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碾压混凝土原位抗剪试验及其细观破坏数值模拟

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碾压混凝土原位抗剪试验及其细观破坏数值模拟

作者：鲍新新西安理工大学

学位级别：硕士

碾压混凝土(RCC)具有温控措施简单、造价低且施工进度迅速等优势,因此被广泛应用于水电工程建设中。由于碾压混凝土坝是通过分层碾压施工而成,通常会形成很多层间节理,这些层间节理在水压力作用下成为大坝较为薄弱的部位,所以有必要开... 详细信息

碾压混凝土(RCC)具有温控措施简单、造价低且施工进度迅速等优势,因此被广泛应用于水电工程建设中。由于碾压混凝土坝是通过分层碾压施工而成,通常会形成很多层间节理,这些层间节理在水压力作用下成为大坝较为薄弱的部位,所以有必要开展原位抗剪试验对实际工程中碾压混凝土的层间结合特性进行研究。本文以碾压混凝土原位抗剪性能为研究基础,分析不同层间间隔时间和正应力下碾压混凝土的宏观和细观破坏性能,为碾压混凝土层间抗剪特性的研究提供理论支撑。本文主要从以下几个方面进行了研究:(1)碾压混凝土原位抗剪试验研究。在实际工程现场开展碾压混凝土原位抗剪试验,获得碾压混凝土抗剪荷载-位移曲线,结果表明在不同工况下抗剪荷载-位移曲线形态变化趋势基本一致;层间抗剪强度随层间间隔时间的增大逐渐增大,在同一层间间隔时间下随着正应力的增大,层间抗剪强度也随之增大且碾压混凝土破坏程度越来越严重。(2)碾压混凝土层间抗剪强度破坏准则研究。选择Weibull-过镇海全曲线模型对碾压混凝土原位抗剪荷载-位移曲线进行拟合,全曲线模型与实测曲线吻合较好;采用莫尔-库伦准则对所得试验数据进行拟合,发现试件抗剪断强度随层间间隔时间的增加而逐渐减小,这同时表现为粘聚力和摩擦系数的减小;在八面体强度理论的基础上,提出考虑层间间隔时间的强度破坏准则模型,该模型可以对不同层间间隔时间下碾压混凝土的层间抗剪强度进行预测。(3)碾压混凝土层间抗剪数值模拟分析。通过离散元软件建立碾压混凝土抗剪数值模型,在此基础上研究碾压混凝土剪切位移为5×10-3m时颗粒的竖向位移、接触力大小以及接触分布情况,分析碾压混凝土在不同层间间隔时间和正应力下的细观破坏过程。结果表明当剪切位移达到5×10-3m时,下层颗粒几乎没有产生位移,上层颗粒以及与层面相交处颗粒产生较大剪切位移,且各工况剪切位移相差不大,但由于剪胀效应的存在,在剪切的过程中上层颗粒会产生相应的竖向位移,且竖向位移会随着正应力的增大而减小;同一工况下颗粒之间压缩接触数量明显高于张拉接触数量,剪切过程中,强力链方向逐渐倾斜,且显著沿对角线方向分布聚集,而在试样左下方和右上方强力链分布较少;随着层间间隔时间的增加,碾压混凝土模型颗粒间接触力最大值逐渐减小,而随着正应力的增大,碾压混凝土颗粒间接触力最大值随之增大。

关键词：碾压混凝土原位抗剪层间间隔时间破坏准则颗粒流离散元

考虑压实质量影响的碾压混凝土坝层间结合质量动态评价研究

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水利学报 2017年第10期48卷 1135-1146页

作者：钟登华鄢玉玲崔博吴斌平胡炜吕鹏天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300072

碾压混凝土坝的层间结合质量评价是碾压混凝土坝施工质量控制的重要手段。已有的研究仅考虑层面处理和层间间隔时间对层间结合质量的影响,不仅忽略了压实质量对碾压混凝土坝层间结合质量的影响,而且未能够对大坝层间结合质量进行动态评... 详细信息

