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掺砾黏土样的大型三轴流变特性试验研究

岩土力学 2015年第S1期36卷 423-429页

作者：赵娜周密何晓民长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室湖北武汉430010

高心墙堆石坝的砾质土筑坝材料含有较大颗粒,又含有大比例的黏性土,渗透系数较低,试验需要用大尺寸的仪器。大尺寸试验排水、饱和困难、试验周期长、难度大,一直是试验工作的难点,在砾质土试样中预留砂芯加速排水饱和的方法可以有效地... 详细信息

高心墙堆石坝的砾质土筑坝材料含有较大颗粒,又含有大比例的黏性土,渗透系数较低,试验需要用大尺寸的仪器。大尺寸试验排水、饱和困难、试验周期长、难度大,一直是试验工作的难点,在砾质土试样中预留砂芯加速排水饱和的方法可以有效地解决该问题。对掺砾黏土样进行了大型三轴流变试验,通过实测蠕变量和蠕变模型参数对掺砾后黏土样的流变特性进行了分析。研究结果表明,掺砾黏土样的蠕变量与时间关系呈现较好的幂函数关系,采用长江科学院蠕变模型可准确地描述其流变特性;在相同饱和状态下掺砾样的蠕变量和蠕变模型参数指标较低,说明掺砾起到了改善土样工程性状的功能;在均为土样或者掺砾样条件下非饱和状态的蠕变指标明显低于饱和状态下的蠕变指标,说明预留砂芯加速排水的方法起到了明显的作用,促进了试样的充分饱和。

关键词：掺砾黏土大型三轴流变试验蠕变模型

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掺砾黏土动力特性研究进展

水利水电科技进展 2015年第4期35卷 112-118页

作者：费康闻玮张永强河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210098 扬州大学岩土工程研究所江苏扬州225127

综述了掺砾黏土动力特性的研究现状,分析了动剪切模量、阻尼比和动强度的影响因素,提出研究掺砾黏土的动力特性需要考虑材料的细观结构特征,总结了考虑材料细观结构特征的数值方法及分析理论。指出今后需要在掺砾黏土的细观结构特征及... 详细信息

综述了掺砾黏土动力特性的研究现状,分析了动剪切模量、阻尼比和动强度的影响因素,提出研究掺砾黏土的动力特性需要考虑材料的细观结构特征,总结了考虑材料细观结构特征的数值方法及分析理论。指出今后需要在掺砾黏土的细观结构特征及其影响因素、细观结构对材料宏观动力性能的影响机理和基于颗粒增强复合材料理论的细观力学模型等方面作重点研究。

关键词：掺砾黏土动力特性动剪切模量阻尼比动强度细观结构综述

小主应力方向加载条件下的掺砾黏土真三轴试验

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岩土力学 2018年第9期39卷 3270-3276页

作者：张坤勇李威 Charkley Nai Frederick 陈恕河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室江苏南京210098 河海大学江苏省岩土工程技术工程研究中心江苏南京210098 河海大学岩土工程科学研究所江苏南京210098

对土石坝心墙掺砾黏土开展模拟心墙单元小主应力方向加载的真三轴试验,首先对试样进行不同围压条件下等向固结,然后保持小主应力恒定,通过调整大主应力和中主应力,以模拟土石坝竣工后的初始三向应力状态。试验过程中保持大主应力和中主... 详细信息

对土石坝心墙掺砾黏土开展模拟心墙单元小主应力方向加载的真三轴试验,首先对试样进行不同围压条件下等向固结,然后保持小主应力恒定,通过调整大主应力和中主应力,以模拟土石坝竣工后的初始三向应力状态。试验过程中保持大主应力和中主应力恒定,从小主应力方向单向加载,以模拟土石坝蓄水过程中心墙单元所经历的应力路径。试验结果与常规三轴试验以及复杂应力条件下大主应力方向真三轴加载试验结果都有显著不同。不同初始应力条件下,不同主应力方向的初始切线模量和初始切线泊松比的变化规律非常复杂,应力–应变显现出明显的各向异性。在心墙堆石坝施工过程及蓄水过程中,心墙单元所经历的应力路径明显不同,合理的土体本构模型应该对这种由于加荷路径不同所引起的不同方向模量和泊松比进行合理描述。

