土石坝心墙填土恒压吸湿变形影响因素的试验研究

来源 :山东农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhonghuiling2009
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土石坝心墙的水力劈裂问题直接关系到大坝的安全与稳定,因而受到人们的广泛关注。其中心墙中存在的裂缝或缺陷是其发生最基本的物质条件,也是水力劈裂破坏发生的前提。对于裂缝的产生目前认为主要有两种原因,一是施工,二是不均匀沉降。根据非饱和土力学理论,土体饱和度发生变化时,其本构关系等特性也会改变。而在土石坝蓄水(尤其是初次蓄水)时,心墙饱和度升高,而心墙各处受力不同,因而变形也会有所差异。本文针对非饱和土的以上特性,结合土石坝心墙各高度自重压力的不同,利用一维固结试验仪器对非饱和重塑粘性土试件的饱和过程进行模拟:针对不同高度所受自重压力不同,分别对试件施加不同的压力(本试验为50kPa、100kPa、150kPa、200kPa、300kPa和400kPa),固结稳定后加水,试件浸水后吸湿使得饱和度升高以至达到饱和(以此来模拟蓄水时心墙的饱和度变化),依据多次试验结果,分析了压力、孔隙比和饱和度三个因素对试件饱和过程压缩变形的影响,得到以下结论:(1)渗透性会影响饱和过程的经历的时间,从而对试件饱和过程变形经历的时间和速率产生较大影响。(2)不同压力下的试件在饱和过程中的变形特征呈现较大差异。(3)孔隙比对饱和过程前后的试件相对变形量有重要影响。低压力下(50kPa,100kPa,150kPa,200kPa),饱和过程之前孔隙比e’的增大,试件的最终膨胀量逐渐减小并转为压缩。高压力下,各孔隙比下的试件均压缩,且压缩量随孔隙比的增大而增大。(4)一定范围内的饱和度对试件饱和过程中的变形过程有非常明显的影响。由100kPa,150kPa,200kPa压力下饱和过程变形曲线,可得出在某饱和度范围内(约60~70%),试件的本构关系发生了明显的变化。(5)此粘性土本构关系受饱和度影响很大,而饱和度受孔隙比和含水率两方面影响,因此研究饱和度对土体本构关系的影响可以从孔隙比和含水率两个因素对其的作用入手。(6)三种因素导致的非饱和重塑土试件在饱和过程的不同变形特征可能导致坝体心墙在蓄水过程中形成裂缝或缺陷,而这可能成为土石坝发生水力劈裂或水力击穿破环的必要条件。
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