碾压混凝土坝的层间结合质量评价是碾压混凝土坝施工质量控制的重要手段。已有的研究仅考虑层面处理和层间间隔时间对层间结合质量的影响,不仅忽略了压实质量对碾压混凝土坝层间结合质量的影响,而且未能够对大坝层间结合质量进行动态评价。本研究提出实时监控下考虑压实度及其不确定性影响的碾压混凝土坝层间结合质量动态评价模型,模型的建立主要包括3个方面的内容:(1)基于熵-盲数理论对混凝土特性参数进行处理,提出考虑参数不确定性影响的压实度动态计算方法,并将压实度计算结果应用于层间结合质量评价;(2)以混凝土初凝时间与层间间隔时间的差值作为评价指标,解决不同季节条件下评价模型的适用性问题;(3)建立了3个层次的碾压混凝土坝层间结合质量评价指标体系,并基于线性回归分析方法建立了层间结合质量与层间间隔时间、压实度的映射关系。结合实际工程,应用基于实时监控系统建立的评价模型对某碾压混凝土坝的层间结合质量进行了动态评价;结果表明本研究不仅能够在准确评价层间结合质量的同时提供参数不确定性影响等信息,而且层间结合质量动态评价结果更符合实际。

关键词：碾压混凝土坝层间结合质量层间间隔时间压实度熵-盲数不确定性

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碾压混凝土层间渗透系数的试验研究

科技通报 2016年第3期32卷 171-174,188页

作者：娄亚东王振宇王凯刘国华浙江大学水工结构与水环境研究所杭州310058

采用碾压混凝土层间渗透系数测定仪研究了不同层间间隔时间对碾压混凝土层面渗透性的影响,并讨论了不同层面处理方式对碾压混凝土层面渗透性能的改善效果。试验表明:随着层间间隔时间的延长,碾压混凝土层面相对渗透系数逐渐增大,尤其是... 详细信息

采用碾压混凝土层间渗透系数测定仪研究了不同层间间隔时间对碾压混凝土层面渗透性的影响,并讨论了不同层面处理方式对碾压混凝土层面渗透性能的改善效果。试验表明:随着层间间隔时间的延长,碾压混凝土层面相对渗透系数逐渐增大,尤其是终凝后出现冷缝,渗透系数增加了一个数量级,用纳米Si O2和膨胀剂改性垫层砂浆来处理终凝后的层面冷缝一定程度上可以降低碾压混凝土层面渗透系数,为改善碾压混凝土层面抗渗性能,提高碾压混凝土层间结合性质提供依据。

关键词：碾压混凝土层间间隔时间层面处理方法膨胀剂纳米SiO2

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彭水水电站碾压混凝土原位抗剪试验研究

长江科学院院报 2009年第8期26卷 76-79,83页

作者：周浪陈国胜王晓军重庆大唐国际武隆水电开发有限公司重庆409600 长江科学院材料结构研究所武汉430010

碾压混凝土层面结合的优劣将直接影响碾压混凝土坝体的安全运行,而层间间隔时间及不同层面处理方式则是控制层面结合的关键所在。通过研究碾压混凝土不同的层间间隔时间、不同层面处理方式,对碾压混凝土层面结合处抗剪断特性的影响进行... 详细信息

碾压混凝土层面结合的优劣将直接影响碾压混凝土坝体的安全运行,而层间间隔时间及不同层面处理方式则是控制层面结合的关键所在。通过研究碾压混凝土不同的层间间隔时间、不同层面处理方式,对碾压混凝土层面结合处抗剪断特性的影响进行了研究。结果显示:①尽可能缩短碾压混凝土层间间隔时间是保证RCC层面结构质量的关键。②为使上下层混凝土成为一体,此时层面不处理,直接铺筑碾压。③提出了RCC初凝后终凝前和终凝后的层面处理方式。为彭水电电站碾压混凝土重力坝施工提供了重要的参考依据。