关键词：真三轴试验小主应力各向异性掺砾黏土应力路径

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掺砾黏土心墙料动力特性试验研究

掺砾黏土心墙料动力特性试验研究

作者：李熙康大连理工大学

学位级别：硕士

心墙堆石坝具有就地取材、结构简单、设计烈度高等优点,是国内外广泛建造的坝型之一。早期心墙材料变形大且强度低,主要以矮小坝型存在;现如今土石坝朝高大方向发展。掺砾黏土作为心墙材料既能发挥黏土渗透性低的特点,同时也能够发挥砾... 详细信息

心墙堆石坝具有就地取材、结构简单、设计烈度高等优点,是国内外广泛建造的坝型之一。早期心墙材料变形大且强度低,主要以矮小坝型存在;现如今土石坝朝高大方向发展。掺砾黏土作为心墙材料既能发挥黏土渗透性低的特点,同时也能够发挥砾石力学性能高的特点,对改善坝体稳定、预防拱效应及水力劈裂等具有积极作用。当前坝高200m以上心墙堆石坝中,基本均以砾石土作为心墙防渗料。在充分保证安全性的前提下,我国筑坝技术已达到300m级高土心墙堆石坝,如两河口(293m)、双江口(312m)等。但当前对动力作用下掺砾黏土变形及强度特性研究相对较少。本文采用小型三轴仪对掺砾黏土进行动模量阻尼比试验、永久变形试验、动强度试验研究,主要工作如下:(1)对不同围压、固结比掺砾黏土进行动模量阻尼比试验,研究掺砾量对动剪切模量等力学特性指标影响,试验结果表明,掺砾量越大,土体动剪切模量越大。掺砾量主要对小应变情况下动剪切模量提升显著,后期不同掺砾量动剪切模量差别小,本文试验动剪应变在0.1%之前动剪切模量差别大。同时,随动剪应变发展,掺砾量越大,动剪切模量衰减速率越大,动剪切模量比衰减幅度越大,但高掺砾量剪切模量一直高于低掺砾量剪切模量,因此掺砾量越高,抵抗变形能力越强,土体越安全。此外,围压越高,增加相同掺砾量,动剪切模量增加幅度越大。(2)对掺砾黏土进行永久变形试验,研究永久变形基本变化规律,试验结果表明,掺砾黏土残余剪应变与振次符合双曲线变化规律。对比大工改进沈珠江模型以及双曲线模型,双曲线模型数据点拟合离散性更小,更能准确反映土体变化规律。目前掺砾黏土在永久变形方面没有相关模型,主要参考堆石料永久变形模型进行处理,建议今后针对掺砾黏土采用双曲线模型。(3)针对掺砾黏土破坏标准,尚未有明确规定,一般参考黏土及砾石土规范,通过本文研究,某些工况参考规范标准会高估土体动强度。动强度试验结果表明,以应变开始快速发展作为破坏取值时机合理:一方面掺砾黏土达到某一应变后,应变开始加速发展且该应变小于参考规范应变;另一方面不同动应力幅值按应变转折标准研究,破坏应变ε与破坏振次lgN呈线性关系,可对不同破坏振次动强度进行预测;同时对比其他标准,相关力学性能变化规律与参考规范一致,安全评价偏保守。综合分析,掺砾黏土动强度破坏标准,建议等压条件下采用本文研究应变转折标准,偏压条件下采用10%应变标准。

关键词：三轴试验破坏标准掺砾黏土动剪切模量动强度

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掺砾黏土力学性能试验研究

掺砾黏土力学性能试验研究

作者：张永强扬州大学

学位级别：硕士

掺砾黏土在自然界中分布广泛,在工程中也有较多使用。如用作心墙土石坝的心墙防渗料、道路的路基填料等。但其力学性能随掺砾量等因素的变化规律尚不是十分清楚,本文对掺砾黏土进行了击实试验、静三轴试验、压缩试验,对掺砾量等因素对... 详细信息

