非线性K-G模型对胶凝砂砾石材料的适应性

非线性K-G模型最初是基于堆石料三轴试验提出的土体本构模型。胶凝砂砾石材料是一种力学性质极其复杂的新型筑坝材料,其颗粒组成和力学性质与堆石料有较大的区别。通过试验研究,在非线性K-G模型的基础上,提出了该模型的体积变形模量Kt和剪切变形模量Gt的求取方法。根据三轴试验数据,利用该模型计算相应参数,并预测应力—应变曲线,结果表明:该模型能较好地模拟胶凝砂砾石材料的应力—应变曲线,能用于胶凝砂砾石材料的相关计算分析。

胶凝砂砾石材料动力特性试验研究

为了研究胶凝砂砾石料动力特性,采用大型动三轴仪压缩试验,分析该材料在动荷载作用下的动应力—动应变关系和阻尼比的变化规律。结果表明:胶凝砂砾石料的动应力—动应变关系曲线呈非线性特征,由包络曲线可以将胶凝砂砾石料压缩过程大致分为压密、弹性、屈服、应变软化等4个阶段,且该材料的峰值强度随围压增加而增大;在同一围压作用下,随动应变的增大,阻尼比先减小趋于平缓后增大;在相同应变条件下,阻尼比随着围压增加而减小。

胶凝砂砾石材料本构模型研究

胶凝砂砾石材料是一种低强度的筑坝新型材料.在分析胶凝砂砾石材料三轴试验数据的基础上,得出胶凝砂砾石材料的初始切线弹性模量、残余强度和峰值强度与围压的关系,从而建立了包含6个参数的非线性软化本构模型.将建立的本构模型计算所得的理论曲线与三轴试验数据进行对比,吻合情况良好,说明该模型能够较好地反映胶凝砂砾石材料的应力-应变特征,可以为胶凝砂砾石坝的非线性分析提供依据.

基于强度参数演化的胶凝砂砾石材料本构关系研究

胶凝砂砾石材料应力-应变关系具有明显的弹塑性和应变软化特性,当前其本构关系推导较为复杂。针对这一问题,本文借鉴岩石材料峰后强度参数演化行为,基于摩尔-库伦强度准则,采用最大主应变ε1作为应变软化参数,将凝聚力c、内摩擦角φ看作ε1的分段线性函数,较为简便的推导胶凝砂砾石材料的本构关系。由本构关系式拟合得到不同围压时胶凝砂砾石材料应力-应变关系曲线变化趋势与三轴试验数据吻合良好,说明该方法得到的本构关系可以反映胶凝砂砾石材料的应力-应变特征。

胶凝砂砾石材料的细观滞回模型

为充分认识胶凝砂砾石(CSG)材料的动力学特性,更好地揭示其动态本构关系,基于经典Preisach-Mayergoyz(PM)细观滞回模型,结合CSG材料的非线性滞后特性,计入塑性残余应变和循环次数的影响,建立了CSG材料的细观滞回模型.将改进后的模型与试验滞回曲线进行对比分析后可知,该模型不仅可以反映CSG材料在循环荷载下的非线性滞后特征,还可以预测循环荷载下CSG材料的疲劳寿命.

循环荷载下胶凝砂砾石材料的滞后及阻尼效应

为探求胶凝砂砾石(CSG)材料在动荷载下的力学特性,通过大型动三轴仪进行了等幅循环加载试验,分析了CSG材料的非线性滞后特性和阻尼比的演化规律.结果表明:加卸载过程中阻尼效应的差异引起了应力-应变曲线的不同步,在加载阶段,应变相位可能超前于或滞后于应力相位,两者相位差与循环次数有关;卸载阶段的应变相位始终滞后于应力相位;整个循环过程始终存在残余变形,从而使滞回环表现为下部不闭合的新月形;随着循环次数的增加,应变相位滞后于应力相位的程度和残余变形均呈大—小—大的趋势.基于新月形滞回环不闭合的特点,根据能量原理讨论了阻尼比的计算方法和演化规律,发现阻尼比的大小取决于残余变形和滞回环面积的大小,演化曲线呈U形.