关键词：彭水水电站碾压混凝土层间间隔时间层面处理方式抗剪断特性

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碾压混凝土层面处理对层间结合性能影响研究

碾压混凝土层面处理对层间结合性能影响研究

作者：娄亚东浙江大学

学位级别：硕士

碾压混凝土坝发展迅速,坝的高度和规模越来越大,坝型也从重力坝向重力拱坝和薄拱坝发展,成为最有发展前途的代表性坝型之一。根据国内外已建碾压混凝土坝的运行观测,碾压混凝土筑坝技术总体上是成功的。但是,由于其典型的成层体系结构,... 详细信息

碾压混凝土坝发展迅速,坝的高度和规模越来越大,坝型也从重力坝向重力拱坝和薄拱坝发展,成为最有发展前途的代表性坝型之一。根据国内外已建碾压混凝土坝的运行观测,碾压混凝土筑坝技术总体上是成功的。但是,由于其典型的成层体系结构,层面往往因间歇时间控制欠妥、处理不当成为一相对薄弱面,从而造成层面的强度特性和渗流特性变差,严重削弱了层间结合质量。并且,随着碾压混凝土筑坝技术在全国范围内的广泛推广应用,越来越多的工程(尤其是高坝大库)对碾压混凝土施工层面粘结质量提出了更高的要求。因此,针对碾压混凝土层面,研究层面的不同处理方式对层间结合性能的影响,以提高碾压混凝土层间结合质量,具有重大的理论价值和工程实际意义。用吸水动力法和扫描电镜对碾压混凝土层面微结构进行了研究,揭示了不同层间间隔时间和不同层面处理方式情况下碾压混凝土层面微结构变化规律,从而从微观机理方面对碾压混凝土层面宏观性能,包括抗渗性能和抗剪强度做出解释,为深入了解碾压混凝土层面结合好坏产生的原因提供依据。研究在不同层间间隔时间和不同层面处理方式情况下碾压混凝土层面的抗渗性能和抗剪强度,揭示碾压混凝土层面抗渗性能和抗剪强度随层间间隔时间的衰减规律,得到不同掺量及不同种类的垫层材料(包括膨胀剂、纳米二氧化硅)对碾压混凝土层面抗渗性能和抗剪强度的影响规律和改性效果,为提高碾压混凝土层间结合质量提供参考依据。

关键词：碾压混凝土层间间隔时间层面处理方式渗透系数抗剪强度

基于3D打印的超高性能混凝土制备及性能研究

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基于3D打印的超高性能混凝土制备及性能研究

作者：赵雅萌山东建筑大学

学位级别：硕士

近些年来,3D打印混凝土由于设计自由度大,建造效率高以及节能环保等优点,已成为建造领域国内外学者研究的热点内容。但是3D打印若使用传统混凝土材料则存在强度低、韧性差等缺陷,使3D打印混凝土技术的发展面临一个巨大的挑战。基于紧密... 详细信息

