糯扎渡高心墙堆石坝模型参数动态反演分析

采用基于人工神经网络与演化算法的土石坝参数反演方法,根据糯扎渡高心墙堆石坝填筑期和蓄水初期坝体变形的现场监测数据进行模型参数动态反演分析,并根据反演分析得到的邓肯-张E-B模型参数进行有限元计算,分析和预测坝体完工期的变形特性。综合考虑施工干扰和仪器精度造成的数据波动等因素,反演计算结果与现场实测结果的数值和变化规律总体符合较好,反演计算结果较为可靠。根据反演参数计算得到的坝体变形分布符合心墙土石坝的一般变形规律,且变形值在正常范围内。     

超高心墙堆石坝应力变形特点分析

土石坝是世界各国广泛采用的坝型,我国在建和拟建的300m级高坝许多为土石坝.清华大学水利水电工程系近年来参加了糯扎渡、双江口、两河口、古水和其宗等300m级超高心墙堆石坝的应力变形分析工作.论文总结了上述超高心墙堆石坝工程坝料分区特点以及邓肯张EB模型参数的取值范围,选取典型计算成果分析总结了超高心墙堆石坝在坝体应力、心墙拱效应、坝体变形分布、心墙超静孔隙水压力和坝体应力水平分布等方面的一般规律和特点.     

压实黏土的三轴拉伸特性试验研究

研制了一种新型的卧式三轴拉压试验仪。该仪器采用应变控制式加载方式,可消除土体自重的影响,轴向刚度大,可以测定三轴条件下土体拉伸破坏全过程应力位移曲线。对糯扎渡和双江口高心墙堆石坝心墙土料进行三轴拉伸（伸长）试验,发现黏土试样的破坏可能表现为低室压时的纯拉断、高室压时的纯剪切以及中室压时的张拉-剪切复合破坏三种形式。根据试验结果,提出了一种适用于压实黏土三轴拉伸破坏的联合强度准则。     

非饱和砾石土心墙料渗透变形的试验研究

开展了砾石土心墙料的渗透变形试验，对比了砾石土是否饱和、水力坡降提升模式等对抗渗能力的影响，重点研究了土样不预先饱和、直接施加高水力坡降时的渗透变形特性，同时对比了小于5 mm的细粒含量、是否布置反滤等的影响。饱和状态对砾石土高水力坡降作用下的抗渗能力影响较大，预先饱和的砾石土能够承担较大坡降而不发生管涌破坏，而不预先饱和的砾石土则可能发生管涌破坏。在承受单级快速施加的较大坡降时，不预先饱和的砾石土均发生渗透破坏。施加的坡降越大，则细颗粒开始被带出的时间和破坏时间越短。细粒含量降低会导致不预先饱和土样抗渗坡降的下降。当砾石土干密度、初始含水量相等时，破坏水力坡降随细粒含量下降而减小。有反滤保护后砾石土抗管涌破坏能力明显提升，但低细粒含量的土料仍可能发生管涌破坏。     

心墙胶结砾质土力学性能及耐久性试验研究

如何有效改善心墙拱效应是高心墙堆石坝建设中亟需解决的重要问题。通常采用砾质土以提高心墙的变形模量,但对于300 m级高坝,砾质土心墙拱效应仍较为明显,而更多掺砾,可能会导致心墙防渗性能下降。本文研究常见的三种固化剂掺加下胶结砾质土作为高心墙坝料的可行性,分析了固化剂类型和掺量对胶结砾质土力学性能和耐久性能的影响,利用扫描电镜分析了不同胶结砾质土性能差异的原因。试验结果表明,HAS?胶结砾质土表现出了更高的抗压抗拉强度、更大的变形模量和更好的韧性,且抗渗性和抗冻性最优,致密性高。故将HAS胶结砾质土作为高心墙坝料,可在不增加掺砾的情况下提高心墙的变形模量,有助于降低心墙拱效应,为超高心墙堆石坝心墙坝料选择提供一种新的可能。     

基于不规则颗粒离散元的砾石土三轴数值模拟

心墙砾石土的力学性质直接影响土石坝心墙沉降变形及结构安全。针对目前对其影响因素的研究多集中于砾石掺配比例和空间分布,且存在缺乏考虑砾石形状对砾石土力学性质影响的问题,提出基于不规则砾石形态的砾石土离散元数值分析方法,探究砾石形状对砾石土力学性质的影响。首先,基于三维激光扫描技术构建不规则三维形态砾石模型库,并提出三变量形状评定标准对砾石形状特征进行判定;然后,提出颗粒原位替换法构建砾石土颗粒流模型;最后,进行不同砾石形状的三轴压缩数值试验,分析砾石土的力学性质。结果表明,提出的三变量形状评定标准简单有效,能够精确识别不规则砾石的多重形状特性;砾石形状对砾石土的宏观力学性质影响显著,不同形状砾石数量的均匀性有助于提高试样强度。研究可为改善心墙砾石土力学性质提供参考。     