变幅循环荷载下胶凝砂砾石材料的动强度特性研究

动强度是大坝稳定安全分析的重要参数,对工程设计具有重要意义。采用大型动三轴仪,开展变幅循环加卸载试验,探究了不同围压和水泥含量对胶凝砂砾石(CSG)材料动应力—动应变关系的影响;基于摩尔—库伦强度准则,以动应变为塑性内变量,研究了CSG材料在经历塑性变形时其动强度参数的演化规律。结果表明,动粘聚力和动内摩擦角随水泥含量增大而增加;随着动应变增加,动粘聚力下降较快,动内摩擦角增加,骨料间的剪切滑移产生的摩擦力起主导作用;达到峰值动应力时,骨料间的有效受力面明显减小,动粘聚力下降平缓,动内摩擦角减小,具有一定的滞后性。动粘聚力随动应变变化的规律符合幂函数关系;动内摩擦角与动应变变化的规律符合二次函数关系。研究结果可为CSG坝的抗震设计优化提供理论参考。

水工隧洞盾构开挖料对胶凝砂砾石材料强度的影响

水利施工中的弃渣会对周边环境产生严重影响,其资源化利用具有重要的经济效益、生态效益和社会效益。通过室内试验的方式,探讨了水工隧洞盾构施工开挖料用于胶凝砂砾石材料的可行性,并探讨了胶凝材料用量和取代率两个主要因素的具体影响。试验结果显示,利用盾构开挖料取代一定量的天然骨料,不会对胶凝砂砾石材料的强度产生显著影响,具有一定的工程应用和推广价值,同时推荐选择45kg/m^(3)的胶凝材料用量及60%的取代率。

基于能量演化的胶凝砂砾石材料动损伤特征

为更好揭示胶凝砂砾石材料的动态损伤特性,采用破碎耗散能定义了材料在动循环加载下的损伤变量,从能量角度探究材料的损伤演化特性。研究结果表明,随着应变增大,总能和耗散能增大,弹性能先增大再减小;随着围压和水泥含量的增加,材料的储能极限和最大耗散能呈非线性增加,屈服点耗散能占比逐渐增大,峰值点则不断减小,表明围压提高了材料抵抗侧向变形的能力与能量积聚的效率。胶凝砂砾石材料损伤变量表现出4阶段特征,损伤变量在裂纹扩展阶段增幅达到最大,在强度失效时平缓上升并趋近于1。

考虑材料随机性的胶结砂砾石重力坝结构可靠度分析

胶结砂砾石重力坝是一种新材料坝,具有造价低廉、施工快速、安全环保等优势,符合现在坝型选择趋势。总结实际工程情况,目前该坝型存在材料非均匀性突出的问题,对结构安全的影响不明。为此,根据胶结砂砾石材料力学性能参数统计规律,为表现材料非均匀性,将该材料的弹性模量和黏聚力模拟为随机场,结合《胶结颗粒料筑坝技术导则》(SL 678—2014)5.3小节中的应力分布要求,以坝体内部胶结砂砾石材料出现主拉应力的可能性作为结构可靠度的评价指标,用随机有限元法进行结构可靠度计算,并将其结果与材料均质确定性有限元计算结果比较。结果表明:结构可靠度计算结果具有可靠性,材料不均匀对坝体结构安全带来较大负面影响。为提高坝体结构安全,推广该新材料坝,为该坝型的设计、施工提供建议如下:在施工过程中需要对胶结砂砾石材料的弹性模量这一参数进行重点控制;需要在坝踵、坝趾附近适当提高胶结砂砾石材料和混凝土的强度等级,并加强施工质量控制。

基于材料特性的胶凝砂砾石坝地基条件适应性研究

基于胶凝材料含量为70 kg/m^3的胶凝砂砾石(CSG)材料力学特性,对拟定不同坝高的剖面进行稳定分析,得到CSG坝最小计算剖面。采用有限单元法对坝体坝基进行强度分析,确定所拟坝体适应的地基条件,为工程提供参考依据。

胶凝砂砾石新型材料在顺江堰枢纽溢流坝设计中的运用

本文论述了顺江堰引水枢纽溢流坝体设计采用中国水利水电科学研究院自主研发的胶凝砂砾石作为主要筑坝材料的可行性,有效地利用工程不筛分的开挖料,节省投资,减少弃渣及占地。通过坝体合理的材料分区,使坝体在非对称断面的情况下,满足现行行业标准规范的相关设计指标要求。碾压施工,易于机械化,缩短工期。

