循环应力历史对堆石料变形特性影响规律试验研究

为深入研究循环应力历史对堆石料变形特性的影响规律,采用大型多功能静动三轴试验机,对堆石料进行了一系列不同应力路径下的动力变形试验研究,重点探讨了循环应力历史对堆石料体应变和偏应变的影响规律.试验结果表明:堆石料经历初次循环荷载作用后,再次经受循环荷载作用时的抵抗变形能力有所提高;通过对比试验结果发现,应力路径对抵抗变形能力变化幅值的影响较小,试验时所施加的围压、固结应力比、动应力的大小等因素的影响也可忽略不计,主要与前后两次动应力大小的比值(即循环应力历史系数)有关.分析其原因,在初次循环荷载的作用下,堆石料颗粒之间发生相对滑移、旋转以及颗粒破碎等现象,导致颗粒之间的接触点增多及接触面增大,颗粒之间的咬合能力增强,形成较为稳定的骨架结构;再次施加循环荷载作用时,颗粒之间的稳定结构调整难度加大,所以导致堆石料的变形量减小,抵抗变形的能力有所提高.     

新疆头屯河流域饱和砂砾土动三轴试验研究

通过室内动三轴试验,研究了饱和砂砾土在动荷载作用下的动力特性规律,主要分析了振动频率、固结压力和固结应力比对动本构关系和动弹性模量的影响规律.试验结果表明:饱和砂砾土的动本构关系可采用双曲线表示,随着固结压力、固结应力比增大,动本构关系曲线逐步偏向应力轴方向,而振动频率对砂砾土的动本构关系曲线影响较小;动弹性模量E_d随着动应变ε_d增大而减小,最后趋于平缓,不同的振动频率对饱和砂砾土的E_d-ε_d关系曲线影响较小,试验数值基本上都落在同一区域内,固结压力与固结应力比对E_d-ε_d关系曲线的影响较大;不同的振动频率与固结压力作用下的E_d/E_{d max}-ε_d关系曲线具有相对良好的归一性,而在不同的固结应力比作用下的试验点归一性较差.     

高堆石坝砂砾石料的细观参数反演及三轴试验模拟

高堆石坝因坝体的变形过大以及不均匀性沉降导致面板易发生破坏，需进行筑坝材料的细观试验探究。以新疆阿尔塔什高堆石坝工程为研究对象，基于正交试验设计原理分析砂砾石料细观参数敏感性并对大型固结排水剪切三轴试验进行参数标定，对不同颗粒形状、含石率、级配的砂砾石料进行离散元三轴数模。研究结果表明：1）块石试样的峰值应力突出，剪胀程度不显著但结构更稳定；球体试样强度小，尤在高含石率（65%）下破坏面宽度可达275 mm，基本贯穿整个试样，破坏具有随机性，力链分布密集但强度小，最大力链强度较块石试样可减小14.70 kN；增加砂砾石料的不规则度可提高抗剪强度。2）低含石率下球体状试样无明显峰值，出现硬化且变形以剪缩为主；高含石率块石状试样下出现明显峰值，出现软化且剪胀突出；随含石率增加，剪切带由非对称"X"型向"工"型转变，宽度增加约4 倍，最大力链强度提高但数量少，粘结破坏点显现延迟，其数量由10 000（含石率0）降为6 800（含石率65%）个；增加含石率能使砂砾石料抵抗变形的能力得到提升。3）级配良好的试样曲线出现硬化现象，剪缩剪胀程度小，级配不连续的试样峰值突出，易发生剪胀变形；随颗粒粒径增加，不连续级配始出"工"型剪切破坏面，剪切带宽度由29.88 mm增加为66.18 mm，粘结破坏点提前显现，其数量由8 500骤增为13 600个，颗粒间孔隙率大应力集中现象显著易发生破坏。综上选取筑坝料时在条件允许范围内尽量保证形状不规则度和含石率高且级配良好的材料配比。以上方法不仅可研究试样的宏观变形，还可从内部研究颗粒间发生变形破坏的物理机制，为新疆阿尔塔什水利枢纽工程的稳定性评价提供一定理论支撑。