湿化变形

摘要： 为确定黑燕调蓄水池地基土黄土的抗剪强度参数,对其工程地质问题进行评价并给出合理的地质参数建议值,针对黑燕调蓄水池地基湿化变形问题,进行地基湿化变形实验研究。在此基础上对几种地基处理措施进行分析比较,推荐适宜黑燕调蓄水池的地基处理措施,为黑燕调蓄水池的成功稳定建设提供理论支撑。

摘要： 堆石料遇水后产生的湿化变形对堆石坝的安全运行造成一定影响,但目前对降雨作用引起的堆石料非饱和湿化变形的认识还不够充分。以某工程软岩堆石料为研究对象,开展不同竖向应力条件下的降雨湿化变形试验,分析材料湿化变形基本规律及竖向应力对材料湿化变形的影响。结果表明:不同竖向应力条件下材料湿化变形发展规律相似,其湿化应变增长经历了快速、缓慢及稳定三个阶段,各阶段湿化变形量值、发展速率及稳定时间有所差异;竖向应力对初次降雨时材料湿化变形的影响十分显著,随着竖向应力的增大,湿化应变时程曲线呈完全不同的发展趋势。同时,分析了竖向应力对多次降雨循环下材料湿化变形的影响,发现低竖向应力时材料颗粒滑移、位置重排引起了大部分湿化变形,其应变增加幅值小;竖向应力较高时,颗粒破碎等加剧了湿化变形的发展,应变大幅增加;随着竖向应力的进一步增大,颗粒破碎率降低,试样密实度提高,颗粒间咬合约束作用凸显,湿化变形增幅减小。

摘要： 水利工程中,土石坝因经济效益高而得到广泛应用,其施工技术也得到不断完善。但是土石坝竣工后粒料的湿化变形会导致坝体出现明显沉降,严重威胁工程安全。以现场大坝为原型,通过单线法对土石坝粒料的湿化变形进行研究,并提出湿化应变模型。试验结果表明,试样所受偏应力与围压大小呈正相关;粒料湿化轴向应变随着应力水平的增加呈指数增长趋势,而其体积应变随着应力水平的增加呈线性增长趋势,两者的拟合程度都较高。研究成果对深入研究土石坝粒料湿化变形特性具有借鉴意义。

摘要： 文章以砾石土心墙为研究对象,通过室内试验研究砾石料的湿化变形和流变变形特性,并结合黑板模型和试验结果构建多智能体坝体变形监测预警系统。结果表明:砾石石料湿化变形和流变变形与所受围压和应力水平大小呈正相关,湿化变形时,体积应变较为明显,而流变变形时,轴向应变较为明显;室内试验流变变形速率较现场变形而言显著加快。

摘要： 软岩堆石料受外部降雨引起的填筑体湿化变形显著,对工程变形控制和运行安全带来挑战。本文分析了降雨条件下材料湿化应变基本规律,发现早期降雨湿化应变占比较高,且与时间的关系可用双曲线较好描述;探讨了单次降雨材料湿化应变发展规律,发现前期单次降雨时湿化应变随时间的变化也具有双曲线特点;同时分析了降雨强度对整体湿化应变规律的影响,结果表明随降雨强度增大,材料湿化应变速率增加,但应变量值却有一定程度的下降。此外,也研究了降雨强度对单次降雨湿化应变的影响,建立了基于降雨条件的非饱和入渗双曲线湿化变形计算模型,基本能反映降雨导致的软岩堆石料湿化变形规律。

摘要： 水库蓄水和降雨入渗可导致土石坝发生显著的湿化变形,从而对坝体的应力变形性状产生重要的影响。合理的湿化变形模型和计算方法是模拟分析土石料浸水湿化变形特性的重要前提。论文基于三轴湿化试验研究成果,建议了一种新的堆石料湿化变形计算模型。该模型利用湿化变形方向的平行特性,采用堆石料本构模型计算相应的湿化体应变分量。新提出的模型仅需要一个湿化轴向应变模型参数。分别采用邓肯张EB和沈珠江双屈服面模型讨论了新湿化变形模型的具体计算模式,并通过与试验结果的对比验证了新模型的实用性。用改进的沈珠江三参数模型计算最终体应变和最终剪应变,湿化后的饱和流变规律与饱和试样的流变规律一致,湿化过程不会影响堆石料的饱和流变数值和规律。

