湿化变形影响坝体的长期稳定安全。选择典型的具有宽级配特征的三组试验材料,采用大型固结仪开展固结湿化试验。根据试验结果,分析了竖向应力对湿化应变的影响规律,发现湿化应变随竖向应力的增大呈对数趋势增大,且在高应力范围内应力增大时湿化变形增量更为显著;探讨了材料级配特征对湿化变形的影响,对于级配特征值均较小且细颗粒含量较高的材料,湿化变形更为显著;基于湿化变形试验时程规律,建立了四参数双曲线型的固结湿化变形模型,模拟结果较为准确,能较好地反映宽级配粗粒料固结湿化变形特征。     

土石混合料阈值细粒含量的确定

土石混合料是一种介于土和石之间的混合材料,细粒(土粒)含量很大程度上决定了其力学特性.当土粒含量少时土石混合料主要由石颗粒作骨架,而当土粒含量逐渐增多时会发生石颗粒骨架到土颗粒骨架的转变,对应的土粒含量即为阈值细粒含量fcth.通过振动压实试验探究了土料不均匀系数Cuc、石料不均匀系数Cuf与土石粒径比Rd等典型级配参...     

土石混合料的工程分类及其应用

针对目前土石混合料分类指标单一、分类体系笼统、难以满足工程应用要求的情况,采用岩性和粗颗粒含量作为联合分类指标,对土石混合料进行了工程分类并提出了现场简易识别方法,在此基础上提出了不同类土石混合料的施工方法及技术要求。     

高填方土石混合料的工程特性分析

广泛应用于高填方工程中的土石混合料，具有显著的非均质、非连续特征，工程特性不仅取决于土和石本身的力学性质，也与土石相对比例、粒组组成等因素相关。以国内典型机场高填方工程为研究背景，收集整理了万州、巴州、攀枝花、承德、龙洞堡、三明、康定、重庆等8座机场71个料区的填筑料的145条颗分曲线，系统开展了高填方典型土石混合料的尺度特征、级配特征及强度等工程特性分析，为土石混合料在高填筑体中的进一步应用积累研究经验。结果表明，山区机场高填方最大填筑高度在20～60 m之间；高填方挖填量多在1.5×10⁷～3×10⁷ m³之间，岩性类土石混合料是目前机场高填方工程填料的主体，粒径分布范围多在600～0.25 mm之间，尤以200～60 mm的粗颗粒含量最多。填筑料颗粒粒度普遍变化大，最大粒径甚至达到1 000 mm;不均匀系数C_u变化范围很大，介于4.17～220之间；除巴中机场外，其余机场高填方土石混合料的最大粒径均超过60 mm。填料内摩擦角和黏聚力主要受土颗粒粒径、密度和颗粒排列形状控制，形成土体骨架结构...     

土石混合料填方体原位剪切试验方法探讨

土石混合料中物质组成复杂、结构分布不规律,采样进行室内试验相对困难,因此最好通过现场原位剪切试验获取某特定工程最具针对性的力学参数;但超粒径颗粒的存在,使得将常规原位剪切试验运用于土石混合料力学参数取值时存在诸多问题,会对试验结果造成不可忽视的影响。对原位直剪试验和原位水平推剪试验这2类常见试验中存在的问题进行分析和对比。结果表明:原位水平推剪试验更适用于土石混合料此类非均匀体;通过对比几组原位试验结果,发现2类原位剪切试验得到的内摩擦角相近,但是黏聚力的值差异性较大。最后,对土石混合料原位水平推剪试验的参数取值提出了建议。     

山区土石混合料全填方路堤应力形变特征分析

结合西部某高速公路工程项目,对其红色碎屑岩类无粘性土石混填路堤进行数值模拟,着重研究该类路堤按实际分层厚度30cm填筑过程中的应力、形变场的特征及其变化规律以及工程适用性.结果表明,路堤内的最大沉降发生在路堤填筑高度略高于1/2路堤中心线附近的位置,最大主压应力与最小主压应力均表现为随着填筑体厚度的增加而逐渐增大的趋势,在路堤中心线处底部压应力最大,同时在填筑过程中路堤坡面可能发生小范围的拉应力区.     

