胶凝砂砾石材料力学特性、耐久性及坝型研究

前言

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国外胶凝砂砾石坝发展状况

1．3 国内胶凝砂砾石坝发展状况

1．4 存在的问题与研究内容

第2章 胶凝砂砾石材料力学性能研究

2．1 试验材料选取及性能

2．2 配合比设计

2．3 试验标准及试件制备

2．4 立方体抗压强度试验方法及强度影响因素分析

2．5 劈裂抗拉强度、轴心抗压强度、抗弯强度影响因素分析

2．6 三轴抗剪试验研究

2．7 本章小结

第3章 胶凝砂砾石材料耐久性试验研究

3．1 试验目的及内容

3．2 胶凝砂砾石材料外观损伤分析

3．3 质量损失规律

3．4 相对动弹性模量变化规律

3．5 本章小结

第4章 胶凝砂砾石坝剖面形式研究

4．1 按土石坝设计理论分析

4．2 按重力坝设计理论分析

4．3 本章小结

第5章 胶凝砂砾石材料本构模型

5．1 胶凝砂砾石材料应力应变关系特性分析

5．2 邓肯一张模型

5．3 摩尔-库仑软化模型

5．4 弹塑性损伤模型

5．5 多线性随动强化模型

5．6 本构模型对比分析

5．7 本章小结

第6章 胶凝砂砾石坝的有限元分析

6．1 有限元分析理论

6．2 胶凝砂砾石坝的非线性计算

6．3 胶凝砂砾石坝的线性计算

6．4 本章小结

第7章 模型试验及评价

7．1 研究背景

7．2 模型相似关系

7．3 模型设计与制作

7．4 模型试验结果

7．5 本章小结

第8章 胶凝砂砾石结构冻融仿真及工程应用

8．1 计算原理

8．2 计算模型和假定

8．3 计算参数与设定

8．4 冻融仿真试验研究

8．5 工程应用

8．6 本章小结

参考文献2100433B

《胶凝砂砾石材料力学特性、耐久性及坝型研究》总结了胶凝砂砾石的发展历程和研究现状；针对影响胶凝砂砾石材料力学特性的主要因素进行了试验研究，并分析了胶凝砂砾石材料强度随之变化的规律；研究了胶凝砂砾石材料在温度变化和冻融影响下的耐久性能；研究了胶凝砂砾石坝体剖面的变化形式和相应的控制标准；介绍了虚加弹簧法的邓肯一张模型、摩尔一库仑软化模型、弹塑性损伤模型和多线性随动强化模型及其在胶凝砂砾石坝中的应用；以线性和非线性有限元方法研究了不同坝高及边坡对胶凝砂砾石坝体应力与位移的影响；通过模型试验研究和验证了胶凝砂砾石坝体的应力分布规律；采用有限元数值分析手段研究了不同气候条件下胶凝砂砾石坝的抗冻融性能和工程措施。

《胶凝砂砾石材料力学特性、耐久性及坝型研究》可供从事胶凝砂砾石材料科研、设计与工程相关技术人员使用，也可供大专院校相关专业师生学习参考。

胶凝砂砾石料（胶凝堆石料）作为胶凝砂砾石坝的筑坝材料，其力学特性相关研究较少，一直是科研工作者需努力解决的问题之一。为了更系统深入地研究胶凝砂砾石料的力学特性并在此基础上提出合理的弹塑性本构模型，首先进行了不同胶凝掺量的大三轴系列试验，胶凝砂砾石料强度变形特性分析验证了胶凝掺量60kg/m3-100kg/m3的胶凝砂砾石料更适用于胶凝砂砾石坝的实际工程。随后选取胶凝掺量60kg/m3的胶凝砂砾石料试验结果，得出了胶凝砂砾石料的弹性参数，构造出适用于胶凝砂砾石料的剪切屈服面与体积屈服面方程，建立了适用于胶凝砂砾石料的弹塑性本构模型且利用多组试验结果模型计算结果进行对比，验证新的胶凝砂砾石料弹塑性本构模型的通用性与合理性。同时进行胶凝砂砾石坝离心模型试验研究。最后进行了胶凝砂砾石坝的工作性态研究。上述研究成果为胶凝砂砾石坝的推广与应用提供了参考。 2100433B

胶凝堆石坝是在总结面板堆石坝与碾压混凝土坝优点基础上发展起来的一种新坝型，具有更好的安全性和经济性，且是一种环保型的水工建筑物。该坝型在国外已得到成功应用，坝高已突破100m，国内的研究与应用起步较晚，目前仅在水库围堰工程上得到初步应用。胶凝堆石料是介于堆石料与混凝土之间的一种具有明显弹塑性性质的新材料，但由于对该坝料的应力应变规律缺乏基础研究，胶凝堆石坝在荷载作用下工作性态响应的预测结果尚不能令人满意，其设计依赖于经验，缺乏可靠依据。随着该坝型筑坝规模与高度的增加，坝体应力变形工作性态的预测分析变得更为重要，因此建立合理正确的胶凝材料应力应变本构模型成为大坝设计首要解决的基础问题。本项目拟进行胶凝材料的系统试验，经数学、力学归纳、演绎、抽象，建立胶凝堆石料合适的应力应变弹塑性本构模型，以更准确地反映胶凝堆石坝的实际工作性态，为结构设计提供依据，从而推动该坝型在我国的实质性应用.

在建筑材料中，经过一系列物理作用、化学作用，能从浆体变成坚固的石状体，并能将其他固体物料胶凝材料胶结成整体而具有一定机械强度的物质，统称为胶凝材料。

胶凝材料是指通过自身的物理化学作用，由可塑性浆体变为坚硬石状体的过程中，能将散粒活块状材料粘结成为整体的材料，亦称为胶结材料 。2100433B