土石料地震残余变形的大小是评价土石坝抗震安全稳定的重要评价因素,因此研究土石料在振动荷载下的残余变形有十分重要的理论意义和工程价值。本文通过对加筋土石料地震残余变形特性的研究,来研究和探讨加筋土作为土石坝抗震加固措施和变形控制手段的有效性,并建立了加筋土地震残余变形模型。(1)开展了大型动力三轴试验,研究和验证了加筋土地震残余变形特性和变形抑制效果。通过改变不同围压力、固结比和动应力条件,探究加筋土与不加筋土(指对应的不加筋土,下同)的残余变形特性。比较加筋土在不同条件下的加筋效果,为工程应用提供解决方案的参考依据。试验结果显示,在相同的固结比、围压力和动剪应力比的条件下,加筋土的轴向残余变形和体积残余变形均有不同程度的减小。轴向残余变形平均减小量达到不加筋土变形的40%-50%,最高可以达到60%,体积残余变形平均减小比例达30-40%。试验结果表明,土工格栅材料对于土石料地震残余变形有较好的抑制作用。(2)研究和揭示了加筋土地震残余变形的影响因素和影响规律。在相同的围压力和固结比条件下,加筋土地震残余变形随动剪应力比的增加而增大。在相同的围压力和动剪应力比条件下,随固结比的增加,加筋土轴向残余变形和体积残余应变都有所增加。轴向残余变形受固结比的影响较大,残余体积应变受固结应力比的影响相对较小。在相同的固结比和动剪应力比条件下,随着围压力的增加,加筋土轴向残余变形和体积残余变形均大幅度减小。以上加筋土的试验结果均呈现出与不加筋土样一致的研究结论。研究分析了不同条件下土工格栅材料对土样的加固效果。结果显示,动剪应力比越低,固结比越高,加筋效果越好。围压力越低,加筋对应变减小比例越低。(3)对基于应变势的土石坝地震残余变形模型的不同整理方式进行了探讨和分析,改进了基于应变势的水科院残余变形模型。本文对目前两大类常用的基于应变势的残余变形计算模型进行了分析整理。通过比较分析模型中求得各参数的条件和难易程度等,探讨了各种模型的特点。同时,基于残余变形与动应力呈现幂函数关系、残余变形与第一应力不变量呈现反比例关系、残余变形与固结比等条件存在的关系等特点,综合各影响因素,提出了改进的水科院残余变形模型。该模型用于不加筋土的模拟效果很好,为在加筋土中的应用做准备。(4)建立了加筋土地震残余变形模型。将改进的水科院残余变形模型应用于加筋土地震残余变形试验结果的模拟中,通过改进得到较好的幂函数拟合曲线,并根据周次的影响优化了参数的表达式。研究表明,把振动周次的影响加入到轴应变计算参数的系数中,Kp和Kv的数值稳定在一条直线上。把振动周次的影响加入到体应变计算参数的系数中,np和nv在对数曲线下表现结果最好。