摘要： 初次蓄水过程中的水力劈裂破坏是土质心墙土石坝面临的最主要安全问题之一.为探索这一难题,回顾了疑似水力劈裂事故及暨有研究尚不能回答的问题,探讨了水力劈裂所需的必备应力条件和可能原因.分析了既有浸水湿化变形试验并建议了采用时间对数演进模式、单位时间湿化体变和湿化剪应变分别取决于围压和剪应力水平的湿化变形时间过程计算模型,并应用于模型坝数值模拟,再现了初蓄过程水力劈裂破坏所需应力条件,得到了顺岸坡方向上后期变形增量空间分布导致心墙拉伸和水力劈裂破坏的机理.最后提出了确保坝壳压实度、控制后期浸水后变形,保证心墙与坝壳后期变形量值和速率协调为核心的水力劈裂防控方法建议.

摘要： 为探究炭质泥岩路堑边坡湿化前、后的变形规律,通过三轴压缩试验确定邓肯-张EB模型的参数,并利用FLAC3D软件模拟了不同坡高、坡比的炭质泥岩路堑边坡的湿化变形.研究结果表明:坡比为1︰1.5、坡高为16 m的二级炭质泥岩路堑边坡的干态、湿态的最大水平位移、竖向位移均发生在一级、二级边坡坡顶.湿化后的最大水平位移、竖直位移均增大;在坡比相同时,随着坡高增加,边坡水平和竖直方向的湿化变形均增大,竖直方向湿化变形约为水平方向湿化变形的5～10倍;在坡高相同时,对于坡比的增加,边坡水平与竖直方向的湿化变形规律不明显.

摘要： 我国高土石坝数量居世界之首,保证高坝大库建设与长期运行安全是国家经济和公共安全保障的重大需求.系统总结了长江科学院近年来在土石坝工程领域的若干创新与发展.提出了基于“旁压模量当量密度法”的粗粒料级配相似理论试验方法;介绍了研发的系列CT三轴仪,实现了粗粒料组构要素的定量测量;提出了三轴试验中加载板与试样之间由滑动摩擦变为滚动摩擦、整体式接触变为分散式接触的减摩新方法,研发了相关减摩装置;研制了大尺寸、高压力、微摩擦、刚柔复合加载的土工真三轴仪;揭示了粗粒料真实三维应力条件下的强度与变形变化规律、湿化与蠕变变形特性;构建了粗粒料三参量非线性K-K-G剪胀模型、六参数湿化模型、九参数蠕变数学模型及相应的参数确定方法;基于当量密度法的原创思想,提出了利用旁压试验间接确定超百米级深厚覆盖层现场密度的试验方法.上述研究成果可为高土石坝工程建设提供重要科技支撑.

摘要： 在西南地区建设的各类工程中,填方区域经常将砂泥岩混合料作为工程填料.填方土料在雨季时会经受饱水作用,导致土料性质劣化,严重可导致回填区域发生变形,在其上的结构物也可能会变形甚至失稳.基于成都天府国际机场现场砂泥岩混合料,通过使用GDS三轴仪研究砂泥岩填料湿化变形特性,进一步得出考虑湿化变形时的地基沉降量.试验结果表明,湿样的应力应变曲线呈S形,干样的应力应变曲线呈软化型;砂泥岩填料在注水初期的变形增长相对较快,用不到20％的变形时间发生整体80％的变形量;通过指数拟合得到湿化变形量计算公式,并提出一种考虑湿化变形的分层总和计算法,通过数值模拟验证其公式的可靠性.可见试验结果和理论公式对于实际工程应用以及科学研究具有重大价值意义.

