堆石料流变特性研究

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1、河海大学硕士学位论文堆石料流变特性研究姓名：周干武申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：卢廷浩20080601摘要摘要我国的高土石坝发展非常迅速，尤其是面板堆石坝以其突出的优点备受重视，在建的湖北清江水布垭面板坝高达233m，是目前世界最高的面板坝。我国从“七五”到“九五"期间，结合西北口面板坝、天生桥一级面板坝、水布垭面板坝陆续开展了一系列研究工作，在大坝填料特性、试验方法、数值分析技术、反分析方法、设计理论、施工技术等方面取得了大量研究成果。随着研究的进展和土石坝运行的经验与观测资料的积

2、累，高土石坝的流变己成为坝工专家和工程师广泛关注而亟待深入研究的问题。堆石料是土石坝的主要填料，其流变特性是土石坝流变研究的关键，但目前国内外对堆石料流变特性的研究并不多，在这方面尚有很多问题需要探讨。本文结合南京水利科学研究院岩土所承接的项目“坝料流变及湿化的心墙堆石坝应力应变有限元分析理论和方法研究”，在糯扎渡心墙堆石坝料的流变试验成果的基础上，研究堆石料的工程特性，研究堆石的流变机理，研究堆石料的流变量与时间的函数拟合关系，探讨堆石体流变的物理机理和影响堆石流变变形的主要因素，建立一个高围

3、压条件下的流变量计算改进模型。从糯扎渡心墙堆石坝料角砾岩、花岗岩、泥质砂岩和心墙含砾土(掺砾35％)4种坝料在不同应力状态下的流变试验，得到如下结论：(1)坝料流变与自身性质有关，心墙土流变较堆石料大，颗粒强度低的堆石料流变较颗粒强度高的堆石料大，饱和堆石料的流变较风干堆石料的流变大。就4种坝料而言，心墙土流变量较大，泥质砂岩次之，花岗岩再次之，角砾岩最小。(2)最终体积流变与周围压力cr3和应力水平S有关，在高围压下，最终体积流变与周围压力以和应力水平为线性关系。最终剪切流变也与周围压力以和应

4、力水平S有关，在高围压下，最终剪切流变与围压为线性关系，与应力水平为双曲线关系。(3)高围压下，流变与时间选用衰减曲线指数函数更合适。(4)通过本次试验得到四参数流变模型，对最终体积流变和最终剪切流变量改进。大坳面板堆石坝坝体内部原型观测资料结果表明，在填筑到顶以后大坝一直持续的沉降和发生水平位移，蓄水时由于水压力的作用内部变形发生比较明显的突变，蓄水后沉降和水平位移仍继续增大，大坳软岩堆石存在明显的流变变形。关键词：堆石料流变特性流变机理流变试验流变模型原型观测羹重薹蓁萎羹鍪萋耋荤羹雾雾薹霎i

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11、三霎妻室摹；妻妻耄箩ii妻塞雾奏ill蚕÷萋萋要囊季薹耄茎：三蓁至；矍茎三薹妻薹，茎茎萎茎；垂霎雾妻="x第一章绪论1．1概述高土石坝发展非常迅速，尤其是面板堆石坝以其突出的优点备受重视，在不同的国家和地区修建了几座高面板堆石坝，运行情况十分良好，成为面板坝发展史上的经典力作，如澳大利亚的CethaJla【卜31，哥伦比亚的Salva洫a和AltoAncllicaya坝14～61，巴西的FozdoAreia坝‘7~Ⅲ，墨西哥的Agu锄ilpa坝‘1川等。国际上通过各种方式交流总结了修建面板坝的经

12、验和方法，对于该坝型的技术与理论研究也取得了丰硕的成果。在建的湖北清江水布垭面板坝高达233m，是目前世界最高的面板坝。我国从“七五"到“九五”期间，结合西北口面板坝、天生桥一级面板坝、水布垭面板坝陆续开展了一系列研究工作，在大坝填料特性、试验方法、数值分析技术、反分析方法、设计理论、施工技术等方面取得了大量研究成果【l卜16J。随着研究的进展和土石坝运行的经验与观测资料的积累，高土石坝的流变己成为坝工专家和工程师广泛关注而亟待深入研究的问题。国内外的筑坝实践已积累了许多土石坝的变形随时间发展的