土石坝粘土心墙固结及破坏影响因素试验研究

发布时间：2017-09-06 09:00

  本文关键词：土石坝粘土心墙固结及破坏影响因素试验研究

  更多相关文章： 土石坝 水力劈裂 非饱和土 固结 相对渗透系数 裂缝 反滤层

【摘要】：水力劈裂是土石坝工程中人们最为关注,同时也是最有争议的问题之一。土石坝的水力劈裂破坏往往会导致灾难性的后果。在此背景下,本文从心墙土体的固结变形入手,研究了土石坝心墙变形的影响因素;以达西定律和van Genuchten模型为理论依据,提出了一种非饱和土相对渗透系数的试验-数值分析联合测定法;设计了带裂隙粘土心墙材料的破坏机理试验,对防渗体水力劈裂试验进行了模拟,演示了其存在发生破坏的可能性。本文的成果主要有:(1)通过设计的单向固结试验,分析了荷载、排水条件等因素对非饱和重塑土固结变形的影响。随着荷载的增加,土样固结所需时间增加;相同荷载下,不能排水的土样沉降量明显小于可以自由排水的土样。土样质量达到稳定的时间长于土样固结的时间。非饱和土样孔隙水的散失受环境温度的影响较大,而受荷载的影响较小。(2)以广义达西定律和van Genuchten模型为理论依据,通过简单的蒸发试验和数值分析,获得非饱和状态下土壤的相对渗透系数。模拟结果和试验数据的对比分析表明,该方法得到的非饱和土相对渗透系数具有一定的的可靠性;方法将试验和数值模拟相结合,在有限元反分析模型参数方面具有一定的创新性;试验设备简单,造价低廉,在科研和生产中具有推广价值。(3)通过设计的带裂隙粘土心墙破坏机理试验,探究了多种因素对粘土心墙水力劈裂的影响。试验结果表明,粘土心墙内部初始缺陷的尺寸会对水力劈裂破坏产生重要影响。当初始缺陷尺寸较小时,其缝隙可能会闭合;而尺寸较大时,则可能会成为水流冲击的通道,继而导致防渗体失效而破坏;碎石子对土样能否发生水力劈裂破坏有很大的影响,在大部分情况中,在高水压的作用下土样中的土颗粒会从碎石子的缝隙中流出,使缺陷进一步扩展,并最终导致土样发生水力劈裂破坏,而另一些情况下,防渗体外侧的碎石反滤层可以起到很好的防渗作用;土样的孔隙比会影响其发生破坏所需水压力值的大小。
【关键词】：土石坝 水力劈裂 非饱和土 固结 相对渗透系数 裂缝 反滤层
【学位授予单位】：山东农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV641
【目录】：

• 中文摘要7-8
• 英文摘要8-10
• 1 绪论10-21
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 国内外研究现状11-19
• 1.2.1 水力劈裂试验研究11-14
• 1.2.2 水力劈裂理论研究14-16
• 1.2.3 水力劈裂数值计算方法研究16-19
• 1.3 研究目的和意义19-20
• 1.4 论文主要研究工作20-21
• 2 试验设备、土样来源及相关参数的测定21-23
• 2.1 试验所用主要设备和材料21
• 2.2 试验土样参数指标的测定21-23
• 2.2.1 土样的基本物理指标21
• 2.2.2 内摩擦角和粘聚力的测定21-23
• 3 非饱和土固结变形影响因素试验23-33
• 3.1 引言23-24
• 3.2 试验设计24
• 3.3 试验数据分析24-31
• 3.3.1 土样固结稳定物理参数比较分析24-26
• 3.3.2 不同荷载下土样固结稳定过程曲线分析26-28
• 3.3.3 不同荷载下土样固结稳定沉降量分析28
• 3.3.4 土样固结质量变化曲线分析研究28-29
• 3.3.5 土样固结沉降稳定与质量稳定比较分析29-30
• 3.3.6 不同荷载下土样饱和度变化曲线分析30-31
• 3.4 讨论31-32
• 3.5 小结32-33
• 4 非饱和土相对渗透系数的试验数值联合测定法33-47
• 4.1 引言33-34
• 4.2 理论依据34-35
• 4.3 试验部分35-37
• 4.4 数值模型的建立37-39
• 4.5 数值分析程序的编写39-40
• 4.6 数值模拟结果分析40-46
• 4.6.1 土样蒸发过程基质吸力分布及变化过程40-43
• 4.6.2 土样蒸发过程饱和度分布及变化过程43-44
• 4.6.3 试验数据的数值拟合44-45
• 4.6.4 非饱和土相对渗透系数的推算45-46
• 4.7 小结46-47
• 5 土石坝带裂隙粘土心墙的破坏机理试验47-57
• 5.1 引言47
• 5.2 带裂隙粘土心墙的破坏机理试验47-49
• 5.2.1 试验设备47-48
• 5.2.2 试验方案48-49
• 5.3 试验结果分析49-55
• 5.3.1 初始裂缝尺寸对土样水力破坏影响分析49-51
• 5.3.2 土样上部碎石子对水力劈裂破坏的影响51-53
• 5.3.3 土样破坏的水压峰值分析53-54
• 5.3.4 总体试验结果分析54-55
• 5.3.5 试验设备误差分析55
• 5.4 小结55-57
• 6 结论及展望57-59
• 6.1 结论57-58
• 6.2 展望58-59
• 7 参考文献59-65
• 8 致谢65-66
• 9 攻读硕士学位期间发表的论文66

【参考文献】

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1 吴丽君;蒋关鲁;李安洪;梁栋;;非饱和粉质粘土固结压缩特性及体变试验研究[J];现代地质;2009年03期

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本文编号：802183