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1、第38卷第9期人民黄河V〇1.38,No.92016年9月YELLOWRIVERSep.,2016【工程勘测设计】胶凝砂砾石坝模型试验研究丁泽霖1,2，杨世锋1,2，孙明权1,2(1.华北水利水电大学，河南郑州450045;2.水资源高效利用与保障工程河南省协同创新中心，河南郑州450045)摘要：采用水工结构模型试验法，探求肢凝砂砾石坝应力分布情况。通过肢凝砂砾石坝整体模型试验及坝体分层分级加载模型试验，得到了坝体在水荷载作用下的应力分布情况以及在坝体自重影响下的应力分布情况：受自重影响，坝体和坝基都处于受压状
2、态，呈中间大两边小的分布形态；上游水荷载作用在坝体上后，使得坝体应力分布发生变化，最大应力区出现在坝基面中下游部，坝体水平向位移呈下游位移，整体为上部位移大于下部位移，最大值出现在坝中部位。关键词：肢凝砂砾石坝；模型试验；应力分析；坝体自重影响中图分类号：TV43文献标志码：Adoi:10.3969/j.issn.1000-1379.2016.09.023胶凝砂砾石坝体采用对称梯形剖面形式,坝体材后期模拟坝体正常工作情况，得到坝体的应力应变分布,料强度介于混凝土重力坝与土石坝之间，因此其应力确定坝体的工作情况，判
3、断坝体各部位受力情况,从而得分布不同于土石坝与混凝土坝[1_2]。目前学术界对于到材料强度控制方法及控制标准。胶凝砂砾石坝的研究，还处于初步阶段，尚未观测到坝1胶凝砂砾石坝模型试验方法体的真实应力分布情况,无法判断材料强度控制方法及控制标准。工程实践中，应力分析的方法有[3_6]:以l.1模型比尺设计材料力学法为主的理论分析，以弹性理论为基础的有本次模型试验参考了守口堡工程的模型,并对其限元法以及线弹性应力模型试验方法。模型试验[7_8]进行概化模拟,选用参数如下:最大坝高为60.6m,上是将原型结构按相似原理做
4、成模型，模型不仅要模拟下游边坡均为1:0.5,胶凝材料中水泥用量为50kg/建筑物及其基础的实际工作状况，而且要考虑多种荷m3、粉煤灰用量为40kg/m3,坝体容重为23.2kN/m3,载组合（正常的和非正常的）以及复杂的边界条件。坝体弹性模量£、泊松比p分别为4GPa、0.20;地基容根据模型试验观测和采集到的应力、应变、位移等数重为20.2kN/m3,五、弘分别为7GPa、0.24。据，再经过模型相似率的换算，则可求得原型建筑物上考虑到胶凝砂砾石坝材料自身强度低的特点，模的力学特征，因此模型试验法是了解胶凝砂
5、砾石坝应型试验初步确定相似系数及相似指标:几何相似常数力分布情况的有效手段[9—10]。在传统的模型试验中，Q=100,容重相似常数C7=1.25,泊松比相似常数试验准备前期，坝体与地基模型浇筑完成并粘接成整CM=1.0,应变相似常数Cs=1.0,应力相似常数CCT=体,在试验过程中，由千斤顶模拟水荷载及泥沙荷载，C7•C£=125,位移相似常数CS=C£=100,荷载相似常坝体自重由模型材料自重模拟，坝体自重产生的影响数C厂C7•C£3=1.25x106,变形模量相似常数C£=在模型准备期已经完成,试验测试中无
6、法获得坝体自CCT=125,摩擦系数相似常数^=1,凝聚力相似常数重影响数据。而胶凝砂砾石坝体剖面比重力坝约大了Cc=Ca=125。1倍，材料容重与混凝土的相似,坝体自重对坝基及坝基于模型相似系数及工程实际情况，确定模型坝体影响非常重要，在模型试验中,有必要通过坝体分层高孖=60.6cm,坝基模拟深度50m,上游模拟深度30加载的方式,获得坝体自重影响。m,下游模拟深度150m。以坝体上游坝踵为原点，进笔者采用传统模型试验法及坝体分层加载模型试验行坐标设定。法，探求胶凝砂砾石坝真实应力分布情况。首先采用传1.2模
7、型材料试验研究统模型浇筑方式，浇筑了胶凝砂砾石坝整体模型,并进行胶凝砂砾石坝体模型材料将重晶石粉、模型沙作坝体正常工作情况模拟，得到坝体应力应变分布情况;为收稿日期：20160415进一步探究坝体自重对应力分布的影响,将坝体分成四基金项目：水利部公益性行业科研专项（201301025)。层作者简介：丁泽霖（1983—），男，辽宁凤城人，讲师，博士，，通过坝体分层加载方式,分析坝体自重对坝体及坝基研究方向为水工结构模型试验。的影响，并得到分层加载过程中的应力应变情况,在试验E-mai1：dingze1in@126.
8、com•92•人民黄河2016年第9期为骨料，石膏、高分子材料作为胶结剂，通过配比试验,过千斤顶加载模拟上游水荷载,从而得到完整坝体在得到与原型相似的胶凝砂砾石坝坝体模型材料，并通正常工况下的运行情况。根据试验测得相应测点的应过变形模量试验，得到模型材料弹性模量为46.02变情况，对所采集的应变数据利用胡克定律换算成坝MPa,基本满足模型试验相似要求。体内的应力^，见表1
