【摘 要】
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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
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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_p与破坏振次lgN_f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。
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