摘要： 与一般坝料相比,软岩筑坝堆石料具有明显的湿化变形特性.基于长江科学院提出的湿化变形模型,采用有限元数值分析方法,以某软岩筑沥青混凝土心墙堆石坝工程为例,研究了软岩筑坝材料湿化变形特性对大坝应力变形的影响.计算结果表明:与不考虑坝料湿化变形的情况相比,大坝在蓄水期不再发生上抬变形,其沉降变形较竣工期有所增加;最大沉降位移由竣工期的0.66 m增至0.71 m,约占坝高的0.98％;同时,沥青混凝土心墙在蓄水期的顺河向水平位移有所减小,最大顺河向水平位移为0.07 m,其变形分布情况也有所改变,心墙顶端有向上游变形的趋势,这符合一般堆石坝的变形规律.因此,当采用软岩堆石料填筑沥青混凝土心墙坝时,考虑蓄水时的坝料湿化变形是十分必要的.

摘要： 堆石料广泛应用于土石坝和山区机场地基的填筑工程中,其湿化变形可能会影响工程的正常使用甚至威胁其安全性.颗粒破碎是导致湿化变形的重要原因,然而目前对于堆石料湿化过程中颗粒的破碎规律尚不明晰.本文采用离散单元法,分别模拟了侧限条件下单线法和双线法湿化变形试验,比较了单、双线法湿化变形的差异.采用Hardin破碎率表征颗粒破碎量,分析了湿化过程中颗粒破碎量与填筑体应变及颗粒间摩擦耗能等的关系.此外,还讨论了湿化路径、颗粒形状、材料软化系数对湿化变形的影响.研究结果表明:侧限条件下湿化变形随应力水平增加而增加,且单线法测得的湿化变形大于双线法.湿化路径对总变形量有一定影响,先湿化后加载可有效降低总变形量.加载过程中,颗粒破碎以棱角破碎为主,且多棱角颗粒的试样湿化变形大于浑圆颗粒试样.Hardin破碎率与试样摩擦耗能的关系受湿化路径的影响,与应变的关系不受湿化路径的影响,仅与试样初始状态和材料特性有关.

摘要： 为了研究填土的湿化变形规律及其细观结构演化特性,用改进的非饱和土CT-三轴仪对延安新区的重塑Q2黄土做了3组共17个偏压固结浸水试验.为了考虑压实度、围压、吸力和偏应力对湿化变形的影响,三组试样的干密度分别控制为1.52g/cm3、1.69g/cm3和1.79g/cm3,净围压分别控制为50kpa和100kpa,吸力分别控制为150kPa和300kPa,偏应力分别控制为100kPa和200kPa.在三轴浸水过程中对试样的两个断面进行了多次CT扫描,得到了固结和湿化过程中土样的宏观变形与土样内部细观结构演化的CT图像及相应的CT数据.研究结果表明:干密度、净围压、基质吸力和偏应力均对试样的湿化变形特性有显著影响;提高干密度可有效减小湿化变形量和降低湿剪破坏的风险;净围压越大,吸力对试样湿化变形的影响就越小;浸水湿化过程中的宏观力学特性与其细观结构变化及其CT数据是密切相关的,所有试样的CT数均增大,反映由于湿化变形试样越来越密实;浸水初期,试样原有结构发生破坏,CT数变化较剧烈.基于CT数定义了土的结构性参数和结构演化变量,发现含水率增量-结构性参数关系曲线及体应变-结构演化变量关系曲线前半部分近似于直线,后半段变化平缓,趋于水平,反映了在湿化过程中土样结构的变化特征;结构性参数和结构演化变量均受干密度、净围压、吸力、偏应力及含水率变化的影响较大,在建立结构演化方程时必须同时考虑以上因素.本文的研究成果对填土工程的设计具有重要参考价值,为建立非饱和重塑黄土的结构损伤演化方程与结构性模型提供了科学依据.

摘要： 积石峡水电站面板堆石坝主堆石区采用坝址区岩石开挖料填筑而成,为控制坝体的湿化变形,在坝体填筑基本完成后,采用坝体底部浸水的措施.监测结果表明:坝体浸水能提前释放堆石坝的湿化变形,特别适用于风化岩、软岩等软化系数小岩石填筑的坝体;坝体浸水加速了面板堆石坝的施工期变形,缩短了大坝施工期沉降时间,为混凝土面板的提前施工及其裂缝控制创造了良好的先决条件;坝体排水期间,坝体内外水位差应不超过1m.

