堆石体的填筑标准与级配优化研究

作     者：朱晟 钟春欣 郑希镭 高庄平 湛正刚 ZHU Sheng;ZHONG Chun-xin;ZHENG Xi-lei;GAO Zhuang-pin;ZHAN Zhen-gang

作者机构：河海大学水文水资源与水利水电工程科学国家重点实验室江苏南京210098 河海大学水利水电学院江苏南京210098 中电建贵阳勘测设计研究院贵州贵阳550081 

出 版 物：《岩土工程学报》 (Chinese Journal of Geotechnical Engineering)

年 卷 期：2018年第40卷第1期

页      面：108-115页

核心收录：

学科分类：081504[工学-水利水电工程] 081401[工学-岩土工程] 08[工学] 0815[工学-水利工程] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2017YFC0404805 2017YFC0404801) 

主　　题：分形理论 堆石 孔隙率 相对密度 填筑标准 颗粒破碎 级配优化 

摘      要：基于分形理论,进行了大量堆石料室内相对密度试验、压缩试验以及三轴试验,对堆石料级配与干密度、压缩模量、破坏强度、颗粒破碎等工程特性之间的关系进行了深入研究。结果表明：（1）级配对堆石料的物理力学性质影响明显,且随着试验应力的增加,其差异性越来越大。如粒度分形维数D在2.22-2.63的良好级配范围内,制样相对密度取1.0时,堆石料干密度在2.026-2.311 g/cm^3之间,相差14%;在3.2~6.4 MPa压力范围内的压缩模量相差2.47倍;制样相对密度取0.8时,在1.6 MPa围压时的三轴试验破坏剪应力相差23%。（2）相同相对密度条件下,随着粒度分形维数的增加,堆石料的极值干密度或孔隙率、压缩模量、破坏应力均表现为先增大、后减小的规律,在D=2.56-2.62附近均存在极值点,对应P5含量在35%左右,细粒含量过多时的“砂化现象,导致颗粒骨架效应减弱,堆石的工程性质劣化,极值点对应的临界分形维数控制堆石料的工程性质。（3）堆石料的粒度分形维数与颗粒破碎之间存在良好的规律,即粒度分形维数越高,颗粒破碎越小,可通过级配优化设计控制堆石料的颗粒破碎。（4）基于堆石体的孔隙率可描述为粒度分形维数和相对密度的函数,首次提出了基于变形控制的孔隙率和相对密度双控指标,作为高坝堆石体的填筑标准,并结合如美300 m级堆石坝,提出了堆石料级配优化确定的方法。