K0固结条件下土石坝坝基砂卵砾石料强度与变形分析

选取级配相同的双江口土石坝、长河坝土石坝坝基覆盖层砂卵砾石料,分别进行4种不同围压下的静止土侧压力系数K0固结排水剪切大型三轴试验,分析了K0条件下砂卵砾石料的强度与变形特性。结果表明,K0条件下的砂卵砾石料在低围压下表现出较强的剪胀特性;不同围压下,砂卵砾石料的峰值强度与围压之间近似呈线性关系;两种砂卵砾石料的初始弹性模量Ei、初始泊松比νi与围压之间均存在良好的幂函数关系。结果为土石坝坝基覆盖层砂卵砾石料的强度与变形特性研究提供了参考。     

粗粒土与混凝土接触面特性单剪试验研究

采用大型单剪仪进行粗粒土与混凝土接触面在膨润土以及混合土(膨润土中掺入水泥)泥皮条件下的剪切试验。通过对不同水泥浆含量的混合土泥皮接触面进行试验,揭示不同泥皮条件下接触面的力学特性。结果表明,与无泥皮或膨润土泥皮时不同,存在混合土泥皮时,剪应力与剪应变关系曲线存在明显软化段,峰值强度的位置与水泥含量以及法向应力大小有关。水泥含量越大其相应的强度越大,水泥含量由10%提高到40%时,其相应的内摩擦角提高约3.2倍,水泥含量为40%时,其强度达到无泥皮时的84%。剪切破坏时,在同一高度处,法向应力越大,切向位移也越大;同样的法向应力及高度处,切向位移随水泥含量的提高而增大。无泥皮、低法向应力下,试样出现明显的剪胀现象,而泥皮条件下试样均表现为剪缩。试样的有效高度对粗粒料的强度及变形有一定的影响,最大粒径为20mm时,高度分别为100与30mm的试样相比,其内摩擦角及水平位移偏差分别为3%和6%左右。与最大粒径为60mm试样相比,最大粒径20mm试样的内摩擦角要小1.9°,减幅4.8%。     

松粉砂地基地震后堤坝稳定性分析

本文在试验研究松砂静动力孔压上升曲线、不排水剪切过程中应力应变软化曲线和稳态强度等的基础上，基于地震结束后应力、孔压重分布的思想，采用有效应力有限元法，对某一堤坝及坝基进行了地震后液化区扩展及整体稳定性分析，表明本文所建议方法的可行性，揭示了进行地震后液化分析和安全性评价的重要性。     

垃圾土变形特性及防渗膜受力的试验研究

垃圾填埋场中垃圾土的降解是垃圾填埋场沉降的主要原因,而垃圾填埋场的沉降对HPDE衬垫膜的受力和工作状态有显著的影响,HPDE衬垫膜的设计需要考虑垃圾填埋场沉降的作用,文章通过垃圾土中有机物的降解试验和垃圾土柱沉降试验,推求了考虑垃圾土压缩和降解的变形计算方法,进行了垃圾填埋场的离心模型试验,探讨了垃圾填埋场中垃圾体的变形分布规律和衬垫膜的受力特征,对衬垫膜的设计计算方法进行了研究.     

粗粒土静止侧压力系数估算方法研究

静止侧压力系数K_0是土体基本的力学参数,进行粗颗粒土K_0系数的研究对土石坝及填方工程有重要的理论意义和应用价值。目前,适用于粗粒土K_0试验仪器及方法较少,因此准确可靠的K_0估算公式在实际土石坝工程中具有较强的应用性。为得到可靠的粗粒土K_0估算公式,利用大型K_0测试仪以及大型三轴仪,对某砂卵砾石料和堆石料同时进行了系列K_0试验以及CD三轴试验。基于各土料K_0试验结果,验证了笔者之前提出的粗粒土K_0与竖向应力的关系式。在此式基础上,结合三轴试验结果,总结了一个根据有效内摩擦角φ′预测任意固结状态以及应力状态下粗粒土K_0值的估算公式。最后,利用K_0试验结果验证了本文估算公式的准确性及适用性。     