摘要： 该文首先简要分析了面板堆石坝堆石体湿化变形的计算原理,其次重点探讨了湿化变形有限元计算的方法及步骤,然后以水布垭面板堆石坝为例,利用自编的程序对考虑堆石体湿化变形的面板堆石坝进行了有限元分析,最后依据计算结果分析了湿化变形对整个坝体变形和应力产生的影响.分析结论表明:考虑堆石体湿化变形后,水布垭面板堆石坝坝体沉降和向下游水平位移有所增大,向上游水平位移有所减小,除浸水部位堆石体的大、小应力产生了一定的变化外,其余部位堆石体的大、小主应力几乎不变.因此,面板堆石坝变形应力计算时考虑堆石体湿化变形是十分必要的.

摘要： 粗粒料湿化变形特性对土石坝静力稳定有着显著影响.目前开展的三轴试验和直剪试验研究,一般只能进行干样和饱和样的试验,而对于非饱和情况研究较少.基于粗粒料不同围压下湿化变形试验研究成果开展数值模拟研究,结果表明:湿化变形的影响可以通过改变细观剪切模量和细观摩擦系数来实现；随着颗粒破碎随饱和度和围压的增加,湿化后粗粒料的强度低、内聚力降低,但摩擦角变化不大.

摘要： 土石坝在蓄水过程中会产生交大的沉降变形,目前在研究过程中多采用三轴试验和直剪试验开展研究.试验过程中只能进行干样和饱和样的试验，对于非饱和情况，研究较少。基于粗粒料不同围压下湿化变形试验研究成果开展了数值模拟研究，获得干样和饱和样数值模拟参数，开展粗粒料非饱和变形特性研究。研究表明:湿化后粗粒料的强度降低，内聚力降低，摩擦角变化不大;数值模拟过程中可以采用非线性赫兹接触模型模拟粗粒料的变形特性，湿化变形的影响可以通过改变细观剪切模量和细观摩擦系数来实现；颗粒破碎随饱和度和围压的增加越明显;粗粒料的强度随着饱和度的增加，逐渐降低，粘聚力变化较大，摩擦角变化范围较小。

摘要： 重载化是铁路扩能改造的重要途径,然而轴重增加会加剧重载铁路路基土湿化变形,引起路基的不均匀沉降,影响列车的安全运行.结合朔黄重载铁路路基病害段实际工况,采用GDS动三轴仪进行了室内动力湿化试验,研究了动应力幅值、压实度对土样湿化变形特性的影响.试验结果表明:一定压实度下,土体动力湿化变形与动应力幅值可采用指数关系拟合；土体压实度对动力湿化变形有明显影响,压实度大于95％时,动应力对湿化变形的影响显著降低；存在一个临界的含水率(本试验为15％),土样饱和度低于临界含水率时,动应力对湿化变形影响不明显,而大于时土样湿化变形显著加大;分级加载试验表明,土体累积变形随动应力增大而增大.

摘要： 本文对在20°C,200°C,400°C,600°C,800°C下以及经历400°C后、600°C后和800°C后受单轴压缩破坏的徐州大理岩，利用S-3000N扫描电子显微镜对其进行了表面元素分布测定、表面形貌观察和超微结构分析，以期在细观层次上对经历不同高温作用后大理岩的受压变形、强度及破坏特性等做出机理性的解释。研究分析表明:随温度的升高，徐州大理岩的颗粒由最初较为粗大、为典型解理开裂、部分颗粒内及颗粒间存在裂纹，至800°C呈现端口表面碎裂明显、颗粒变小且形态较为规整、部分区域内存在细长裂纹。高温下和高温后受压破坏的大理岩细观结构差异较大。温度达到800°C后大理岩各元素的重量百分比发生了较大的变化，Ca元素的重量百分比急剧下降而Si元素的重量百分比迅速上升，说明其结构发生了由晶态向非晶态的相转变，致使大理岩在温度达到800°C时力学指标骤降。

摘要： 本文详细介绍了积石峡面板堆石坝面板施工前加速沉降的方案及现场实施情况,以安全监测资料为基础,结合三维有限元计算成果,深入分析了加速沉降的效果,为面板堆石坝后续设计、施工提供了宝贵的经验.

