粗粒土与土工格栅接触面静动力变形和强度特性研究项目摘要

土工格栅加固措施具有经济性和便于施工等优势，近几年来为一些强震区高土石坝的设计方案所采用，但其抗震加固机理目前尚不清楚，难以进行合理设计。课题拟利用颗粒图像速度（particle image velocimetry，PIV）识别技术和分布式光纤传感器，采用大型直剪仪，探讨土工格栅排列方式、颗粒尺寸和填筑密度对粗粒土与土工格栅间的接触面变形和强度的影响；分析荷载特性对界面动力特性的影响。从宏观和细观上研究粗粒土与土工格栅接触面的静、动力变形和强度特性，阐明土工格栅加筋作用机理，建立适用于粗粒土与土工格栅的接触面弹塑性模型，揭示模型参数物理意义，建议参数确定方法。在此基础上，对高土石坝土工格栅抗震加固措施进行深入系统研究，为高土石坝土工格栅抗震加固设计方法提供理论参考。

土工格栅加固措施具有经济性和便于施工等优势，近几年来为一些强震区高土石坝的设计方案所采用，但堆石料与土工格栅等接触面的变形和强度特性试验研究不多。项目采用某在建的土石坝筑坝料为实验材料，采用大型直剪仪，研究了土工格栅排列方式等对粗粒土与土工格栅间的接触面变形和强度的影响，揭示了界面强度发挥机制，建立了基于广义塑性框架的接触面弹塑性模型。在此基础上，对高土石坝土工格栅抗震加固措施进行研究，综合评价土工格栅加筋后高土石坝的抗震性能。 2100433B

胶结粗粒土是利用天然砂卵石、开挖料或者其它容易获得的岩石类材料，通过加入适量的水和胶凝材料拌和，形成的岩土材料。胶结粗粒土作为一种新材料，具有低耗能、节约资源和保护环境等优点，同时又具有强度高、耐久性强、抗震性能等安全性能，在土木工程领域具有广阔的应用前景。与粗粒土的研究相比，胶结粗粒土力学特性的研究不多见，胶结粗粒土的研究则明显滞后于实际工程。鉴于此，本项研究拟采用自行研制的高精度中型三轴仪（200×510），研究胶结粗粒土的变形和强度特性，并与无胶结的粗粒土平行试验比较，以初始模量、峰值强度、破坏应变、残余强度、破坏形态为着力点，探明胶结粗粒土材料胶结作用机理，在此基础上，建立胶结粗粒土应力应变模型，进而研究胶结粗粒土变形和强度特性影响因素以及胶结粗粒土增强措施，发展能够反应复杂应力条件下的胶结粗粒土应力变形分析方法，为胶结粗粒土构筑物或地基的应力变形分析提供依据。 2100433B

砂砾料具有渗透系数较大、压缩性低、抗剪强度和变形模量高以及施工易压实等诸多优良工程特性，因而被广泛应用于人工填海、大坝填筑和高速公路的路基填筑。以往液化后问题的研究主要是针对饱和砂土和粉土进行的，对于砂砾土液化后变形与强度特性的研究尚不多见。本项目拟运用自行研制的高精度中型动三轴仪，研究饱和砂砾土液化后单调加载变形与强度特性。以强度恢复转折点应变、不同阶段模量和残余强度为着力点，总结饱和砂砾土液化后变形与强度发展的宏观规律；采用颗粒流方法对三轴试验进行数值模拟，研究砂砾土液化后单调加载过程中颗粒的接触、旋转、滑移、重组以及孔隙水压力的演化规律，探明饱和砂砾土液化后变形的细观机理；建立饱和砂砾土液化后实用非线性应力应变模型，借鉴商用液化后变形分析程序ALID的思路，将本项研究建议的饱和砂砾土液化后应力应变模型引入课题组自行开发的有限元程序中，为砂砾土场地和地基的地震液化后应力变形分析提供依据