掺砾黏土在自然界中分布广泛,在工程中也有较多使用。如用作心墙土石坝的心墙防渗料、道路的路基填料等。但其力学性能随掺砾量等因素的变化规律尚不是十分清楚,本文对掺砾黏土进行了击实试验、静三轴试验、压缩试验,对掺砾量等因素对压实性能、抗剪强度、压缩性能等方面的影响进行研究。主要的研究内容有：1)通过对不同掺砾量的掺砾黏土进行室内击实试验,分析了影响击实试验结果各种因素,得到了掺砾量、最大干密度以及最优含水量之间的关系,随着掺砾量的增加,最优含水率逐渐减小,干密度逐渐增加。由于掺砾黏土中黏土的压实程度小于纯黏土的压实程度,使得理论值与实际值有差距。2)分析了掺砾量对黏土无侧限抗压强度的影响。随着掺砾量的增加,无侧限抗压强度大致呈下降趋势,当含砾量越大时,无侧限抗压强度下降的越明显,表明掺砾黏土的无侧限抗压强度主要取决于黏土的状态。3)对掺砾黏土进行了静三轴试验,研究了不同掺砾量、颗粒形状及粒径对掺砾黏土剪切特性的影响,具体分析了主应力差随轴向应变的变化规律。破坏时的强度与含砾量及围压之间有明显的关系,当围压较低时,随着掺砾量的增加,强度逐渐降低到最低值。当超过最低值时,强度随着掺砾量的增大而增大。围压较大时,砾粒间的孔隙在固结后已经相对密实,强度随着掺砾量的增加而增加。4)对掺砾黏土进行了室内压缩试验,分析了压缩指数与掺砾量之间的关系。结果表明：掺砾量在20%-30%之间存在临界值,当含砾量小于临界值时,压缩指数随着含砾量的增加而增加;当掺砾量超过临界值之后,砾粒的骨架作用逐渐体现,压缩指数在试验掺量范围内（掺砾量在48%之内）随着掺砾量的增加而逐渐降低。

关键词：掺砾黏土击实试验静三轴试验压缩试验

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掺砾黏土细观结构数值模拟

掺砾黏土细观结构数值模拟

作者：闻玮扬州大学

学位级别：硕士

掺砾黏土是一种粗、细颗粒混杂的复合体,属于被广泛应用的工程材料。其力学特性受到细观结构控制,为了较为精细地反映掺砾黏土的细观结构,揭示细观结构对其力学性状的影响,本文通过室内试验研究、细观结构图像分析、数值模拟,对掺砾黏... 详细信息

掺砾黏土是一种粗、细颗粒混杂的复合体,属于被广泛应用的工程材料。其力学特性受到细观结构控制,为了较为精细地反映掺砾黏土的细观结构,揭示细观结构对其力学性状的影响,本文通过室内试验研究、细观结构图像分析、数值模拟,对掺砾黏土的力学特性、细观结构特征、力学性状的影响机理进行了研究。具体内容如下：（1）对掺砾黏土进行了室内试验研究,不同含砾量的掺砾黏土固结不排水三轴剪切试验结果表明：在低围压下,含砾量较低（0%-20%）时,掺砾黏土固结不排水强度随含砾量增大而略有下降,孔隙水压力随之提高,含砾量达到20%后,强度随含砾量增大而提高,孔隙水压力降低。在高围压下,掺砾黏土固结不排水强度随含砾量增大而提高,孔隙水压力总体呈下降趋势。随着含砾量增大掺砾黏土的有效摩擦角增大。（2）对掺砾黏土试样进行了CT扫描,研究表明：含砾量为20%时,砾粒在土中呈悬浮状态;当含砾量为40%、60%时,砾粒的空间分布紧密,砾粒之间的土体较其它黏土更为密实,这有助于力的传递,与砾粒共同形成传力骨架。掺砾黏土中的砾粒与黏土的接触面上普遍存在空隙。随着含砾量增大,掺砾黏土中空隙数量增多、体积增大。依据CT扫描的二维图像,进行了掺砾黏土的三维重建。（3）依据重建的三维模型,运用有限元计算软件ABAQUS,对掺砾黏土进行了细观结构的数值模拟,并对比不同围压下纯黏土与掺砾黏土的抗剪强度、孔隙水压力,通过数值模拟表明：在低围压下,混合土体中的砾粒为悬浮状态,其力学性能由黏土控制。在高围压下,粒问空隙在高固结压力过程中被压实,再加上黏土的硬化作用,围压越大粒间黏土越密实,骨架刚度越大,因此固结不排水强度随着含砾量的增大而提高。在低围压较下,含砾量较低时,远离砾粒的黏土有效应力下降,孔隙水压力随着含砾量增大而提升,在高围压下,远离砾粒的黏土也被挤压密实,随着含砾量增大,孔隙水压力降低。

