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不同加载方向条件下堆石料剪胀特性试验研究

岩土力学 2018年第11期39卷 3915-3920页

作者：孔宪京朱发勇刘京茂邹德高宁凡伟大连理工大学工程抗震研究所辽宁大连116024 大连理工大学建设工程学部水利工程学院辽宁大连116024 大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室辽宁大连116024

剪胀方程描述的是塑性应变增量比例大小的变化规律,是构建弹塑性模型的重要组成部分。然而目前堆石料的剪胀方程大都是根据等围压3s路径得到的,这些剪胀方程是否能反映不同应力路径条件下堆石料的剪胀规律还尚不明了。开展了等围压σ_3... 详细信息

剪胀方程描述的是塑性应变增量比例大小的变化规律,是构建弹塑性模型的重要组成部分。然而目前堆石料的剪胀方程大都是根据等围压3s路径得到的,这些剪胀方程是否能反映不同应力路径条件下堆石料的剪胀规律还尚不明了。开展了等围压σ_3、等轴向力σ_1、等平均主应力p、等主应力比K_c共4种应力路径下的堆石料大型三轴试验,研究了应力路径对堆石料剪胀规律的影响。试验表明:不同路径的剪胀比pD和应力比η均呈近似线性关系,但剪胀比与应力比不存在一致的关系,表现出明显的应力路径相关性;在D^p-η空间中,剪胀线随着应力增量方向的变化会发生平移和转动,其斜率α和截距参数M_f均随β(β=tanh(dp/dq))的增大而增大;目前的剪胀理论不能较好地描述剪胀的应力路径相关性,提出了一个考虑应力增量方向影响的修正剪胀方程并对其进行了试验验证。

关键词：应力路径剪胀堆石料应力增量方向弹塑性

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基于超大型三轴仪的堆石料缩尺效应研究

岩土工程学报 2019年第2期41卷 255-261页

作者：孔宪京宁凡伟刘京茂邹德高周晨光大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室辽宁大连116024 大连理工大学工程抗震研究所建设工程学部水利工程学院辽宁大连116024

对某一爆破筑坝堆石料开展了试样直径1m(最大粒径为200mm)的超大型和试样直径0.3m(最大粒径为60 mm)的常规大型三轴固结排水剪切试验,研究了平行相似级配条件下最大粒径对应力–应变关系、颗粒破碎、特征应力状态、割线模量及邓肯张E-B... 详细信息

对某一爆破筑坝堆石料开展了试样直径1m(最大粒径为200mm)的超大型和试样直径0.3m(最大粒径为60 mm)的常规大型三轴固结排水剪切试验,研究了平行相似级配条件下最大粒径对应力–应变关系、颗粒破碎、特征应力状态、割线模量及邓肯张E-B模型参数的影响。试验结果表明:(1)大型三轴试验的峰值内摩擦角大于超大型三轴试验,并且峰值应力处的轴向应变小于超大型三轴试验;(2)大型三轴试验的相变应力比大于超大型三轴试验,并且相变处的体变及轴向应变均小于超大型三轴试验;(3)大型三轴试验的颗粒破碎率小于超大型三轴试验,但二者平行粒组的变化规律相同;(4)大型三轴试验在应力水平50%处的割线弹性模量及割线体积模量均大于超大型三轴试验。大型三轴试验的邓肯张E-B模型参数k,kb分别是超大型三轴试验的1.22倍、1.38倍。研究成果可为建立考虑缩尺效应的堆石料本构模型和分析土工构筑物变形提供重要的试验依据。

关键词：堆石料超大三轴缩尺效应最大粒径颗粒破碎

应力路径和干湿状态对堆石料颗粒破碎的影响研究

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岩土力学 2019年第6期40卷 2059-2065页

作者：孔宪京宁凡伟刘京茂邹德高周晨光大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室辽宁大连116024 大连理工大学建设工程学部水利工程学院工程抗震研究所辽宁大连116024

堆石料颗粒破碎是引起高土石坝变形的重要因素。在大坝填筑、蓄水期,堆石料的应力路径和干湿状态均是变化的。通过大型三轴试验,系统地研究了应力路径和干湿状态对堆石料颗粒破碎规律的影响。试验结果表明:(1)相同初始条件下,按不同应... 详细信息