粗粒土的剪胀方程及广义塑性本构模型研究

以剑桥模型的剪胀方程为基础,引入曲线形态调节因式,提出了一个新的剪胀方程,并依此构建了一个适用于粗粒土的广义塑性模型。主要结论如下:(1)所提剪胀方程能够反映粗粒土剪胀比和应力比之间的非线性关系,且参数定义明确、确定方法简单,并通过试验验证了其对粗粒土的剪缩和剪胀特性的描述能力较好;(2)所构建的广义塑性本构模型参数为9个,并给出了通过室内常规试验确定参数的方法;(3)推导了该模型在一般应力状态下的刚度矩阵,并证明了其对粗粒料普通三轴CD试验具有良好的拟合效果,进一步地,利用三轴等p试验和两段等应力比试验验证了模型的适用性。     

粗粒土抗剪强度的缩尺效应规律试验研究

抗剪强度是评价土体稳定性的重要指标,研究缩尺效应对粗粒土抗剪强度的影响,对高土石坝工程土体强度估算有重要的理论意义和应用价值。根据前人的研究,颗粒最大粒径d_max和级配结构两部分变化是导致缩尺后试样存在缩尺效应的主要原因,其中级配结构可由级配面积S作为特征参数表示。通过改变试样的d_max和S,设计了24组不同级配试样,利用大型直剪仪对各组试样进行直剪试验,从而定量研究颗粒最大粒径和级配结构对粗粒土抗剪强度的影响规律。研究结果表明：粗粒土的抗剪强度指标黏聚力c和内摩擦角φ均表现出随着d_max增大而增大的规律,且c和φ均与d_max呈对数函数关系;黏聚力c和内摩擦角φ随着S的减小而增大,到达某一特定值后呈略微减小的趋势,并根据相应试验数据分别建立c和φ与S的关系式。最后,基于试验结果建立了考虑缩尺效应的粗粒土抗剪强度的预测模型,并用相关文献试验数据验证了该模型对不同类型粗粒土的适用性。     

基于两种本构模型的堆石坝应力变形比较研究

采用邓肯E-B模型与椭圆-抛物双屈服面模型对两岔河心墙堆石坝进行有限元应力变形分析,比较两种本构模型在正常高水位的满蓄期计算得到的坝体应力应变差异。结果表明:(1)两种模型计算的坝体沉降较为接近,邓肯E-B模型计算最大沉降稍小;邓肯E-B模型计算的顺河向水平位移与双屈服面模型相比,上游位移与下游位移均偏大。(2)受心墙拱效应影响,无论邓肯E-B模型还是双屈服面模型,心墙内的主应力均比过渡层小,小主应力均为正,心墙内均未出现拉应力。相比于双屈服面模型,邓肯E-B模型计算的心墙应力受心墙拱效应更为明显。(3)满蓄期防渗墙小主应力在左右岸角部出现拉应力,两种模型计算的拉应力区分布规律基本一致,但双屈服面模型计算的拉应力的值及变化梯度均大于邓肯E-B模型。     

Strength and deformation behaviour of coarse-grained soil by true triaxial tests

In order to investigate the influence of intermediate principal stress on the stress-strain and strength behaviour of a coarse-grained soil, a series of true triaxial tests were performed. The tests were conducted in a recently developed true triaxial apparatus with constant minor principal stress σ ₃ and constant value of intermediate principal stress ratio b=(σ ₂−σ ₃)/(σ ₁−σ ₃) (σ ₁ is the vertical stress, and σ ₂ is the horizontal stress). It is found that the intermediate principal strain, ɛ ₂, increases from negative to positive value with the increase of parameter b from zero to unity under a constant minor principal stress. The minor principal strain, ɛ ₃, is always negative. This implies that the specimen exhibits an evident anisotropy. The relationship between b and friction angle obtained from the tests is different from that predicted by LADE-DUNCAN and MATSUOKA-NAKAI criteria. Based on the test results, an empirical equation of g(b) that is the shape function of the failure surface on π-plane was presented. The proposed equation is verified to be reasonable by comparing the predicted results using the equation with true triaxial test results of soils, such as coarse-grained soils in this study, sands and gravels in other studies.     

软土次固结变形特性试验研究

在侧限高压固结仪上,对3种软土进行了不同固结压力、不同加荷比下的一维固结试验。试验结果表明：保持加荷比为1进行加荷时,次固结系数随固结压力的增大呈先增大后减小的趋势;加荷比定量,次固结系数较小;加荷比对主、次固结界限的划分有影响;次固结系数与压缩指数的比值,在减小加荷比加载时有所减小。在对试验数据进行分析的基础上,提出一个次固结系数与固结压力的函数关系,可由已知数据推求其他荷载下的次固结系数,并采用其他学者的试验结果对该函数关系进行了验证。