堆石料流變特性研究

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1、河海大學(xué)碩士學(xué)位論文堆石料流變特性研究姓名：周干武申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專業(yè)：巖土工程指導(dǎo)教師：盧廷浩20080601摘要摘要我國(guó)的高土石壩發(fā)展非常迅速，尤其是面板堆石壩以其突出的優(yōu)點(diǎn)備受重視，在建的湖北清江水布埡面板壩高達(dá)233m，是目前世界最高的面板壩。我國(guó)從“七五”到“九五"期間，結(jié)合西北口面板壩、天生橋一級(jí)面板壩、水布埡面板壩陸續(xù)開(kāi)展了一系列研究工作，在大壩填料特性、試驗(yàn)方法、數(shù)值分析技術(shù)、反分析方法、設(shè)計(jì)理論、施工技術(shù)等方面取得了大量研究成果。隨著研究的進(jìn)展和土石壩運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)與觀測(cè)資料的積

2、累，高土石壩的流變己成為壩工專家和工程師廣泛關(guān)注而亟待深入研究的問(wèn)題。堆石料是土石壩的主要填料，其流變特性是土石壩流變研究的關(guān)鍵，但目前國(guó)內(nèi)外對(duì)堆石料流變特性的研究并不多，在這方面尚有很多問(wèn)題需要探討。本文結(jié)合南京水利科學(xué)研究院巖土所承接的項(xiàng)目“壩料流變及濕化的心墻堆石壩應(yīng)力應(yīng)變有限元分析理論和方法研究”，在糯扎渡心墻堆石壩料的流變?cè)囼?yàn)成果的基礎(chǔ)上，研究堆石料的工程特性，研究堆石的流變機(jī)理，研究堆石料的流變量與時(shí)間的函數(shù)擬合關(guān)系，探討堆石體流變的物理機(jī)理和影響堆石流變變形的主要因素，建立一個(gè)高圍

3、壓條件下的流變量計(jì)算改進(jìn)模型。從糯扎渡心墻堆石壩料角礫巖、花崗巖、泥質(zhì)砂巖和心墻含礫土(摻礫35％)4種壩料在不同應(yīng)力狀態(tài)下的流變?cè)囼?yàn)，得到如下結(jié)論：(1)壩料流變與自身性質(zhì)有關(guān)，心墻土流變較堆石料大，顆粒強(qiáng)度低的堆石料流變較顆粒強(qiáng)度高的堆石料大，飽和堆石料的流變較風(fēng)干堆石料的流變大。就4種壩料而言，心墻土流變量較大，泥質(zhì)砂巖次之，花崗巖再次之，角礫巖最小。(2)最終體積流變與周圍壓力cr3和應(yīng)力水平S有關(guān)，在高圍壓下，最終體積流變與周圍壓力以和應(yīng)力水平為線性關(guān)系。最終剪切流變也與周圍壓力以和應(yīng)

4、力水平S有關(guān)，在高圍壓下，最終剪切流變與圍壓為線性關(guān)系，與應(yīng)力水平為雙曲線關(guān)系。(3)高圍壓下，流變與時(shí)間選用衰減曲線指數(shù)函數(shù)更合適。(4)通過(guò)本次試驗(yàn)得到四參數(shù)流變模型，對(duì)最終體積流變和最終剪切流變量改進(jìn)。大坳面板堆石壩壩體內(nèi)部原型觀測(cè)資料結(jié)果表明，在填筑到頂以后大壩一直持續(xù)的沉降和發(fā)生水平位移，蓄水時(shí)由于水壓力的作用內(nèi)部變形發(fā)生比較明顯的突變，蓄水后沉降和水平位移仍繼續(xù)增大，大坳軟巖堆石存在明顯的流變變形。關(guān)鍵詞：堆石料流變特性流變機(jī)理流變?cè)囼?yàn)流變模型原型觀測(cè)羹重薹蓁萎羹鍪萋耋葷羹霧霧薹霎i

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11、三霎妻室摹；妻妻?；jii妻塞霧奏ill蠶÷萋萋要囊季薹耄莖：三蓁至；矍莖三薹妻薹，莖莖萎莖；垂霎霧妻="x第一章緒論1．1概述高土石壩發(fā)展非常迅速，尤其是面板堆石壩以其突出的優(yōu)點(diǎn)備受重視，在不同的國(guó)家和地區(qū)修建了幾座高面板堆石壩，運(yùn)行情況十分良好，成為面板壩發(fā)展史上的經(jīng)典力作，如澳大利亞的CethaJla【卜31，哥倫比亞的Salva洫a和AltoAncllicaya壩14～61，巴西的FozdoAreia壩‘7~Ⅲ，墨西哥的Agu鋤ilpa壩‘1川等。國(guó)際上通過(guò)各種方式交流總結(jié)了修建面板壩的經(jīng)

12、驗(yàn)和方法，對(duì)于該壩型的技術(shù)與理論研究也取得了豐碩的成果。在建的湖北清江水布埡面板壩高達(dá)233m，是目前世界最高的面板壩。我國(guó)從“七五"到“九五”期間，結(jié)合西北口面板壩、天生橋一級(jí)面板壩、水布埡面板壩陸續(xù)開(kāi)展了一系列研究工作，在大壩填料特性、試驗(yàn)方法、數(shù)值分析技術(shù)、反分析方法、設(shè)計(jì)理論、施工技術(shù)等方面取得了大量研究成果【l卜16J。隨著研究的進(jìn)展和土石壩運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)與觀測(cè)資料的積累，高土石壩的流變己成為壩工專家和工程師廣泛關(guān)注而亟待深入研究的問(wèn)題。國(guó)內(nèi)外的筑壩實(shí)踐已積累了許多土石壩的變形隨時(shí)間發(fā)展的