堆石料颗粒破碎是引起高土石坝变形的重要因素。在大坝填筑、蓄水期,堆石料的应力路径和干湿状态均是变化的。通过大型三轴试验,系统地研究了应力路径和干湿状态对堆石料颗粒破碎规律的影响。试验结果表明:(1)相同初始条件下,按不同应力路径达到同一轴向应变停机时测定的颗粒破碎率是不同的,等围压σ3试验产生的颗粒破碎最大,等平均主应力p试验的次之,等最大主应力σ1试验的最小,但不同应力路径下的颗粒级配演化规律是一致的。(2)相同初始条件下,湿样的颗粒破碎率明显高于干样,且二者的差距随着围压的增大而增大,不同干湿条件下的颗粒级配演化规律同样是一致的。(3)建立的考虑母岩强度的颗粒破碎率与塑性功的关系可以较好地统一描述不同应力路径及干湿状态下的颗粒破碎。该研究成果可为建立复杂应力路径及干湿变化条件下考虑颗粒破碎的堆石料弹塑性本构模型提供依据。

关键词：堆石料应力路径干湿状态颗粒破碎三轴试验

筑坝材料缩尺效应及其对阿尔塔什面板坝变形及应力计算的影响

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岩土工程学报 2021年第2期43卷 263-270,I0004,I0005页

作者：宁凡伟孔宪京邹德高刘京茂余翔周晨光大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室辽宁大连116024 大连理工大学工程抗震研究所建设工程学部水利工程学院辽宁大连116024 郑州大学水利科学与工程学院河南郑州450001

针对阿尔塔什混凝土面板坝工程,基于超大型三轴仪(试样直径800 mm,最大粒径为160 mm)和传统大型三轴仪(试样直径300 mm,最大粒径为60 mm)固结排水剪切试验结果,研究了筑坝材料缩尺效应及其对阿尔塔什面板坝竣工期坝体变形及应力计算的... 详细信息

针对阿尔塔什混凝土面板坝工程,基于超大型三轴仪(试样直径800 mm,最大粒径为160 mm)和传统大型三轴仪(试样直径300 mm,最大粒径为60 mm)固结排水剪切试验结果,研究了筑坝材料缩尺效应及其对阿尔塔什面板坝竣工期坝体变形及应力计算的影响。主要结论有:阿尔塔什筑坝砂砾料与人工开采的灰岩爆破料变形特性的缩尺效应规律相反,砂砾料超大型三轴试验的邓肯张E-B模型模量参数k和k_(b)约为大型三轴的1.3~1.4倍;灰岩爆破料大型三轴试验的模量参数k和kb约为超大型三轴的1.2~1.4倍。大型三轴试验的邓肯张E-B模型参数无法反映上游砂砾料与下游灰岩爆破料的变形模量差异,导致沉降计算规律与实际不符,超大型三轴试验的模型参数可以很好地反映由于上游砂砾料变形模量高于下游灰岩爆破料而产生的不均匀沉降,计算结果在分布规律及量值上相比大型三轴试验的参数更接近于实测值。

关键词：土石坝超大型三轴缩尺效应砂砾料爆破料

强震作用下特高土石坝多耦合体系损伤演化机理及安全评价准则

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岩土工程学报 2022年第7期44卷 1329-1340页

作者：邹德高刘京茂孔宪京陈楷屈永倩宁凡伟龚瑾大连理工大学水利工程学院工程抗震研究所大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室

中国西部拟建多座坝高250～300m级别的特高土石坝工程，但西部地区地震频度高、强度大，地震的突发性和不确定性对这些特高土石坝的抗震安全构成了巨大威胁。高土石坝抗震安全评价是多系统、真三维、非线性、非连续的复杂问题。然而，... 详细信息

中国西部拟建多座坝高250～300m级别的特高土石坝工程，但西部地区地震频度高、强度大，地震的突发性和不确定性对这些特高土石坝的抗震安全构成了巨大威胁。高土石坝抗震安全评价是多系统、真三维、非线性、非连续的复杂问题。然而，传统高土石坝动力分析方法仍在弱非线性范围内，各种相互作用的影响大多被简化并孤立进行，难以对强震作用下特高土石坝动力破坏过程、耦合效应及其影响进行深入研究和科学认识。面向中国300 m级特高土石坝建设需求，依托RM、拉哇等特高土石坝，重点突破了筑坝材料强非线性、大坝-地基-库水动力相互作用、精细化建模和分析方法、自主高性能计算软件以及极限抗震能力评价方法和标准等方面的一系列科学问题和技术难题。研究成果为特高土石坝抗震安全设计提供了先进的评价方法和标准。

关键词：高土石坝地震结构与地基相互作用精细化分析极限抗震能力

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堆石料三维形状量化及其对颗粒破碎的影响

岩土力学 2018年第10期39卷 3525-3530页

作者：邹德高田继荣刘京茂周晨光宁凡伟大连理工大学建设工程学部水利工程学院工程抗震研究所辽宁大连116024 大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室辽宁大连116024

