高土石坝反滤料动强度特性研究

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为保护土质心墙坝的心墙土料,一般在心墙的上、下游侧均设置反滤层。反滤层的作用是滤土排水,防止水工建筑物在渗流逸出处遭受管涌、流土等渗流破坏。若心墙在地震过程中产生裂缝,反滤料中的细颗粒在渗透的作用下可填充并修复裂缝。为克服坝壳堆石对心墙的拱效应,反滤料的密度可保持略松状态。但地震作用下较松的反滤料有可能发生液化,将导致坝壳与心墙脱离,进而破坏坝的整体性。因此,研究反滤料的动强度特性,准确判断反滤料是否发生液化,对保证反滤正常工作具有重要的工程意义。论文采用英国GDS高精度动静三轴试验仪对糯扎渡心墙坝的反滤料分别进行了Ko固结试验、等压固结和K0固结下的排水剪切试验、动强度试验。对反滤料的静动力特性进行了深入研究,主要研究内容和结论如下:(1)通过K0固结试验,分别得到了应力-应变、静止土压力系数的变化规律;在加载阶段,广义剪应力q与广义剪应变εs的关系和平均主应力p与体积应变εv的关系均符合幂函数关系。(2)通过Ko固结和三向等压固结下的排水剪切试验,发现两者的排水剪切应力-应变关系曲线呈明显应变软化型,体变曲线呈明显剪胀特性。且两者的排水剪强度大致相同,前期的应力历史对反滤料的软化阶段没有太大影响。Ko固结排水剪切试验所得的初始弹性模量Ei、体积模量B均大于相同应力条件下三向等压固结排水剪切试验的初始弹性模量和体积模量。(3)对饱和反滤料进行了模量阻尼试验,对试验数据进行了拟合并得到参数。(4)进行了反滤料动强度试验,整理得到了不同的动强度破坏标准下反滤料的动强度指标。结果表明:①土体的动强度指标受初始应力状态影响较大,动强度指标随固结比增大而增大。②相同条件下,按动强度的液化标准、应变破坏标准整理的强度指标比按极限平衡破坏标准整理的指标大。③极限平衡破坏标准下的“地震总应力”抗剪强度指标要小于液化标准和应变破坏标准下的强度指标,且固结比越大其抗剪强度指标越大(5)采用四种永久变形模型对反滤料永久变形数据进行拟合,得到参数并对拟合效果进行了比较。
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