浅论高面板堆石坝流变特性研究

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1、河海大学博士学位论文高面板堆石坝流变特性研究姓名：梁军申请学位级别：博士专业：岩土工程指导教师：刘汉龙20031110摘璺本文根据混凝土面板堆石坝的发展历程与研究状况，指出堆石流变无论是实际应用还憝理论分析都有必要避幸亍深入的研究。壤撰滚交试验及其资誊尊分辑，建立了与瘦力菝态畜关豹翟参数滚交模型。逶过分析单囱孀变试验和三轴流变试验成果，得出堆石的体积流交和剪切流变规律是一致的结论，因而可以采用同样的关系式进行描述。从理论上深入论证分析了堆石流变的机理，对于堆石这种非自然存在的散粒材料，其流变与土体的次固绐相燕似，产生堆石流

2、变的主要原因是颗粒破诤fl细化、滑移充填孔隙所致。通过试验研究，将堆石颗粒的酸露努为主莲缩交形破骅鞠浚交破碎22季孛，分剃对应予堆石在强力俸矮下匏摄凌密实和伴随流交的颓粒细化。流变破碎与应力环境和时问都有直接关系，根据外力塑性功与塑性变形能等量的原则，建立了流变破碎率与漫性功的定量关系，有助于进一步了解堆石弹耀性本构模型与颗粒破碎之间的关系。堆石作为面板坝的主体，影响其流变的因綮颇多且十分复杂，既有内困也有外因，棂爨试验、器型蕊溺资糕对态努因素瘊数戆分凝，率文提出了渡变与潺谷形获等羚霾、流交与王煲体常规物理力学攒标等内困豹

3、定量关系和影响堆石流变iI尊多因素综合表达式，由此建立了堆石流变与堆石常规物理力学指标(如干密度、压缩模量、软化系数、孔隙比箨等)之削的联系。内因是指堆石料的岩质岩性、密实程度、施工参数等组成坝体的各种力学性质：外因悬坝址所处的基础条件和两岸的地形地腰等条件、河谷形状、东簿零位豹变讫、隆瑟浸澜等因素。对予懑嚣薮准聂凌，敲变澎懿长麓毪柬看，应敬滔翻臻辩区，改交强意摹毒都可礁上顼的陈瀚观念：在坝体分嚣设计与慈工填筑上，不应降低次堆石区的填筑标准。或者主堆石医与次堆石区的填筑标准不能相差太大，以免后期产生过大的流变变形或变形差。

4、堆石流变将引起抗剪强度的变化，本文分析了堆石长期强度随时间发生变化鲍联象。在最初驰漉交加逮耀，较嚣颗粒逐步破薅缀{芑，强度是衰减弱；送入流交稳定交形潮惹，细纯鞭粒淘辍溜孔豫涛移充填，攮程的密实度有掰箍麓，强度又呈缓漤增长趋势。依据双曲线应力廒变关系，假设堆耩结构强度c与内摩擦角≯的变化规律相同，翦应力与法向应力的变化规律相同．得出堆石长期强度的求解方法与过程。从而分析评价堆石体的长期稳定性。本文毖较了一些描述畿主髂应力应交本槐芙系缒弹性模型、弹塑瞧模型和蘸弹鳖径模登。认为难石受努力{鼙瘸褥不可避免遗产黛麓强窝鬏筏酸露，壤石

5、靛应力与变髟及其特性就是在剪胀和颗粒秘芷碎的双重作用下发缴的。因而，堆石流变计算模型应以弹塑性模型为基础，并考虑翦切流变与体积流嶷与时间适当的变化芙系。本文采用殷宗泽双屈服面模型与堆石流变的负指数变化关系式，研究堆石的应力与流变关系，并推导了相应公式。在流变参数确定方面，由于室内试验的试样尺寸、时间比尺和颗粒破碎很难模拟现场条件，根据室内试验直接确定堆石的流变参数是困难的。通过比较经验类比法、直接试验方法、元件组合(现象学)方法、原型观测方法、直接反分析等几种参数选择方法的适用性和特点．认为这些方法均有一定的局限性。因此．

6、本文提出了全面考虑堆石流变影响的“参数综合辩识法”，该法的特点是理性与感性、定性与定量的互相交叉、互相结合甚至多次重复判别，符合工程界目前参数选择的一般做法。“参数综合辩识法”是通过感性认识(如试验、反演)取得基本结果：再按照经验判断、类比(结合面板坝的内外影响因素)得到初步结果：最后综合分析、评判与调整选定流变参数．得出最终的计算采用值。作为应用实例，本文首先对澳大利亚Cethana坝和天生桥一级坝流变参数进行有限元反馈分析。以变形控制优良的Cethana坝为上限，天生桥坝为控制下限，并采用“参数综合辩识法”对Cetha

7、na坝、天生桥坝与新坝(紫坪钠坝)的各种因素进行综合辩识，最后得出可用于紫坪铺面板堆石坝的有限元流变分析参数值。然后刘’紫坪铡水库面板堆石坝进行了模拟实际施工填筑和水库蓄水的“仿真”式流变分析与计算，表明大坝结构设计与分级施工填筑方案是可行的，指出了坝工建设过程中应当重视的一些问题和采取的一些措施，对设计、施工具有一定的指导意义。壤后，作者对今后需进一步研究的问题提出了建议。关键词：面板堆石坝、流变机理、长期强度、弹塑性模型、三维有限元分析ABSTRACTRespecttothedevelopmentandstateofa

8、rtofconcreteslab—facedrockfilldam，thisthesispointoutthattherheologyofrock—-蠡llshouldbestudiednotonlyintheapplicationaspect，butalsointhetheoryitselgAfour