筑坝堆石料由于尺寸较大,必须对其按一定比例缩尺后才能用来开展室内三轴试验。但缩尺前后颗粒形状难免会有差异,如何评价颗粒形状变化对堆石料变形特性的影响是十分重要的。引入了高精度的三维激光扫描技术对紫坪铺面板坝筑坝堆石料2.5... 详细信息

筑坝堆石料由于尺寸较大,必须对其按一定比例缩尺后才能用来开展室内三轴试验。但缩尺前后颗粒形状难免会有差异,如何评价颗粒形状变化对堆石料变形特性的影响是十分重要的。引入了高精度的三维激光扫描技术对紫坪铺面板坝筑坝堆石料2.5～5、5～10、10～20 mm以及20～40 mm 4个粒径组的颗粒进行了空间形状分析,在此基础上进一步开展了单一粒组的三轴试验,研究了4个粒组的颗粒形状指标与颗粒破碎率的相关性。试验表明,紫坪铺堆石料颗粒破碎率随着其平均球度的增加而减小,并且呈近似半对数线性关系;随着围压的增加,颗粒形状对颗粒破碎的影响逐渐减弱,颗粒强度的影响逐渐增大。紫坪铺堆石料的颗粒强度随着颗粒尺寸的增加逐渐减小,但其破碎率反而随着颗粒尺寸的增加而逐渐减小,主要是因为试验所采用的紫坪铺堆石料颗粒尺寸越小时,其形状越不规则。因此,研究缩尺效应对颗粒破碎率的影响时,要同时考虑颗粒尺寸和颗粒形状。

关键词：堆石料颗粒形状三维扫描技术形状指标颗粒破碎

基于超大型三轴试验和原型监测的堆石料模型参数缩尺效应修正

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岩土工程学报 2024年第12期46卷 2476-2483页

作者：邹德高刘京茂宁凡伟孔宪京崔更尧金伟湛正刚大连理工大学海岸和近海工程国家重点试验室辽宁大连116024 大连理工大学建设工程学院水利工程系辽宁大连116024 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司四川成都610072 中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司贵州贵阳550081

根据常规大型三轴(最大颗粒粒径60mm)试验堆石料模型参数计算的土石坝变形值与原型监测值存在显著的差异,但导致其差异的因素及其影响程度仍不清。采用中国首台超大型三轴仪(最大颗粒粒径200,160mm)及大型三轴仪,对5座世界级高坝筑坝堆... 详细信息

根据常规大型三轴(最大颗粒粒径60mm)试验堆石料模型参数计算的土石坝变形值与原型监测值存在显著的差异,但导致其差异的因素及其影响程度仍不清。采用中国首台超大型三轴仪(最大颗粒粒径200,160mm)及大型三轴仪,对5座世界级高坝筑坝堆石料开展了力学特性缩尺效应(包括缩尺方法、颗粒尺寸效应)试验研究,系统分析了本构模型(邓肯E-B,E-μ模型,广义塑性模型)对坝体计算变形的影响,结合两河口心墙坝和阿尔塔什面板坝的监测资料探讨了缩尺效应规律和本构模型的合理性,明晰了缩尺方法、颗粒尺寸效应以及本构模型三类误差是高土石坝计算失真的主要原因。研究结果表明:控制孔隙率一致时,混合法缩尺相比相似级配法会高估堆石料的模量,相似级配缩尺方法更加合理;基于相似级配法时,常规大型三轴试验相比超大型三轴会高估堆石料的模量,超大型三轴试验成果与实际工程监测资料反演结果十分接近,可以认为基本消除了尺寸效应影响;广义塑性模型计算结果(尤其是水平位移)比邓肯E-B,E-μ模型更符合实际。针对工程中应用最多的邓肯E-B,E-μ模型参数提出了缩尺效应分类修正方法,易于对大型三轴试验参数进行修正,避免低估大坝沉降变形。研究成果有助于深入理解堆石料缩尺效应及不同本构模型的影响,可为同类工程变形预测提供可靠的试验与数值计算依据。

关键词：堆石料超大型三轴缩尺效应本构模型

《岩土力学》11/2018 不同加载方向条件下堆石料剪胀特性试验研究

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重庆建筑 2019年第1期18卷 1-1页

作者：孔宪京朱发勇刘京茂邹德高宁凡伟不详

剪胀方程描述的是塑性应变增量比例大小的变化规律,是构建弹塑性模型的重要组成部分。然而目前堆石料的剪胀方程大都是根据等围压3s路径得到的, 这些剪胀方程是否能反映不同应力路径条件下堆石料的剪胀规律还尚不明了。

关键词：剪胀方程变化规律