摘要： 一种伺服控制模拟降雨入渗的堆石料湿化变形试验装置及方法。本发明供水系统的伺服控制机构控制向固结压缩装置提供进水；试验模具的上透水板上方设置有降雨发生装置；流量检测系统的流量计Ⅰ安装在试验模具的进水管路上，流量计Ⅱ安装在试验模具的出水管路上；控制系统的数据采集器通过数据线与伺服控制机构、流量计Ⅰ、流量计Ⅱ、固结压缩装置的数据采集装置联通；计算机与降雨发生装置的电磁阀联通的数据线上设置有电磁阀控制器。其有益效果是，试验装置结构设计合理，操作简单，效率高；供水装置采用伺服控制器，保证降雨强度的稳定、准确；可以开展精确模拟包括降雨强度、降雨时间以及反复降雨特征的堆石料湿化变形试验研究。

摘要： 本发明公开一种可精确测量试样吸、排水量的非饱和土固结和湿化变形测定试验装置及其使用方法，所述装置包括：压力室、加载系统、千分表、气泡冲刷系统、吸排水量测试与气压水压控制系统。本发明中的气泡冲刷系统可实现在不卸载陶土板底部水压的情况下对陶土板底部聚集的气泡进行冲刷，实现试样吸、排水量的精确量测。本发明通过吸排水量测与气压水压控制系统精确控制土体试样的基质吸力，在上部荷载保持恒定的情况下通过逐级降低基质吸力使土体试样逐渐湿化，利用同一试样测定土体在不同湿化程度下的湿化变形及土体的饱和度变化；同时本发明还可在保持基质吸力不变的情况下逐级增大竖向荷载，测定某一基质吸力条件下非饱和土的固结变形和饱和度变化。

摘要： 本发明公开了一种软岩动力湿化变形与强度试验仪及试验方法，试验仪包括恒载湿化装置、循环加载装置、曲柄摇杆机构、凸轮机构，恒载湿化装置的恒载装置设于基座的下方，基座上放置有岩石试样；恒载装置的输出端与基座之间设有受力件，受力件分别与基座底部、恒载装置输出端接触；岩石试样置于样品室内，样品室内部注有湿化渗透液；多个循环加载装置对称设于受力件的底部；数据采集装置用于采集荷载与湿化作用下岩石试样的应力、应变、强度和裂缝发育数据。本发明通过弹簧伸缩变形时拥有的恢复力为岩石试样施加长周期和短周期叠加的循环荷载，同时考虑湿化作用与动力作用，从而更准确地模拟风荷载、雨水对风力机软岩地基的作用过程。

摘要： 本发明公开了一种土石混合体湿化变形与电阻率同步测试装置及方法，涉及土石混合体物理力学特性的测试技术领域。本发明包括中压三轴仪和电阻率测试系统，中压三轴仪由压力室、压力试验机、压力体变柜、数据采集系统组成；压力室包括顶帽、上电极、有机玻璃外罩、下电极、下压座、压力室导轴和压力室底座；压力室导轴上端设置有轴压传感器，有机玻璃外罩位于压力室导轴底端的外侧；压力室导轴下端设置有顶帽，顶帽上安装有上电极，上电极的内部设置有一个九十度度折弯孔。本发明通过一系列的改进，使得装置在使用时能够通过两种测试方法来同步测量湿化变形和电阻率，并确定电阻率与湿化变形之间的定性定量关系。

摘要： 本发明公开一种测定土体湿化变形的试验装置及其使用方法，所述装置包括密封容器，置于密封容器底部的环刀试样固结容器，竖向加载装置，千分表以及饱和盐溶液存储装置；所述环刀试样固结容器的上方与竖向加载杆相连，加载杆外接竖向加载装置，加载杆上安装千分表；所述饱和盐溶液存储装置与密封容器底部联通。本发明通过在密闭容器底部注入饱和盐溶液，利用饱和盐溶液的蒸汽平衡精确控制土体试样的吸力，在上部荷载保持恒定的情况下通过更换饱和盐溶液种类使土体试样逐渐湿化，利用同一试样测定土体在不同湿化程度下的湿化变形；同时本发明还可在保持饱和盐溶液种类不变的情况下逐级增大竖向荷载，测定某一吸力条件下土体的压缩变形特性。