关键词：掺砾黏土 CT扫描三维重建数值模拟

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复杂应力条件下掺砾黏土真三轴试验

岩土力学 2010年第9期31卷 2799-2804页

作者：张坤勇朱俊高吴晓铭李永红河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室南京210098 河海大学岩土工程科学研究所南京210098 国电大渡河流域水电开发有限公司成都610016 成都勘测设计研究院成都610072

采用新型真三轴仪器,对掺砾黏土进行了复杂应力条件下加载试验,近似模拟了土石坝填筑期心墙土体单元的加荷过程。试验结果表明,由于土体单元处于复杂应力状态,即使是单向加载这样的简单加荷应力路径,在不同应力方向上的应力和变形也都... 详细信息

采用新型真三轴仪器,对掺砾黏土进行了复杂应力条件下加载试验,近似模拟了土石坝填筑期心墙土体单元的加荷过程。试验结果表明,由于土体单元处于复杂应力状态,即使是单向加载这样的简单加荷应力路径,在不同应力方向上的应力和变形也都呈现显著的应力各向异性。土石坝应力变形分析中坝体单元处于三向应力条件下,由于加载引起的应力各向异性对心墙乃至整个坝体的应力变形规律都有较大影响,合理的本构模型应该能够反映并描述这种复杂应力状态下的应力各向异性。

关键词：复杂应力条件真三轴试验各向异性掺砾黏土

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掺砾黏土样的大型三轴流变特性试验研究

掺砾黏土样的大型三轴流变特性试验研究

中国土木工程学会第十二届全国土力学及岩土工程学术大会

作者：赵娜周密何晓民长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室

关键词：掺砾黏土大型三轴流变试验蠕变模型

来源： cnki会议评论

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心墙掺砾黏土料静力本构模型的对比分析

水利与建筑工程学报 2015年第5期13卷 208-211页

作者：李云清邹德高董博文大连理工大学水利工程学院辽宁大连116024 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

掺砾黏土广泛应用于高心墙堆石坝,掺砾黏土本构对大坝的数值模拟至关重要,但目前对于掺砾黏土本构适用性的研究较少。研究采用广义塑性模型以及邓肯E-B模型,分别标定了某300 m级高心墙坝掺砾黏土料的静力计算参数,并结合该高坝进行二维... 详细信息

掺砾黏土广泛应用于高心墙堆石坝,掺砾黏土本构对大坝的数值模拟至关重要,但目前对于掺砾黏土本构适用性的研究较少。研究采用广义塑性模型以及邓肯E-B模型,分别标定了某300 m级高心墙坝掺砾黏土料的静力计算参数,并结合该高坝进行二维有限元静力计算,同时分析两种模型下心墙在填筑期与蓄水期的竖向变形。结果表明邓肯E-B模型参数简单,计算结果偏于安全,而广义塑性模型参数复杂,计算结果偏于精确。

关键词：掺砾黏土邓肯E-B模型广义塑性模型心墙堆石坝