粗粒土三轴试验及邓肯模型参数研究

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1、河海大学硕士学位论文粗粒土三轴试验及邓肯模型参数研究姓名：周建方申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：朱俊高20080601摘要粗粒土在堆石坝工程中应用非常广泛，不同粗粒土的工程特性研究已经成为堆石坝工程的一项重要研究内容。在堆石坝的有限元计算中大多采用邓肯一张模型，然而邓肯一张模型能否反映粗粒土的应力应变特性，能否反映堆石坝的实际应力路径还有待验证，本文就以上问题展开了研究。首先，分析了堆石坝内各点大小主应力成等应力比应力路径特性，介绍了等应力比应力路径试验的方案。对双江口心墙堆石坝粗粒土进行了三轴固

2、结排水剪切试验，分析了粗粒土的应力应变强度特性，并整理了粗粒土邓肯一张模型参数。同时，对粗粒土进行了不同等应力比应力路径试验；利用邓肯模型、椭圆一抛物双屈服面模型对等应力路径试验应力应变关系进行模拟，比较和分析两者差异，验证了两模型的适用性。其次，进行了三种掺砾心墙料的大、中三轴CD剪切试验，通过对比分析，研究两种试验条件下掺砾心墙料的应力应变关系特性；讨论了掺砾心墙料在不同掺砾量下邓肯模型参数变化规律；由于三轴剪切加载速率对掺砾心墙料的强度和变形有显著影响，本文对50％掺砾心墙料进行了三种不同剪切速率试验

3、，研究剪切速率变化对掺砾心墙料邓肯模型参数影响。最后，对邓肯E—y、￡一口两种模型进行了深入的比较分析，重点研究了两种模型泊松比的差异以及有关模型参数的合理取值范围。以糯扎渡心墙坝为例，进行了有限元计算，比较分析了两种模型计算得的坝体内不同位置处的弹性模量和泊松比及坝体变形差异，研究两种模型差异。关键词：粗粒料；应力路径；等应力比；掺砾料；邓肯模型学位论文独创性声明：本人所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发

4、表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。如不实，本人负全部责任。论文作者(签名)：学位论文使用授权说明妒扩年乡月／／日河海大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊(光盘版)电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件或电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅。论文全部或部分内容的公布(包括刊登)授权河海大学研究生院办理。论文作者(签名

5、)：z兰王蕉查肋占年多月／／日河海大学硕士学位论文1．1研究背景第一章绪论随着国民经济建设的蓬勃发展，土力学理论及土工试验技术的进步，大型岩土工程建设项目不断增多，高堆石坝正成为当今坝工建设中的主要坝型之一。它们都要涉及大量高应力和复杂应力路径的土体与地基稳定性问题。此时，传统土力学与经典的塑性理论已不能满足工程设计和研究的需要，而必须采用数值方法来分析、设计。二十世纪六十年代以来，解决土工问题所用的数值方法有了很大的发展，尤其是有限元法的应用取得了巨大的进展。由于大型高速的计算机的有效应用，数值分析技术得

6、到了广泛的普及，许多过去不能解决的土工问题现在可以得到精确的解答。于是，对于复杂的土工问题来说，建立切合实际的本构模型就成了研究、分析和设计的中心，而其中的关键取决于能否得到切合实际加载条件的本构模型及其参数。1．2国内外堆石坝的发展概况堆石坝目前主要有两种形式：面板堆石坝和心墙堆石坝。由于堆石坝具有适用条件广、经济效益好、设计手段较成熟、施工速度较快、施工导流易解决及抗震性能强等许多优点【1】，在大坝选型中一般优先考虑。国外面板堆石坝最初是1870～1900年在美国加利佛里亚州发展起来的，1971年澳大利

7、亚建成的高110米的Cethana【2J坝，标志着面板坝突破百米级。到了八十年代，百米级的堆石坝如雨后春笋般的发展起来。比较典型的有哥伦比亚的Golillas【3】坝，Amcllisaya【4】坝Salvajina【5】坝，尼日利亚的SKroro【6】坝，泰国的KhaoLaem【71坝以及巴西的Fozdo心eia【8】坝。九十年代的墨西哥的阿瓜密尔巴坝网，最大坝高达到187米。近20年来，随着我国经济的快速发展，我国在堆石坝设计理论和方法以及筑坝技术和设计等方面有了长足的进步，促进了高堆石坝工程在我国的迅猛

8、发展。目前，已建成坝高100m以上的堆石坝几十座，另有多座高100m以上的堆石坝正在建设和设计论证之中。心墙堆石坝如位于雅砻江干流的两河口水电站心墙堆石坝(坝高295m)【10J，位于岷江一级支流杂谷脑河上游的狮子坪水电站心墙堆石坝【Ⅲ(坝高136m)，位于澜沧江下游的糯扎渡水电站心墙堆石坝【121(坝高261．5m)以及位于大渡河上的双江口水电站心第一章绪论墙堆石坝【13】(坝高322m)等。面板堆石坝如西北口