土石混合路基填料动回弹模量试验研究

采用美国国家公路与运输协会标准路基土和混合集料试验方法（ＡＡＳＨＴＯ:Ｔ307—99（2012））,通 过循环动荷载三轴试验,得到两种岩石骨料（块状花岗岩和微风化片状石灰岩）、不同土石含量（ＲＢＰ）以 及饱和与烘干状态下土石混合体的动态回弹模量。研究表明:不同含石量的土石混合料Ｍｒ随着应力水 平变化表现出不完全一致的规律;低围压下Ｍｒ值随着偏应力峰值增加有明显降低趋势;高围压、高含石 量下的Ｍｒ值随着偏应力峰值增加具有明显增加趋势,并且骨料为花岗岩的试样和烘干试样的Ｍｒ相对 较高,与此同时,随着含石量的增加,Ｍｒ平均值亦有所增加。     

土石混合体大型三轴剪切变形特性及模拟方法

土石混合料是山区高填路基工程常见的填筑材料，其剪切变形特性及模拟方法是路基填筑设计的重要依据，但其研究仍存在诸多问题。【目的】为了更全面弄清多因素影响下土石混合体剪切变形特性，建立一种能够模拟土石混合体剪切变形过程的本构模型。【方法】首先，考虑含石量、含水率、岩性和土性等四种因素，采用正交设计试验方法，开展多因素多水平下土石混合体大型三轴剪切试验研究；然后，引入统计损伤力学理论，建立土石混合体轴向损伤模型和轴向损伤演化模型，进而建立土石混合体统计损伤本构模型，给出模型参数的确定方法；最后，将理论模型曲线与土石混合体剪切试验曲线进行比较。【结果】结果显示：土石混合体轴向剪切变形呈明显的阶段性特征；随着含石量由25%增加至70%,内摩擦角由35.5°近似线性增加至46.8°;内摩擦角不随土性和岩性的改变而显著变化；随着含水率由0增加至5%,内摩擦角由40.2°增加至42.4°,但随着含水率持续增加至试样饱和，内摩擦角逐渐减小至36.8°;此模型能够较好地模拟不同围压条件下土石混合体应力-应变试验曲线。【结论】结果表明：随着围压的增大，应变类型由软化型不断向硬化型转变，体应变由剪胀型不断向剪...     

红石岩堰塞坝力学参数随机场模拟研究

空间变异性是天然土体固有的一种属性,现场试验结果表明鲁甸地震形成的红石岩堰塞坝新堆积体具有明显的空间变异性,传统均值材料数值模型无法准确描述这种变异性。采用空间随机场理论根据现场勘测试验数据和室内三轴试验参数构建了红石岩堰塞坝的随机场模型,对该堆积体岩土力学相关参数进行了随机模拟。研究结果表明：红石岩新堆积体的邓肯-张E-B模型参数K、n、Kb和m服从对数正态分布;新堆积体随机场的竖向相关距离为2.84 m,水平相关距离为33.94 m;新模型能较好地模拟堆积体参数的空间变异性。     

基于强度参数演化的胶凝砂砾石材料本构关系研究

胶凝砂砾石材料应力-应变关系具有明显的弹塑性和应变软化特性,当前其本构关系推导较为复杂。针对这一问题,本文借鉴岩石材料峰后强度参数演化行为,基于摩尔-库伦强度准则,采用最大主应变ε₁作为应变软化参数,将凝聚力c、内摩擦角φ看作ε₁的分段线性函数,较为简便的推导胶凝砂砾石材料的本构关系。由本构关系式拟合得到不同围压时胶凝砂砾石材料应力-应变关系曲线变化趋势与三轴试验数据吻合良好,说明该方法得到的本构关系可以反映胶凝砂砾石材料的应力-应变特征。     

邓肯张非线性材料模型参数优化计算方法

以SL237—1999《土工试验规程》建议的计算方法为依据,以邓肯 张E B模型K,n参数的计算为主线,提出了一种邓肯 张非线性材料模型参数优化计算方法。该方法首先得到5种拟合方案的参数计算结果,以此为依据确定K,n参数的二维矩形区域,然后在该区域内随机搜索与试验结果符合较好的参数点构成有效点集,根据有效点集确定优选参数。该方法综合考虑了5种拟合方案的计算结果,得到的优选参数是试验数据的充分体现,与规程建议的方法相比更具代表性。     

高土石坝心墙砾石土料自动掺合系统研究

针对平铺立采传统工艺存在自动化水平及生产效率低、掺合场地大且经济效益差等问题,为提升高土石坝心墙砾石土料掺合质量和效果,借鉴水泥生产掺合理论和工艺,依托坝高312 m的双江口水电站砾石土心墙堆石坝工程,全面研究了心墙砾石土料自动化掺合理论、掺合装置、配料及计量系统,提出了采用犁式搅拌装置的卧式强力掺合机进行掺合的设计依据和参数,以及掺合系统精准计量方式和装置参数。通过三维模拟计算分析可知:掺合系统生产能力为1 080 t/h,掺和次数可达4次,土料计量精度可控制在0.5%以内,砾石料计量精度可控制在1%以内,掺合效果达到预期目标,满足设计要求。该研究首次在水电行业提出了土石坝砾石土心墙料自动掺合理论和相关装置设计参数,为300 m级高土石坝心墙砾石土料自动掺合奠定了理论和技术基础,其成果可供其他类似工程参考借鉴。     

