堆石料流变试验的颗粒破碎研究

已有的研究成果表明堆石流变与颗粒破碎有关,但流变引起的净破碎率和流变之间的关系尚不明确。通过室内大型流变试验,分析了流变引起的颗粒破碎,发现破碎率与最终流变量之间存在线性函数关系,破碎率与轴压之间存在幂函数关系;轴向流变变形与时间之间的关系可以用对数函数表示,相应的流变参数与轴压之间呈良好的线性关系。     

堆石坝心墙内增设加固防渗墙的结构特性研究

某高心墙堆石坝的心墙发生渗漏后,设计人员考虑在心墙内沿坝轴线方向增设一道塑性混凝土防渗墙进行防渗加固。对加固后的坝体及防渗墙进行了三维有限元计算,分析实际加固施工和蓄水过程中坝体及防渗墙的应力应变特性以及墙体与相邻土料的变形协调情况。计算结果表明,水位变化使防渗墙产生顺河向水平挠度,是引起坝体及防渗墙变形的主要原因,但对坝体的应力影响不大;坝轴线中部的防渗墙是薄弱环节,设计时应加强其抗弯性能;防渗墙与相邻心墙土料的相对位移值在允许范围内。     

平均屈服加速度的Newmark滑块位移法

为了合理考虑坡底输入峰值地震动沿滑动体的弹性放大效应对滑动体屈服加速度和累计塑性滑移量的影响,采用蚁群复合形法结合常用的极限平衡分析法搜索潜在滑动体的位置,在Newmark"刚体滑块模型"基础上,采用滑动体的"平均屈服加速度"作为塑性滑移分析的屈服加速度,利用几种常用的刚体极限平衡分析法(LEM)推导诱发坡体失稳"平均屈服加速度"的解析表达式.算例分析表明,基于平均屈服加速度的Newmark滑移分析法的计算效率和计算精度均得以显著改善.     

堆石微裂缝扩展规律及其影响因素

根据岩石亚临界裂缝扩展理论,筑坝堆石料中微裂缝的扩展导致了堆石颗粒的破碎。借鉴Oldecop和Alonso等提出的关于堆石料长期变形特性微观机理,分析了堆石裂缝的扩展规律,探讨裂缝面上的应力、颗粒及所含裂缝的几何特征、相对湿度等因素对应力强度因子、裂缝扩展规律的影响。研究表明初始裂缝长度与颗粒半径之比α和裂缝面上应力σ^*_i是影响裂缝扩展的主要因素,初始裂缝越长、裂缝面上应力越大,裂缝扩展至颗粒破碎的时间越短;较大的相对湿度环境可加速裂缝扩展的进程,但影响有限;α和σ^*_i在一定变化范围内,从加载到裂缝扩展至颗粒破碎的时间可以从1 min到上百年,说明堆石的颗粒破碎是不断发生的动态过程。     

堆石料的湿化变形模型

堆石料的湿化变形严重影响心墙堆石坝初蓄水时的安全。通过分析堆石料单线法湿化试验数据发现,堆石料的湿化应力水平与湿化轴向应变成双曲线关系,但也有学者认为是指数函数关系,通过比较发现双曲线关系表述更佳。分析大量单线法试验数据发现,湿化过程中体积应变增量与轴向应变增量的比值保持不变。由此并根据非线性弹性理论,提出了一个堆石料的湿化本构模型,给出了湿化割线模量与湿化泊松比的表达式。与改进的沈珠江湿化模型比较,该湿化模型与试验数据拟合的更好。研究显示,采用传统Prandtl-Reuss流动法则计算得到的湿化应变在高湿化应力水平下偏小。     

等应力比路径下粗粒土湿化试验研究

采用古水面板坝玄武岩堆石料进行了等应力比路径下的粗粒土湿化试验。试验结果表明,在等应力比路径下的土体的湿化变形不仅受应力状态的影响还受加载应力路径的影响。在传统湿化变形公式中引入应力路径参量,并采用体积应力和参考应力水平描述应力状态对湿化变形的影响,建立了等应力比路径下的湿化变形公式。所建立的湿化变形公式能够很好地描述等应力比路径下的粗粒土湿化变形。     

堆石料动力变形特性试验研究

采用大型静动力简单剪切仪,对某面板堆石坝灰岩堆石料进行了动剪切模量阻尼比试验和动残余变形试验。试验资料表明,堆石料的模量阻尼特性采用修正等价黏弹性模型描述可取得较好效果。考虑到在围压和动应力比较高时,残余应变与振次的关系和半对数规律偏差较大,采用幂函数描述残余应变的发展,建立了以平均主应力、固结应力比和动剪应变为自变量的残余变形计算模型。通过拟合不同堆石料的试验结果,表明该模型具有较好的适用性。     

基于大变形理论的高土石坝坝坡稳定分析

在考虑筑坝材料弹塑性变形即材料非线性和强度折减技术的基础上,引入考虑几何非线性理论更新的拉格朗日方法,对拟建的糯扎渡高土石坝上下游坝坡进行了抗震稳定分析,并将求得的坝坡临界安全系数、塑性区的发展过程与采用小变形理论计算结果进行对比。计算结果表明:运用大变形理论计算坝坡临界安全系数比用小变形理论约增加3%。     

禁忌遗传算法在边坡稳定分析中的应用

在遗传算法的选择算子中引入了群体多样性保持策略,以避免遗传算法易出现的早熟收敛现象;同时在交叉、变异算子中采取禁忌搜索技术,构造了适于约束优化问题的两点直线禁忌寻优算子,以寻求新解从而形成一种禁忌遗传算法;利用禁忌遗传算法和遗传算法对两个非均质土坡的最小安全系数进行了搜索,结果证明禁忌遗传算法具有搜索效率高、寻优能力强等特点。