弱震情况下高土石坝坝料动力参数反演分析

通过传递函数结合黏弹性人工边界模型实现了三维河谷地形下地震动的输入问题,不仅考虑了坝基相互作用和地基辐射阻尼的影响,而且较好地考虑了河谷地形的影响,保证了大坝动力计算的地震动输入的合理性。然后利用多输出支持向量机代替有限元计算,需要的样本数量相对较小,并且避免了传统单一支持向量机容易忽略监测数据间的相关性的问题,精度满足计算的要求,最后利用粒子群优化算法对反演参数进行优化选择。对糯扎渡心墙堆石坝动力参数的反演结果表明,测点加速度与实测值吻合较好。说明提出的方法是可行的,适用于弱震情况,可以为缺乏强震或震害资料的坝体动参数反演提供依据。最大动剪切模量系数C值与三轴试验方法和缩尺效应等有关,反演得到的堆石料最大剪切模量系数C值比室内动三轴试验值偏大,可以为室内试验值修正提供参考;并且由于受到上游蓄水的原因,反演得到上游堆石料最大动剪模量系数C值又比下游堆石料小40%左右,工程应用时室内试验值建议予以适当的修正。     

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。     

An improved hypoplastic constitutive model of rockfill considering effect of stress path

An incrementally nonlinear hypoplastic constitutive model was introduced, which was developed without recourse to the concepts in elastoplasticity theory such as yield surface, plastic potential and the decomposition of the deformation into elastic and plastic parts. Triaxial drained tests on rockfill were conducted on a large scale triaxial apparatus under two types of stress paths, which were the stress paths of constant stress ratio and the complex stress paths with transitional features. Motivated by the effect of stress path, the Gudehus-Bauer hypoplastic model was improved by considering the parameter variations with different ratios of stress increment. Fitting parameter α presents a piecewise linear relationship with cosine of the slope angle θ determined by instantaneous stress path. The improved hypoplastic model can present peak stress increasing and volumetric strain changing from dilatancy to contractancy with the increase of transitional confining pressure σ _3t and the decrease of slope angle θ of stress path. Compared with the test data, it is shown that the model is capable of fully considering the effect of stress path on rockfill.     

糯扎渡心墙堆石坝防渗土料的设计、研究与实践

糯扎渡水电站心墙堆石坝最大坝高261.5 m,心墙防渗料采用天然土料掺入人工级配碎石的掺砾土料。为解决超高心墙堆石坝防渗料的技术难题,在糯扎渡工程设计与实践中针对土料进行了料源勘察、土料特性试验、现场工艺试验、填筑压实质量控制以及安全监测与反馈分析等方面的综合研究,简要介绍了以上几方面所取得的科研设计成果。     

反滤料级配设计的思考

反滤料的级配设计是土石坝设计的核心问题之一。反滤料设计除了要满足规范中滤土、排水、保护被保护土裂后自愈的要求外,还应能适应较大剪切变形,起到变形过渡的作用。 将土料分为“骨架粗料”和“填充细料”两部分,并用此模糊概念,将《碾压式土石坝设计规范》的 反滤料 设计观念具体化：①探讨了含有大于 5 mm 颗粒的防渗混合土的宏观概念,指出其细粒组含量 η 0.075 与大于 5 mm 颗粒的含量 P 5 是一对“因土而异”的特征值,可沿用美国垦务局的反滤准则中对被保护基土的四个分类及各类的反滤关系,但得到的反滤料的 D 15 应视为反滤料“填充细料”的 D 15 ;②从刘杰对渗透变形的分类研究中,可引伸出 反滤料的 “骨架粗料”和“填充细料” 的 分界粒径 d f 和“填充细料”的临界含量 η f ,并将反滤料的设计依据归结为九项条件;③通过实例,详细地解说了反滤料的实用设计方法。     

堆石料等应力比路径三模量增量非线性模型

已有研究表明,土石坝内堆石料在填筑期的应力路径可近似为等应力比的路径。根据等应力比三轴排水剪切试验,介绍了一个三模量增量非线性模型,即模型除给出堆石体积模量K和剪切模量G的表达式外,对剪应力产生的体变和平均主应力产生的剪切应变也采用了交叉模量J表达。采用粒子群优化算法通过全量本构关系曲线确定增量模型参数。通过对试验数据的拟合发现,三模量模型可以较好地反映堆石料的应力与变形特性。     

复杂应力路径下邓肯-张EB模型适用性研究

目前国内研究堆石体应力-应变关系特性主要是在常规三轴试验的基础上,对复杂应力路径上堆石体本构模型的验证工作尚不充分。但坝体在填筑期和蓄水期有着明显的应力路径相关性。利用堆石料常规和复杂应力路径大型三轴试验成果,对国内常用的堆石体本构模型——邓肯-张EB模型进行了验证。结果表明,邓肯-张EB模型对常规三轴试验适应性比较好;对复杂应力路径常会夸大堆石体的体积压缩变形,其加卸载准则无法正确判别一些复杂应力路径的加卸载状况。