土石坝湿化变形及反滤料液化可能性研究

发布时间：2017-05-09 08:03

  本文关键词：土石坝湿化变形及反滤料液化可能性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：土石坝因工程性能良好、适应性强以及抗震性能优越等诸多优点而被广泛采用。目前,我国西南地区拟建和规划中的高坝中主要是高土石坝,并且坝体最大高度达到300m级。然而,工程实践表明,土石坝在竣工后水库初次蓄水过程中上游坝壳往往发生较大的湿化沉陷,并伴随着坝顶及上、下游坝坡出现较多的裂缝。上述情况的发生轻则仅对坝体造成很小的损害,重则导致坝坡失稳或心墙开裂发生渗透破坏,甚至导致溃坝。同时西南地区地震频繁、烈度高,并且颗粒很细的反滤料对土质心墙的渗透保护至关重要。但是反滤料为了减弱心墙的拱效应不能填筑太密实,同时为了能够滤土排水又不能太疏松。因此,高土石坝满蓄时反滤料在地震作用下的液化可能性对于心墙的影响也关系到大坝的安全。国内外学者对湿化变形的试验和数值分析开展了相关的研究工作,已有的湿化模型考虑的因素不一致,并且数值分析中材料的本构模型则以邓肯张模型为主。然而土石坝蓄水过程的应力路径复杂,邓肯-张模型难以反映筑坝料在上述复杂应力路径下的变形特性。此外,关于反滤料的液化分析研究不多见,且大部分分析主要采用了总应力的方法,难以合理评价其液化可能性。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,开展了以下工作：(1)对新疆地区广泛使用的西域砾岩筑坝砂砾料开展了一系列大型三轴剪切试验和湿化变形试验,分析了西域砾岩砂砾料湿化变形的主要影响因素,提出了一个基于单线法的考虑湿胀的双曲线湿化模型,并验证了该模型的合理性和适用性。(2)采用广义塑性模型和本文提出的湿化模型对某沥青混凝土心墙坝进行了蓄水湿化变形的数值分析,分析了湿化对大坝应力和变形的影响,并与国外同类大坝实测结果进行了比较,结果表明联合采用广义塑性模型和湿化模型可以很好地模拟筑坝材料的湿化效应。(3)对某掺砾粘土高心墙坝的筑坝主堆石料、反滤料开展了一系列大型和中型试验,标定了筑坝材料的广义塑性模型参数。并采用基于广义塑性模型的弹塑性有效应力动力方法对大坝地震时反滤料作用下的液化可能性进行了数值模拟,分析了反滤料的孔压和孔压比分布规律,讨论了液化危险区域。
【关键词】：湿化变形 液化 三轴试验 粗粒料 广义塑性模型 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
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 研究背景及意义9-11
• 1.2 研究现状11-15
• 1.2.1 反滤料研究概况11-13
• 1.2.2 堆石料湿化研究概况13-15
• 1.3 本文研究的主要内容15-17
• 1.3.1 研究目的15
• 1.3.2 本文主要研究工作15-17
• 2 堆石料本构模型及试验方案17-28
• 2.1 堆石料本构模型17-22
• 2.1.1 广义塑性模型及参数确定17-20
• 2.1.2 邓肯-张EB模型及参数确定20-22
• 2.2 试验方案22-27
• 2.2.1 试验目的22
• 2.2.2 试验设备22-25
• 2.2.3 试验土料25
• 2.2.4 试验方案及试验方法25-27
• 2.3 小结27-28
• 3 堆石料湿化变形特性试验研究28-42
• 3.1 引言28-29
• 3.2 西域砾岩砂砾料大型三轴湿化试验29-39
• 3.2.1 固结排水/排气试验结果29-31
• 3.2.2 湿化试验结果31-36
• 3.2.3 单、双线法对比36-39
• 3.3 湿化模型39-41
• 3.3.1 湿化体积应变39
• 3.3.2 湿化剪应变39-40
• 3.3.3 模型验证及参数40-41
• 3.4 小结41-42
• 4 沥青混凝土心墙坝湿化变形数值分析42-58
• 4.1 引言42-44
• 4.2 计算模型及参数44-47
• 4.2.1 湿化变形计算及有限元模型44
• 4.2.2 堆石料计算参数44-47
• 4.3 湿化变形结果分析47-54
• 4.3.1 坝体位移47-51
• 4.3.2 坝体应力51-54
• 4.4 湿化参数对湿化变形的影响54-57
• 4.5 小结57-58
• 5 高心墙坝反滤料地震液化可能性分析58-71
• 5.1 引言58
• 5.2 土体液化可能性分析58-60
• 5.2.1 总应力法58-59
• 5.2.2 有效应力法59-60
• 5.3 工程实例分析60-70
• 5.3.1 工程概况60-62
• 5.3.2 有限元网格剖分62
• 5.3.3 本构模型及参数62-66
• 5.3.4 地震动输入66-67
• 5.3.5 数值结果与分析67-70
• 5.4 小结70-71
• 6 结论与展望71-73
• 6.1 结论71-72
• 6.2 展望72-73
• 参考文献73-77
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况77-78
• 致谢78-79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 顾淦臣;土石坝安全问题述评(续)[J];大坝与安全;1996年02期

2 刘杰;土石坝裂缝的防止与渗流控制[J];水利水电技术;1991年03期

3 舒世馨;;反滤层设计理论及应用[J];华水科技情报;1985年04期

4 司洪洋;;几种粗颗粒土的剪胀性质[J];水利水运科学研究;1986年02期

5 李万红;土石坝地震变形和滑坡及液化非线性分析[J];水利学报;1996年08期

6 李广信;堆石料的湿化试验和数学模型[J];岩土工程学报;1990年05期

7 张宗亮;贾延安;张丙印;;复杂应力路径下堆石体本构模型比较验证[J];岩土力学;2008年05期

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本文编号：352112