掺砾粘土静动力特性研究

发布时间：2017-04-04 15:24

  本文关键词：掺砾粘土静动力特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：心墙堆石坝是工程中应用最为广泛的一种土石坝坝型。心墙堆石坝一般采用渗透系数小的粘土作为防渗心墙材料,但是单一粘土有着强度低、压缩变形大、不适于机械化施工等缺陷,制约了粘土心墙坝向300m级发展。掺砾粘土既具有粘土的防渗透功能,同时又具备了砾石抗剪强度高、压缩变形小、和坝壳变形协调一致等优点,因此作为心墙材料已经在前苏联的罗贡坝、中国的糯扎渡等高心墙堆石坝中得到了广泛的应用。目前对于掺砾粘土的压实性、渗透性等特性已经有了比较深入的研究,但是对于其静力、动力特性的研究较少,对于数值模拟中的模型适用性研究也较少。本文在国家自然科学基金项目(51279025,51379028)、国家自然科学基金重大研究计划集成项目(91215301)和新世纪优秀人才支持计划资助(NCET-12-0083)的支持下,结合我国某在建300m级心墙堆石坝,开展了以下工作：(1)利用静力三轴仪和动力三轴仪进行了掺砾粘土的固结排水剪切试验、固结排水反复加卸载剪切试验、非饱和试样的固结排气剪切试验、动模量阻尼试验以及永久变形试验,研究了掺砾粘土的静、动力特性。(2)研究了邓肯-张E-B模型和广义塑性模型对掺砾粘土应力～应变关系的适应性,并通过有限元比较了邓肯-张E-B模型和广义塑性模型模拟心墙堆石坝蓄水时的变形特性,根据不同模型计算的大坝沉降规律,分析了广义塑性模型的合理性。(3)分析了掺砾粘土的卸载模量参数规律,发现了邓肯-张E-B模型通常假定的卸载模量系数和指数是不合理的,建议了适用于掺砾粘土的卸载模量参数与加载模量参数的关系。(4)针对掺砾粘土试验饱和、加压固结以及剪切过程中测量体变的困难,采用了外部液压设备测量试样体积的变化,避免了试样饱和度对体变的影响,并大大提高了试验的效率；比较了这种方法与常规方法的体变测量结果差异,验证了本文采用的体变测量方法的精度；通过比较非饱和试样和饱和试样的广义塑性模型参数,论证了采用非饱和试样代替饱和试样的可行性。(5)采用有限元分析方法,比较了常规模型和广义塑性模型对大坝静、动力计算结果的影响,建议了掺砾粘土可以选用广义塑性模型作为其数值计算的本构模型。
【关键词】：掺砾粘土 三轴试验 广义塑性模型 高心墙堆石坝 数值分析
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV641.4;TV41
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-14
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 研究现状10-12
• 1.2.1 掺砾料研究现状10-11
• 1.2.2 本构模型研究现状11-12
• 1.3 本文研究的主要内容12-14
• 1.3.1 研究目的12-13
• 1.3.2 本文主要研究工作13-14
• 2 本构模型及掺砾三轴试验介绍14-29
• 2.1 引言14
• 2.2 本构模型介绍14-21
• 2.2.1 邓肯-张E-B模型14-16
• 2.2.2 等效线性模型16-18
• 2.2.3 沈珠江残余变形模型18
• 2.2.4 广义塑性模型18-21
• 2.3 掺砾三轴试验21-28
• 2.3.1 试验设备介绍21-23
• 2.3.2 试验方法研究23-25
• 2.3.3 试验概况25-28
• 2.4 小结28-29
• 3 掺砾粘土三轴试验研究29-44
• 3.1 试验结果整理29-38
• 3.1.1 常规固结排水剪切试验29-30
• 3.1.2 反复加卸载试验30-33
• 3.1.3 非饱和试样的三轴固结排水剪切试验33-35
• 3.1.4 动力试验35-36
• 3.1.5 永久变形试验36-38
• 3.2 模型模拟38-42
• 3.2.1 广义塑性模型常规三轴模拟38-41
• 3.2.2 广义塑性模型对于加卸载试验的模拟41
• 3.2.3 广义塑性模型对于非饱和试样试验模拟41-42
• 3.3 小结42-44
• 4 掺砾心墙坝静力数值分析44-61
• 4.1 引言44
• 4.2 工程概况44-46
• 4.3 静力计算对比46-53
• 4.4 卸载模量的敏感性53-57
• 4.5 非饱和参数与饱和参数数值计算对比57-59
• 4.6 小结59-61
• 5 掺砾心墙坝动力数值分析61-69
• 5.1 模型参数61-62
• 5.2 地震动输入62-63
• 5.3 计算结果分析63-68
• 5.3.1 心墙加速度峰值对比63-65
• 5.3.2 心墙永久变形对比65-68
• 5.4 小结68-69
• 6 结论与展望69-70
• 6.1 结论69
• 6.2 展望69-70
• 参考文献70-73
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况73-74
• 致谢74-75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 陈志波;朱俊高;刘汉龙;;宽级配砾质土应力路径试验研究[J];防灾减灾工程学报;2010年06期

2 朱俊高;龚选;周建方;金伟;殷建华;;不同剪切速率下掺砾料大三轴试验[J];河海大学学报(自然科学版);2014年01期

3 高莲士,汪召华,宋文晶;非线性解耦K-G模型在高面板堆石坝应力变形分析中的应用[J];水利学报;2001年10期

  本文关键词：掺砾粘土静动力特性研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：285748