渗流场中孔隙水压力对混凝土变形影响的机理分析
发布时间：2020-12-04 01:27
目前我国已建成一批特高混凝土坝并已完成蓄水。在进入初期的运行过程中,对监测资料的分析时发现,蓄水完成后水位的改变对坝体变形的影响较大,但是利用传统数值分析方法反演得到的结果与监测结果并不一致。经过分析发现出现上述问题的主要原因是传统的渗流荷载分析方法并不适用于大体积混凝土结构。针对上述问题,本文从渗流场中孔隙介质体的应力应变关系式出发,结合混凝土结构的细观孔隙特征和孔隙水压力的形成过程,探索孔隙水压力对混凝土结构变形影响的机理,从而确定混凝土的有效孔隙水压力系数取值规律。进一步引入有效孔隙水压力系数值,利用孔隙水压力初应变法分析渗流场中混凝土的变形规律,为数值反演水文地质条件改变时引起混凝土结构变形的分析提供一种合理数值分析方法。具体内容为:(1)通过分析渗流场中孔隙结构体的应力应变关系式,确定孔隙水压力对结构体变形的影响程度可通过有效孔隙水压力系数表征。并且验证得到有效孔隙水压力系数的取值为1减去宏观体积模量与基质体积模量的比值。基于上述结果结合理论分析、数值试验、室内试验分析了孔隙率、孔隙形状与有效孔隙水压力系数值的关系曲线。(2)将有效孔隙水压力系数和孔隙水压力相结合作为初应变引...
【文章来源】：中国水利水电科学研究院北京市
【文章页数】：146 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－２有效应力原理??公式（１）中有效孔隙水压力系数的取值对于孔隙结构体应力状态和变形的计算非常??
?量的微观孔隙及裂缝。固体介质体中包含着各种大小及形状的孔隙，孔与孔间会有微裂??缝连通［１４８］，如图２－２所示。在不同的扫描尺度下，均可以看到有孔隙和裂缝存在，形状??各异，在部分孔洞的周围存在较多微小孔或者裂隙，这些尺寸较小的微孔及裂缝对混凝??土的影响比较大，同时也影响水压力的传递，因此就会影响到孔隙水压力的大小及形成??过程。??图２－２混凝土的微观结构扫描??根据上述描述可知，混凝土中孔隙分布及形状均具有随机性。己有研究表明混凝土??中的孔隙率、孔隙形状及孔隙分布均影响户的取值。混凝土的孔隙率通常为〇．１〇左右，??并且其孔隙均匀的分布于混凝土内部，可以认为孔隙间距对有效孔隙水压力系数的影响??较小，因此可以只考虑孔隙率、孔隙形状对Ｐ的影响［５４＇５６’６５－６７１，所涉及到的理论依据将??在下文中详细阐述。??针对混凝土结构体的有效孔隙水压力系数求解，需要非常重视的一个问题是：混凝??土在形成以后
??＼?Ｉ?ａ－??图３－４不同孔隙率的孔隙结构（孔隙率分别为０．?０４８和０．?１８）??为验证理论公式的适用性及合理性，本文以方形孔隙及圆形孔隙为例，说明＃值与??孔隙之间的关系，其中利用方形孔隙时，ｍ值取为１／６。将各参数依次代入公式中即可??得到只有孔隙率与＃值的关系式，同时应用数值试验法求出不同孔隙率下的Ａ值。本文??通过将不同孔隙率下的数值试验结果、方形孔隙理论公式的计算结果［１５５］、实验数据［３（）］??和Ｇａｒｂｏｃｚｉｄｅ数值模拟数据［？＇圆形孔隙理论公式（３－１１）的计算结果绘成如图３－５所示：??１００?？?？实验数据??＼?＋数值模拟??０．９０?－??方形孔隙公式??－Ｗ—Ｇａｒｂｏｃｚｉ?数值计算??〇＇８０?？圆形孔隙??愛。？??０．５０?■??０．４０?＿?Ｉ?Ｉ?Ｉ?－?Ｉ?Ｉ?Ｉ??０．００?０．０５?０．１０?０．１５?０．２０?０．２５?０．３０??孔隙率《??图３－５孔隙率与Ａ值的关系??首先分析公式可以看出，当孔隙率趋于１时，有效体积模量趋于零，但是实际上并??非如此，当孔隙率在不断增大时，有效体积的上述计算结果会与实际结果出现偏离。当??３５??
本文编号：2896788
【文章来源】：中国水利水电科学研究院北京市
【文章页数】：146 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－２有效应力原理??公式（１）中有效孔隙水压力系数的取值对于孔隙结构体应力状态和变形的计算非常??
?量的微观孔隙及裂缝。固体介质体中包含着各种大小及形状的孔隙，孔与孔间会有微裂??缝连通［１４８］，如图２－２所示。在不同的扫描尺度下，均可以看到有孔隙和裂缝存在，形状??各异，在部分孔洞的周围存在较多微小孔或者裂隙，这些尺寸较小的微孔及裂缝对混凝??土的影响比较大，同时也影响水压力的传递，因此就会影响到孔隙水压力的大小及形成??过程。??图２－２混凝土的微观结构扫描??根据上述描述可知，混凝土中孔隙分布及形状均具有随机性。己有研究表明混凝土??中的孔隙率、孔隙形状及孔隙分布均影响户的取值。混凝土的孔隙率通常为〇．１〇左右，??并且其孔隙均匀的分布于混凝土内部，可以认为孔隙间距对有效孔隙水压力系数的影响??较小，因此可以只考虑孔隙率、孔隙形状对Ｐ的影响［５４＇５６’６５－６７１，所涉及到的理论依据将??在下文中详细阐述。??针对混凝土结构体的有效孔隙水压力系数求解，需要非常重视的一个问题是：混凝??土在形成以后
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