论文部分内容阅读
堆石料具有强度高、变形小、压实性好和就近取材的优良特性，目前已经广泛用于路堤、机场、地基、大坝等建设中。我国西南地区的江河上水流流速快、落差大、蕴藏着丰富的水能资源。然而这些地区地广人稀，交通不便，地形地质条件复杂，利用当地的土石材料修建堆石坝的优势极其明显。筑坝堆石料大多来源于山体的爆破开挖，具有颗粒尺寸较大、颗粒级配较好和颗粒破碎较为显著的特点，也正是由于堆石料的这些特点，堆石坝的应力~变形受到了工程界广泛的关注并成为研究热点。目前堆石料应力~变形特性和力学参数求取多采用等围压σ3应力路径，较少研究不同加载应力路径条件下这些材料参数的变化规律，而实际大坝在填筑和蓄水过程中的应力路径是变围压的复杂加载过程。变围压应力路径的颗粒破碎与常围压σ3应力路径是否有区别研究成果尚少，应力路径对颗粒破碎的影响还有待进一步研究；此外，目前堆石料的剪胀方程大都是根据等围压σ3应力路径得到的，这些剪胀方程是否能反映不同加载应力路径下堆石料的剪胀规律尚不明了。因此，开展不同加载应力路径下堆石料力学特性试验，深入研究堆石料的颗粒破碎和剪胀规律，对准确分析高土石坝坝体及其防渗体安全具有重要的理论和工程意义。本文的主要工作有： (1)采用大型高压复杂应力路径三轴试验仪，对某高堆石坝的主堆石料进行了4组不同加载应力路径的三轴试验，研究了应力路径对堆石料应力~变形的影响，试验结果表明：三轴压缩状态下，应力路径对峰值强度和破坏围压之间关系的影响不显著。 (2)对试验后的堆石料进行了精确的颗粒筛分，分析了不同加载应力路径试验后的颗粒破碎的变化规律，揭示了不同应力路径条件下颗粒破碎率和塑性功存在一致关系。 (3)对等kc、等σ3、等p、等σ1共4种应力路径的堆石料的剪胀特性进行了试验研究，剪胀试验结果表明：目前应力状态和状态相关的剪胀方程能较好反映堆石料单一应力路径下的剪胀规律，但不能有效地描述不同加载路径试验中剪胀比大小依赖于应力增量方向的现象，表现出明显的应力路径相关性；发现剪胀线的斜率参数和截距参数都与应力增量方向线性相关，据此提出了考虑应力增量方向修正的剪胀方程并验证了修正剪胀方程的合理性。