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胶凝砂砾石坝是近年来出现的一种结合了碾压混凝土坝和面板堆石坝技术优势的新坝型,在优化结构布置、节约工程投资、实现快速施工、适应环境、保护生态等诸多方面具有显著优点,它使用一种新的筑坝材料——胶凝砂砾石材料筑坝。胶凝砂砾石材料是将少量胶凝材料添加到河床砂砾石材料或开挖废弃料等容易在坝址附近获得的岩石基材中,然后采用简易的设备和工艺进行拌合后得到的一种低强度的筑坝材料。胶凝砂砾石材料三轴试验的研究在国内进行的相对较少,试验方法需要不断摸索探讨,目前,国内外学者对胶凝砂砾石力学性能的研究还不够深入,没有建立系统的力学指标体系,不利于胶凝砂砾石坝本构模型、坝体剖面等其他研究方面的开展,制约了这项新型筑坝技术进一步发展。 本文在总结国内外大量单轴及三轴试验资料的基础上,结合水利部公益性行业科研专项经费项目《胶凝砂砾石材料力学特性、耐久性及坝型研究》,针对影响胶凝砂砾石材料力学特性的主要因素,进行系统的试验与研究,得出相应的应力应变关系曲线及强度指标,建立系统的胶凝砂砾石材料力学指标体系。主要研究内容如下: 1、介绍胶凝砂砾石坝的发展及其特点,并概述胶凝砂砾石三轴剪切试验的研究现状; 2、根据任务书要求,并结合山西守口堡待建工程资料,利用新引进的GCTS STX—600型三轴仪,着重对水泥用量50kg/m3,粉煤灰掺量40kg/m3下,不同水胶比、砂率及龄期进行相关的大三轴剪切试验研究,包括不固结不排水与固结排水试验,得出相应的应力应变曲线,研究胶凝砂砾石材料的强度随之变化规律,确定不同组合与配比情况下胶凝砂砾石材料的残余强度及抗剪强度指标,并针对影响胶凝砂砾石材料的因素进行分析研究,以便实际工程参考。 3、根据胶凝砂砾石材料的三轴试验结果,在对应力应变关系曲线分析研究的基础上,确定比较适合于胶凝砂砾石材料的本构模型,本文拟对邓肯—张双曲线模型进行研究。通过对曲线的拟合来确定邓肯—张模型中的模型参数,为后期本构模型的深入分析以及坝型剖面的研究提供依据。