挤压性围岩软化模型及在大变形分析中的应用

根据挤压性围岩的受力特征,在平面应变相似材料模拟围岩挤压性变形试验的基础上,基于岩石微元强度服从Weibull分布,推导了岩石损伤演化方程,建立了能较好模拟岩石应力一应变曲线峰后的软化模型．该模型能反映岩石的软化特性及破坏的全过程,也能反映岩石强度受围压的影响．     

粘土局部冲刷与模拟相似

根据室内试验给出的粘土等价粒径经验公式，经与实际工程验证，符合程度尚好.此外，用等价粒径法模拟三河闸下粘土局部冲刷，获得满意结果，可供类似工程参考。     

堆石料蠕变模型及参数求取

通过大型三轴蠕变仪对两河口水电站混合料的蠕变特性进行试验研究,对其蠕变机理和模型进行探讨。结果表明两河口水电站混合料的轴向和体积蠕变可以用幂函数来描述,轴向初始蠕变和轴向蠕变指数与轴向主应力差关系可用幂函数表示;体积初始蠕变与平均主应力成线性关系,体积蠕变指数与平均主应力成幂函数关系。模型参数可通过蠕变特性试验确定,最后对模型参数的影响因素进行了分析。     

黄土坡面土壤溶质随径流迁移有效混合深度模型特征分析

本文依据饱和土壤条件下有效混合深度概念,建立了适合黄土坡面的土壤溶质向地表径流传递的有效混合深度模型。完全混合深度模型结构简单,参数便于获取。而不完全混合深度模型形式上相对复杂,参数获取具有一定难度,为此给出了不完全混合模型的简化形式。利用试验资料分析了完全混合深度模型和不完全混合深度模型与实测径流溶质浓度匹配程度,结果显示不完全混合模型能更好配合径流溶质浓度变化过程,同时计算的累计径流溶质质量准确性也高于完全混合深度模型。     

基于QGA-SVM的堆石料离散元细观参数标定模型

针对堆石料离散元三轴试验中存在的细观参数标定影响因素多、耗时严重等问题,在总结分析堆石料细观模型现状的基础上,建立基于量子遗传算法(QGA)和支持向量机(SVM)的细观参数标定模型。模型采用拉丁超立方抽样生成细观参数组,并使用离散元计算其应力-应变曲线;采用QGA对SVM进行训练,使其达到最佳学习效果,以模拟细观参数与应力-应变曲线间复杂的非线性关系;依据堆石料室内三轴试验成果,发挥SVM计算速度优势,采用QGA搜索堆石料细观参数,实现堆石料的离散元细观参数标定。堆石料细观参数实例标定结果表明,所建立的模型可快速、精确地标定离散元细观参数,具有工程应用价值。     

反倾层状岩质边坡倾倒破坏的离心模型试验研究

针对反倾层状岩质边坡倾倒破坏机理认识的不足,采用平板玻璃作为相似材料,开展不同边坡坡角及岩层反倾角组合条件下的多组离心模型试验;结合图像量测技术,综合分析坡体在离心加载条件下变形倾倒特征,提出反倾层状岩质边坡典型倾倒破坏模式和倾倒破裂面位置的确定方法。研究表明:坡体倾倒变形主要发生在破裂面以上,坡趾岩层起到抗倾倒作用,变形过程分为位移量稳定增长和位移量加速增长两个阶段;坡体倾倒破坏模式经历坡趾岩层断裂、近坡顶张拉裂缝产生、岩层折断渐进式延伸及裂缝贯通瞬间倾倒4个阶段;边坡坡角及岩层反倾角影响坡体破坏时的临界坡高与破裂面位置,可通过计算位移矢量方向确定破裂面位置。上述研究成果,为反倾层状岩质边坡的破坏理论发展、工程地质灾害评价及防灾减灾提供参考。     

砾石土心墙料—反滤料联合抗渗研究进展

基于国内外砾石土心墙料-反滤料联合抗渗研究成果,比较砾石土料单独抗渗与砾石土心墙料-反滤料联合抗渗性能,总结砾石土心墙料-反滤料联合抗渗机理、抗渗规律和联合抗渗模型的研究进展以及保护砾石土料的反滤准则,并提出该领域有待研究的关键问题。