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前期加载振动对堆石料动力变形特性的影响

陆晓炎  
【摘要】:土石坝具有结构简单、耗费资金低、建成速度快等优点被广泛应用,随着我国水利水电事业快速发展,高度超过300m的大坝被建成,大多数是建在西部地质复杂且易发生较高震级地震的地方,对于土石坝抗震研究就显得尤为重要。堆石料之于土石坝是最为主要的材料,三轴试验是目前最为广泛测量堆石料变形特性的方法,然而传统的测量方法存在一些问题,例如试样膜嵌入影响以及试样内部存在藏水区等,这些问题会使得测量结果与实际值存在偏差。局部测量技术解决这些问题的有效途径,但局部测量小应变应用到圆形试样上进行测量的方法研究较少,如何考虑前期振动对试样残余变形的影响。本文针对以上问题展开研究,利用局部位移传感器(LDT)将试样轴向与径向变形实时采集,排除端部接触与端部约束的影响。(1)为更加准确分析堆石料在小应变变形阶段的特性,本文将自行设计的小应变测量方法应用到圆形试样上。利用泊松比已知的材料进行试验,测量出轴向径向应变,计算其泊松比进行对比,相同工况下圆形与方形试样测量结果进行比较,两者的轴向应变与径向应变在ε_1-N与ε_3-N坐标系内能够重合,说明设计可靠。(2)利用局部测量方法分析永久变形试验,研究不同应变幅值下,试样残余变形特性。以沈珠江模型与大工模型为基础进行分析,沈珠江残余变形模型得到C_(dr)-γ_d与大工模型得到的A_(sr)-γ_d均表现出随动剪应变幅值的增加,本文最大动应力比试验点偏离直线关系。(3)同一试样进行不同幅值振动,分析试验残余应变变化规律,不同的应力幅值产生不同的残余应变增长速率,试样的残余应变增长速率一直递减,在双对数坐标下可以用一条直线进行描述。现有模型对有前期应力历史试样的残余应变拟合,无法准确反映残余变形全过程曲线。不同的前期应力历史,同一动应力幅值的振动,存在某一残余应变速率相同点,该点之后试样变形速率基本重合。考虑前期振动影响并提出拟合公式。(4)堆石料经历过前期振动对动模量与阻尼比存在影响,验证了试验孔隙比的变化是影响动模量的因素之一,受过前期振动的试样抵抗变形能力得到提升。


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