土石壩濕化變形及反濾料液化可能性研究.pdf

1、土石壩因工程性能良好、適應性強以及抗震性能優(yōu)越等諸多優(yōu)點而被廣泛采用。目前，我國西南地區(qū)擬建和規(guī)劃中的高壩中主要是高土石壩，并且壩體最大高度達到300m級。然而，工程實踐表明，土石壩在竣工后水庫初次蓄水過程中上游壩殼往往發(fā)生較大的濕化沉陷，并伴隨著壩頂及上、下游壩坡出現(xiàn)較多的裂縫。上述情況的發(fā)生輕則僅對壩體造成很小的損害，重則導致壩坡失穩(wěn)或心墻開裂發(fā)生滲透破壞，甚至導致潰壩。同時西南地區(qū)地震頻繁、烈度高，并且顆粒很細的反濾料對土質心墻的

2、滲透保護至關重要。但是反濾料為了減弱心墻的拱效應不能填筑太密實，同時為了能夠濾土排水又不能太疏松。因此，高土石壩滿蓄時反濾料在地震作用下的液化可能性對于心墻的影響也關系到大壩的安全。
　　國內外學者對濕化變形的試驗和數(shù)值分析開展了相關的研究工作，已有的濕化模型考慮的因素不一致，并且數(shù)值分析中材料的本構模型則以鄧肯張模型為主。然而土石壩蓄水過程的應力路徑復雜，鄧肯-張模型難以反映筑壩料在上述復雜應力路徑下的變形特性。此外，關于反濾料

3、的液化分析研究不多見，且大部分分析主要采用了總應力的方法，難以合理評價其液化可能性。
　　本文在國家自然科學基金項目(51279025，51379028)、國家自然科學基金重大研究計劃集成項目(91215301)和新世紀優(yōu)秀人才支持計劃資助(NCET-12-0083)的支持下，開展了以下工作:
　　(1)對新疆地區(qū)廣泛使用的西域礫巖筑壩砂礫料開展了一系列大型三軸剪切試驗和濕化變形試驗，分析了西域礫巖砂礫料濕化變形的主要影響因

4、素，提出了一個基于單線法的考慮濕脹的雙曲線濕化模型，并驗證了該模型的合理性和適用性。
　　(2)采用廣義塑性模型和本文提出的濕化模型對某瀝青混凝土心墻壩進行了蓄水濕化變形的數(shù)值分析，分析了濕化對大壩應力和變形的影響，并與國外同類大壩實測結果進行了比較，結果表明聯(lián)合采用廣義塑性模型和濕化模型可以很好地模擬筑壩材料的濕化效應。
　　(3)對某摻礫粘土高心墻壩的筑壩主堆石料、反濾料開展了一系列大型和中型試驗，標定了筑壩材料的廣義塑