雙江口心墻堆石壩寬級配礫石土的本構(gòu)特性研究及FEM分析.pdf

1、礫石土由礫石和土按一定的配合比,通過高噸位碾壓設(shè)備經(jīng)過反復(fù)碾壓而成,它是水利工程中廣泛使用的建筑材料。隨著西部大開發(fā)的推進(jìn),高土石壩建設(shè)越來越多,礫石土的力學(xué)性能研究也越來越受到關(guān)注。礫石土一般用于心墻堆石壩的心墻料,要求其具有一定的防滲性能和較高的抗變形能力。按這樣要求施工得到的礫石土一般密度很高,其本構(gòu)特性的研究需要借用超固結(jié)土的研究成果。
　　如何正確反映超固結(jié)土的變形與軟化特性,一直是人們研究的重點(diǎn)。眾多專家學(xué)者進(jìn)行了大量

2、的研究工作。其中有代表性的,如北京航空航天大學(xué)姚仰平教授等人提出的基于Hvorslev面反映當(dāng)前屈服面與參考屈服面的超固結(jié)土本構(gòu)模型;日本名古屋大學(xué) Asaoka教授等人將子加載面概念用于原始劍橋模型和修正劍橋模型,研究超固結(jié)土的變形和強(qiáng)度特性,獲得了很好效果;Nakai教授等人通過ijt應(yīng)力空間變換將SMP強(qiáng)度理論巧妙地融入到基于狀態(tài)面理論的彈塑性本構(gòu)模型中,在此基礎(chǔ)上再引入子加載面概念,發(fā)展了subloading ijt model

3、,并成功地用于超固結(jié)土的研究中。
　　本文基于大三軸試驗(yàn)成果,對礫石土的本構(gòu)特性進(jìn)行研究,主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下。
　　1、結(jié)合現(xiàn)有的雙江口心墻堆石壩粗粒料的室內(nèi)試驗(yàn)成果,研究寬級配礫石土的本構(gòu)特性。寬級配礫石土一般是按設(shè)計(jì)配合比及設(shè)計(jì)含水量進(jìn)行填筑,按規(guī)定的干密度或擊實(shí)功碾壓擊實(shí),填筑完成后處于非飽和狀態(tài);當(dāng)水庫開始蓄水,心墻起防滲作用,部分心墻將由非飽和狀態(tài)變?yōu)轱柡蜖顟B(tài),并產(chǎn)生變形。
　　2、根據(jù)三軸試驗(yàn)結(jié)果確定劍

4、橋模型及修正劍橋模型的材料參數(shù),并預(yù)測試驗(yàn)結(jié)果,由試驗(yàn)值及預(yù)測值對模型提出合理化建議。并采用考慮路徑相關(guān)性本構(gòu)模型重新預(yù)測試驗(yàn)結(jié)果,對比兩模型的異同點(diǎn)。
　　3、利用可以反映超固結(jié)土變形和強(qiáng)度特性的本構(gòu)模型研究粗粒土的變形及強(qiáng)度特性,確定本構(gòu)模型所用材料參數(shù),并對個(gè)別材料參數(shù)進(jìn)行了必要的修正。分別用不同的本構(gòu)模型預(yù)測了三軸試驗(yàn)結(jié)果,分析了本構(gòu)模型預(yù)測結(jié)果的合理性。
　　4、在上面研究工作的基礎(chǔ)上,對雙江口心墻堆石壩進(jìn)行了平面