近些年来,3D打印混凝土由于设计自由度大,建造效率高以及节能环保等优点,已成为建造领域国内外学者研究的热点内容。但是3D打印若使用传统混凝土材料则存在强度低、韧性差等缺陷,使3D打印混凝土技术的发展面临一个巨大的挑战。基于紧密堆积理论的超高性能混凝土（UHPC）具有良好的力学性能和耐久性能,其中的钢纤维可以有效提高其韧性,因此,研究制备能够满足3D打印施工要求的UHPC具有非常重要的现实意义。研究确定了3D打印超高性能混凝土的基准配合比。通过测定混合体系标准稠度和最小基本需水量,分析得到UHPC胶凝材料粉体混合体系的最佳配比为水泥∶粉煤灰∶矿粉∶硅灰∶石膏=0.65∶0.1∶0.1∶0.1∶0.05。运用正交试验,研究矿物掺合料、配比参数及外加剂对UHPC流动性能和力学性能的影响,并通过极差分析得到UHPC基准配合比。研究结果表明在矿物掺合料中硅灰对UHPC流动性能和力学性能的积极影响最为显著,钢纤维在早期强度和后期强度中都占有主导作用。为了配制具有早期强度高的3D打印超高性能混凝土,以满足3D打印技术对连续打印的需求,使用硫铝酸盐水泥替代部分硅酸盐水泥,研究不同取代量对UHPC凝结时间、力学性能和流动性能的影响。研究结果表明硫铝酸盐水泥对硅酸盐水泥的最佳替代量为20%。最优配合比下UHPC性能测试得到:跳桌流动度为197 mm;初凝时间为23min;3 h、28 d抗压强度分别为20.08 MPa、149.35 MPa;3 h、28 d抗折强度分别为6.5MPa、29.78 MPa,表明UHPC强度稳定发展,流动度及初凝时间也能满足3D打印的要求。针对3D打印技术的工艺特性,研究最优配合比下层间间隔时间及环境温度对UHPC力学性能的影响,结果表明:随着层间间隔时间的增加,试件的28 d抗压、抗折和粘结强度都有明显降低,间隔时间在5～15 min时UHPC的新鲜度和粘结强度达到最佳平衡状态;环境温度对超高性能混凝土的早期内部微观结构影响较大,温度升高有利于胶凝材料水化的进行,改善了凝胶体与骨料界面的完整性,使得试件早期抗压强度有所提高。在相同的环境温度下,掺加钢纤维未能明显改变超高性能混凝土的微观形貌,说明掺加钢纤维提高混凝土的抗折强度和抗压强度主要是因为钢纤维发挥的物理作用。通过冻融循环试验测试3D打印UHPC的抗冻性能,结果表明冻融循环对试件表观及质量影响不大,3D打印试件抵抗冻融循环的能力略逊于浇筑试件,整体相差不大;通过扫描电镜分析了成型方式对UHPC抗冻性能的影响,3D打印试件之所以具有良好的抗冻性能,是由于钢纤维的桥接作用有效地抵抗了结构内部微裂缝的形成。

关键词： 3D打印超高性能混凝土力学性能正交试验层间间隔时间抗冻性

浅议四川舟坝大坝碾压混凝土坝的层面控制和处理

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地下水 2006年第3期28卷 107-108页

作者：乔勇白涛续继峰中国水电十五工程局有限公司陕西西安710002

碾压混凝土坝的主要特点是具有大量的铺筑层面,层面处理的好坏,不仅影响坝身的整体强度和防渗,还会影响到大坝安全。本文结合舟坝大坝碾压混凝土层面的施工,对舟坝大坝碾压混凝土层面的控制和处理方法进行了介绍,并提出了一些认识和看法。

关键词：混凝土层面层间间隔时间直接铺筑允许时间加垫层允许铺筑时间

碾压混凝土施工技术在禹门河反调节水库施工中的应用

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河南水利与南水北调 2006年第4期35卷 9-10页

作者：姚党照李保亭高琴月河南省水利第一工程局

1工程简介禹门河反调节水库位于河南省洛宁县禹门河村,黄河一级支流洛河干流上。其作为上游故县水库的反调节水库,主要作用是消除故县水库调峰运用对下游梯级电站和工农业用水的不利影响,同时兼顾发电。主要建筑物由大坝、电站组成,其... 详细信息

1工程简介禹门河反调节水库位于河南省洛宁县禹门河村,黄河一级支流洛河干流上。其作为上游故县水库的反调节水库,主要作用是消除故县水库调峰运用对下游梯级电站和工农业用水的不利影响,同时兼顾发电。主要建筑物由大坝、电站组成,其中大坝由溢流坝段、排沙孔坝段、电站引水进口坝段和左右挡水坝段4部分组成。大坝最大坝高60．5m,坝顶长度213．25m,大坝最大底宽49．4m,坝顶宽5m。

关键词：碾压混凝土筑坝常态混凝土层间间隔时间碾压混凝土坝层面结合质量振动碾水库施工碾压试验干硬性混凝土碾压混凝土施工技术

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碾压混凝土重力坝施工仓面的质量控制

中国水运（下半月） 2011年第11期11卷 138-139页

作者：张浩王庆勇新疆额尔齐斯河流域开发工程建设管理局新疆乌鲁木齐830000

碾压混凝土有施工快速、上升连续的特点,所以过程质量控制是碾压混凝土质量控制体系中的重要组成部分。文中简述了碾压混凝土重力坝施工仓面质量控制的要点与方法。

关键词：层间间隔时间 VC值质量控制