低围压与不同温度作用下土石坝护坡土石混合体力学特性研究

作     者：李卓 孙屹 姜鑫 蒋景东 

作者机构：南京水利科学研究院大坝安全与管理研究所 水利部大坝安全管理中心 河海大学水利水电学院 

出 版 物：《河海大学学报(自然科学版)》 (Journal of Hohai University(Natural Sciences))

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：081504[工学-水利水电工程] 08[工学] 0815[工学-水利工程] 081503[工学-水工结构工程] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51979173) 

主　　题：土石坝 护坡 土石混合体 低围压 力学特性 冻胀破坏 

摘      要：土石坝护坡冻胀破坏主要由冰推冰拔和护坡下砂砾料垫层、坝体填土自身冻胀共同作用引起。针对寒区土石坝护坡普遍存在的隆起、错位、坍塌等冻胀破坏问题，以寒区某土石坝护坡工程砂砾料垫层、坝体填土土石混合体为研究对象，开展了低围压下不同温度和含石量的土石坝护坡土石混合体三轴试验，研究了不同围压、温度、含石量对土石混合体力学特性的影响，研究结果表明：在较低围压作用下，含石量较低试样的应力应变关系曲线为应变软化型，随着围压增大，试样的应力应变关系曲线变为应变硬化型；在常温条件下，当围压较低时，不同含石量的试样呈现先剪缩后剪胀的现象，当围压较高时，试样则一直表现为剪缩，且围压越大，剪缩量越大；在不同冻结温度下，土石混合体的体变呈现先剪缩后剪胀的变化规律，且试验温度越低，剪胀变形越明显；随着含石量的增加，砾石之间的嵌合作用增强，土石混合体逐渐成为砾石骨架结构，土石混合体的内摩擦角增大而凝聚力减小；温度的降低使得土石混合体试样内部的水逐渐相变成冰，在结冰胶结作用下，土石混合体的内摩擦角和凝聚力都有所增加。研究成果可进一步推动寒区土石坝护坡冻胀破坏的研究。