摘要： 一种伺服控制模拟降雨入渗的堆石料湿化变形试验装置及方法。本发明供水系统的伺服控制机构控制向固结压缩装置提供进水；试验模具的上透水板上方设置有降雨发生装置；流量检测系统的流量计Ⅰ安装在试验模具的进水管路上，流量计Ⅱ安装在试验模具的出水管路上；控制系统的数据采集器通过数据线与伺服控制机构、流量计Ⅰ、流量计Ⅱ、固结压缩装置的数据采集装置联通；计算机与降雨发生装置的电磁阀联通的数据线上设置有电磁阀控制器。其有益效果是，试验装置结构设计合理，操作简单，效率高；供水装置采用伺服控制器，保证降雨强度的稳定、准确；可以开展精确模拟包括降雨强度、降雨时间以及反复降雨特征的堆石料湿化变形试验研究。

摘要： 本发明公开了含有土石坝内置刚性墙体的湿化变形三参数双曲线计算模型及刚性墙体的下拉力的计算方法，其中湿化变形三参数双曲线计算模型如式(10)所示，χ＝(α′1‑α1)z+α′2ln(1+α′3z)‑α2ln(1+α3z)(10)，式中，χ为含有土石坝内置刚性墙体的湿化变形；α′1、α′2、α′3均为饱和堆石湿化变形压缩试验的三个拟合参数；α1、α2、α3均为非饱和堆石湿化变形压缩试验的拟合参数；z为所计算位置的高度，m；湿化变形计算方法简单，所需参数少，便于工程设计人员掌握和使用，并且采用双曲线模型便于积分，易于计算。

摘要： 本实用新型提供一种测定土体湿化变形的试验装置，所述装置包括密封容器，置于密封容器底部的环刀试样固结容器，竖向加载装置，千分表以及第一饱和盐溶液存储容器和第二饱和盐溶液存储容器；所述环刀试样固结容器的上方与竖向加载杆相连，加载杆外接竖向加载装置，加载杆上安装千分表；所述第一饱和盐溶液存储容器、第二饱和盐溶液存储容器与密封容器底部联通。本实用新型通过在密封容器底部注入饱和盐溶液，利用饱和盐溶液的蒸汽平衡精确控制土体试样的吸力，在上部荷载保持恒定的情况下通过更换饱和盐溶液种类使土体试样逐渐湿化，利用同一试样测定土体在不同湿化程度下的湿化变形；同时本实用新型还可在保持饱和盐溶液种类不变的情况下逐级增大竖向荷载，测定某一吸力条件下土体的压缩变形特性。

摘要： 本实用新型涉及一种适用于非饱和土湿化变形试验的三轴试验装置，包括仪器底座、加载架、三轴压力室平台、轴向力控制系统、围压控制系统、反压控制系统、排气隔水系统、数据采集系统，加载架安装在仪器底座顶端的立柱上，三轴压力室平台安放在仪器底座上，轴向力控制系统安装在加载架上，轴向力控制系统的轴向力加载杆底端与三轴压力室平台的试件顶帽的顶端中心接触，三轴压力室平台分别与围压控制系统、反压控制系统和排气隔水系统连通，数据采集系统分别与轴向力控制系统、围压控制系统、反压控制系统、排气隔水系统用数据线连接。有益效果：本实用新型与现有技术相比，方法科学，快速有效，经济性强。

摘要： 本实用新型公开了一种具有气密性的预崩解泥岩湿化变形试验装置，包括加载系统、水气循环系统、测量系统及压力室。加载系统为通过两根金属立柱固定于底板上的压力杠杆；水气循环系统包括进水管、排水管及通气管；测量系统为带刻度的加压杆以及水压力传感器，压力室包括内筒与外筒，内筒由两个带钻孔的半圆环组成，两个半圆环由内筒螺栓固定，外筒通过底座与顶盖进行密封。本实用新型具有气密性好、装样方便、测量操作容易、测试结果准确可靠等优点。