观音岩混合坝插入式接头抗震性能研究

观音岩水电站混合坝插入式接头高达71m,在地震作用下易出现相对沉降和张拉开裂,是坝体结构的薄弱部位。采用有厚度Goodman单元模拟插入式接头中土石坝与混凝土坝的接触面,分别对直角式接头和圆弧式接头两种接头方案进行了三维有限元动力时程分析和震后永久变形分析。接触面的动力分析结果表明,在设计地震场地谱人工波作用下,直角式接头的抗震性能要优于圆弧式接头,相关研究结论可供工程设计人员参考。     

堆石料剪切过程中的颗粒破碎研究

颗粒破碎直接改变堆石料本身结构,影响土体的剪胀、内摩擦角、峰值强度、渗透系数和流变变形。但是,目前对于堆石料在剪切过程中的破碎规律尚不明确。通过室内固结排水三轴试验,研究了古水面板坝玄武岩堆石料在制样、固结和剪切过程中的颗粒破碎规律。研究结果表明:堆石料在制样过程中会产生较为显著的颗粒破碎现象;在等向固结过程几乎不产生颗粒破碎。低围压下,颗粒间的翻越和滑移受围压约束较弱,剪切过程中的颗粒破碎不明显。髙围压下,颗粒间的翻越和滑移受到限制,颗粒间的咬合力显著提高,随着剪切应变的增大,土体颗粒不断发生破碎。在颗粒破碎过程中,大粒径颗粒首先破碎,破碎的颗粒从大粒径逐渐向小粒径扩展。粒径在0.5 mm以下颗粒的含量始终随剪应变的增大而增多,且增长幅度随着围压的增大而增大。土体颗粒破碎同时受围压和剪切变形的影响,相同围压下剪切过程中的相对破碎参量Br和剪应变之间的关系可采用双曲线公式描述。     

高心墙堆石坝地震永久变形特性分析

针对坝体地震永久变形是控制高土石坝工程安全的重要因素之一,以200 m高的心墙堆石坝为例,采用中国水利水电科学研究院通过试验得到的堆石料、心墙料的动应力—残余应变关系,基于三维有限元静动力分析,利用等效节点力法讨论了地震永久变形在不同动参数、峰值加速度和反应谱作用下的变形特性与分布规律.结果表明,在单—参数变化下,顺河向、竖向、坝轴向的永久变形等值线分布图基本保持不变,竖向最大永久变形发生在坝项附近,坝顶1/3～1/2坝高区域内变化较为明显,峰值加速度、坝料模量衰减曲线和阻尼增长曲线的选取对结果影响较大.     

红石岩堰塞坝力学参数随机场模拟研究

空间变异性是天然土体固有的一种属性,现场试验结果表明鲁甸地震形成的红石岩堰塞坝新堆积体具有明显的空间变异性,传统均值材料数值模型无法准确描述这种变异性。采用空间随机场理论根据现场勘测试验数据和室内三轴试验参数构建了红石岩堰塞坝的随机场模型,对该堆积体岩土力学相关参数进行了随机模拟。研究结果表明：红石岩新堆积体的邓肯-张E-B模型参数K、n、Kb和m服从对数正态分布;新堆积体随机场的竖向相关距离为2.84 m,水平相关距离为33.94 m;新模型能较好地模拟堆积体参数的空间变异性。     

鲤鱼潭大坝坝料动力参数反演

采用现行的室内外试验方法确定的土石料动力参数是否符合实际是人们关心的问题之一。提出了一种基于坝体加速度峰值和反应谱的土石坝坝料动力参数反演方法。利用鲤鱼潭大坝在集集地震中的加速度响应信息,反演了坝料的动力参数。结果表明,该方法是可行的,计算精度可满足实际工程要求。研究表明室内动三轴试验得到的坝料最大动剪模量系数K的值偏小,应予以修正。     

堆石料的动力残余应变模型

基于国内多座土石坝筑坝材料的动力试验成果,研究了堆石料的动力残余变形特性。分析了沈珠江及其改进模型、朱晟模型和水科院模型的差异及存在的问题。在此基础上,建立了以围压和动应力为自变量,并考虑应力水平影响的堆石料残余应变模型。分析比较发现,提出的新模型能够较好地吻合试验结果。     

颗粒破碎对粗粒料力学特性的影响研究

易破碎是粗粒料显著的特点,颗粒破碎对粗粒料的抗剪强度、内摩擦角、剪胀以及渗透系数均会产生影响。通过室内大型三轴试验,对粗粒料的颗粒破碎以及应力进行了分析,建立了破碎耗能与塑性功之间的关系式,并将其引入土体受力变形过程中的能量方程,采用相关联流动法则推导出了粗粒土的屈服函数,并绘制出在不同围压下经颗粒破碎修正的屈服面。     

基于单粒压缩试验的堆石料破碎特性研究

堆石料的颗粒破碎是影响其强度及变形的主要因素,但堆石料在受力过程中的颗粒破碎规律仍不明确,缺乏准确判断堆石料颗粒破碎的标准。单粒压缩试验是研究堆石料破碎特性的重要手段,通过可视化单粒压缩试验对920组不同粒径玄武岩堆石料颗粒的破碎过程进行了研究。试验结果表明：玄武岩堆石料单粒压缩破碎的过程大致可分为4个阶段,破碎模式可分为3种类型,破碎程度随粒径的减小而增大;同一粒组的堆石料单粒强度较好地服从 Weibull模型,随着试验样本量的增加,峰值应力分布逐步趋向正态分布;破碎颗粒的级配分布与破碎模式相关,多应力峰值破碎颗粒的碎后粒径级配曲线服从分形分布。     

风化模型在粗粒土颗粒破碎研究中的应用

对古水面板堆石坝玄武岩筑坝粗粒土堆石料进行了颗粒破碎试验。依据试验前后试样的颗粒级配曲线,研究了风化模型参数与颗粒破碎之间的关系。研究结果表明,风化模型能够很好地拟合试验前后土体的颗粒级配曲线,对于大粒径颗粒（大于5 mm）的级配拟合效果远优于分形几何模型;风化模型参数本质上反映了土体颗粒级配曲线与土体最大颗粒粒径线围成面积的大小及其分布状态;相对破碎参量Br是风化模型参数的函数,可以直接通过试验前后土体颗粒级配曲线的风化模型参数求出。     

土颗粒破碎耗能对罗维剪胀模型的修正

采用Hardin建议的公式来度量颗粒破碎及其耗能。根据罗维最小能比原理,推导得到破碎修正的屈服函数微分方程。对围压300kPa时,进行了微分方程的数值积分,得到了屈服面图形。与原始罗维剪胀模型相比,经过颗粒破碎修正的罗维剪胀模型具有低剪胀性等明显优点。