土石坝掺砾心墙料的压缩特性研究北大核心CSCD

土石坝施工完成后的坝体沉降变形是工程上重要的关注点。本文选用一种风积土料和一种花岗岩砾石料,对掺砾土料的压缩特性开展试验研究,探讨掺砾比例、应力等级以及压实度对掺砾土料压缩特性的影响规律。试验结果表明:心墙土料掺砾后压缩性有着明显的改善,土料压缩模量随竖向应力的增大而提高,但随着竖向应力的持续增大,压缩模量的增加速度逐渐减小;掺砾比例和压实度均对土料压缩模量有较为明显的影响,随着掺砾比例和压实度的增加,压缩模量基本呈现随之提高的变化规律,但也发现过高的掺砾比例将会因砾石受到竖向应力产生颗粒破碎而使压缩模量降低;掺砾土料的孔隙比随竖向应力的增大而减小,低应力条件下孔隙比减小的速率较快,高应力条件下孔隙比减小速率下降并趋于稳定;结合掺砾后压缩模量的变化规律,对坝体不同高度处心墙掺砾比例的优化调整进行了探讨。     

糯扎渡高心墙堆石坝的抗震措施研究

本文在广泛收集调研国内外强地震区已建心墙堆石坝抗震加固措施的基础上,通过有限元分析,研究采用上缓下陡坝坡抗震措施的效果,并用杆单元模拟堆石体中的加筋,探讨对坝顶一定范围进行坝体加筋抗震措施的可行性.根据动力有限元分析计算的坝体加速度分布、坝体永久位移结果,总结糯扎渡坝体动力反应的规律,评价糯扎渡坝坡的抗震安全性.     

水库大坝地基地震液化特性及动力有限元分析

为了考虑尔王庄水库大坝地基地碰液化及动力特性，首先通过室内动三轴试验研究粉土、粉砂在动荷载作用下的孔压累积特性。提出了选择双幅应变达到5％作为土样液化的标准；然后采用现场标贯试验和室内动三轴试验对水库坝基中的粉土、粉砂层进行了液化判别，并对判别结果进行了对比分析；同时在液化判别的基础上利用有效应力动力分析方法对坝基土体进行了考虑渗流和不考虑渗流的地震液化的非线性动力有限元分析，并将液化的判别结果与现场标贯试验、室内动三轴试验的判别结果进行对比，从中得出一些有益的结论可供类似工程参考。     

土石坝沥青混凝土心墙水力劈裂研究

结合Finstertal坝的运行资料和室内三轴试验结果,分析了沥青混凝土心墙在蓄水运行过程中存在产生水力劈裂的前提条件,主要包括:沥青混凝土的剪胀性以及渗透系数对孔隙率、骨料级配的依赖性;对沥青混凝土进行了室内水力劈裂试验,并对试验资料进行数值计算的结果表明,试件在受拉时形成的局部微小裂缝的诱导下发生了水力劈裂;结论对高沥青混凝土心墙堆石坝建设具有一定的指导意义。     

慢速加载对两河口堆石料侧限压缩变形的影响

堆石料变形具有时间相关性。本文采用两河口特高砾石土心墙堆石坝的坝壳风干板岩堆石料开展不同应力加载速率下的大型侧限压缩试验,以及侧限压缩后卸载再加载试验、蠕变变形试验。对于侧限压缩试验,中低应力下,应力速率越高、变形增量越大、模量越小;高应力下,应力变形过程受应力速率的影响减小,规律反之,即应力速率越高、变形增量越小、模量越高。对应加载全过程,堆石料变形量总体随应力速率提高而增大。侧限压缩后卸载和再加载过程中形成滞回曲线,每次卸载-再加载中有一定的变形累积,每次变形累积增量随卸载-再加载次数逐渐减小,且各次卸载-再加载过程中的平均回弹/再压缩指数随卸载-再加载次数逐渐减小。一般地,应力速率越高,卸载和再加载变形量均更小。同时,应力速率越高,卸载-再加载循环中的变形累积增量越小、收敛也越快。以一定应力速率加载到特定荷载后的蠕变速率与蠕变时间在双对数坐标中近似为线性关系。初始蠕变速率随应力和应力速率增大而增大,而蠕变速率衰减速度随应力和应力速率增大而减小。     

土石坝掺砾心墙料的击实特性研究北大核心CSCD

心墙土料的击实特性能够反映实际工程建设时的压实效果。本文选择一种风积土料和花岗岩砾石料,开展不同含水率、不同掺砾比例及不同击实功等条件下的击实特性试验研究,探索掺砾土料击实干密度与含水率、掺砾比例及击实功之间的关系。试验结果表明:随着含水率的增加,掺砾土料的击实曲线呈先增后减的抛物线型关系;随掺砾含量增大,重型击实功条件下掺砾土料的击实干密度呈现先增后减的变化规律;随掺砾含量增大,轻型击实功条件下掺砾土料的击实干密度近似成比例线性增加;对相同掺砾比例的掺砾土料,随击实功能的增大,其击实干密度逐渐增大,并最终趋于收敛。     

基于广义塑性模型的高面板堆石坝静、动力分析

考虑筑坝砂砾料的压力相关性,对广义塑性模型的弹性模量、加载塑性模量和卸载塑性模量进行了修改,并根据筑坝砂砾料静、动力试验确定了修改后的模型参数。采用修改后的广义塑性模型,进行了200m级砂砾石面板坝的有限元静、动力反应分析。计算结果表明：采用修改的广义塑性模型,可以直接得到坝体在地震荷载作用下发生的永久变形;弹塑性分析得到的大坝静力变形、动力反应和地震永久变形规律合理;合理考虑压力相关的广义塑性模型用于高面板坝静、动力有限元分析是可行的。     

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。     

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。     

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%。