基于级配砂砾石基层施工技术研究与分析

本文国述了路基基层材料选择、基层施工对道路施工质量起着至关重要的作用,直接影响到路基弯沉值及路面结构的稳定性,因此基层处理要严格控制压实及压实度检测。

胶凝砂砾石质量控制方法

为了探索便捷的胶凝砂砾石质量控制方法,通过大同守口堡水库大坝现场碾压试验,结合大坝填筑初期的补充试验,对胶凝砂砾石150mm立方体小试件(剔除大于40mm颗粒)和450mm立方体大试件(全级配颗粒)抗压强度进行相关分析,探求出小试件和大试件抗压强度值之间的函数关系。同时对核子密度仪检测的密度值与灌水法在同一点检测的密度值进行相关分析,探求出两种方法同一测点密度值的函数关系。研究结果表明:在胶凝砂砾石施工中,可以利用小试件代替大试件进行抗压强度检测,利用核子密度仪代替灌水法进行密度检测,以解决传统质量控制方法的不足。

胶凝砂砾石抗压强度性能试验研究

本文通过对胶凝砂砾石材料在不同龄期、不同粉煤灰掺量和水泥用量下的抗压强度变化进行试验研究,得到水泥、粉煤灰等材料掺量对胶凝砂砾石材料强度的影响程度,从而得出水泥、粉煤灰的最优掺量。试验结果显示:在材料中掺入粉煤灰,材料强度提高的效果最好,但粉煤灰对材料前期的强度影响较小;而且随着砂率的增大粉煤灰对材料抗压强度的影响减小。最优用水量为80~120kg/m^3,且随胶凝材料掺量和砂率的增大而增大;最优水胶比为0.87~1.41,随胶凝材料用量和龄期的增加最优水胶比都呈减小趋势。

基于声发射检测CSG材料损伤演变及裂纹识别

为了从细观角度揭示胶凝砂砾石(CSG)材料损伤演变机制和裂纹的分类演化规律,结合声发射测试技术,采用Geiger时差定位法、上升角-平均频率法和高斯混合模型,对CSG材料的裂纹类型进行识别.结果表明:CSG材料的破坏过程可分为原始裂纹闭合、新生裂纹扩展、裂纹聚结和峰后破坏4个阶段;声发射事件的三维定位直观反映了裂纹萌生、扩展直至贯通的动态演化过程;通过裂纹类型识别,加载前期试件以剪切裂纹为主,后期拉伸裂纹占比增加,在临近破坏前,高水胶比时剪切裂纹与拉伸裂纹比约为2∶1,低水胶比时约为1∶1.

大同市守口堡水库胶凝砂砾石大坝富浆胶凝砂砾石铺筑方案简述

大同守口堡水库的坝型是一种名为胶凝砂砾石的大坝,其最大坝高为61.6 m。文中详述了这种富浆胶凝砂砾石材料的铺筑方案,包括这种材料施工前的准备工作,具体的施工铺筑过程,现场铺筑材料的表现密度检测和材料施工的质量控制等。

砂砾石路基基层施工技术分析

本文分析了砂砾石材料的性能,对于其摊铺工艺及压实工艺进行描述,总结了路基压实控制指标及现场测定方法,同时对于路基养生的要求进行说明,提出了相应的砂砾石路基基层的施工技术体系和相应参数的控制指标,总结施工工艺流程图。

砂砾石路基填筑施工技术

在公路的建设工程中,为了降低工程的成本,通常采用一些砂砾石作为路基材料来进行工程的施工建设,通过对砂砾石路基的深入研究和实际材料测试,逐步分析砂砾石在路基填筑过程中的材料性能。本文还提出了一些路基的防护要求和控制标准,为以后的路基建设提供良好的参考。

考虑材料非均质性的胶凝砂砾石坝随机有限元分析

在对胶凝砂砾石材料力学性能指标搜集、整理、统计和分析的基础上,建立弹性模量随机场模型,运用Monte-Carlo随机有限元法研究材料非均质性对大坝静力工作性态的影响。计算结果表明:特征点位移离散性较小,变幅最大不超过13.7%;应力离散性较大,变幅最小不低于18.8%,最大可达110.5%;坝体应力和位移取统计均值后分布规律与材料均质确定性模型下基本一致;坝体应力和位移离散性在上下游面、顶部、坝踵和坝趾处较大,变异系数最大达到0.21,而内部则较小,变异系数不超过0.08;在均值上下三倍标准差区间内,位移极值点处变化率不超过5%,而应力极值点处变化率不小于18.4%,最大达到375%。