堆石料湿化变形特性试验研究

于 浩

我国的水电开发进入了一个前所未有的高潮。在各种坝型中,土石坝以其突出的优点备受重视。随着经济建设的需要,高土石坝的数量越来越多,200 m乃至300 m级的高坝已经有多座在建设或者规划中。而对土石坝来说,坝体的沉降量是衡量施工质量和大坝运行状况的重要指标[1]。

堆石坝初次蓄水时会由于堆石料的浸水湿化变形而发生坝体的沉降、侧移和应力的重分布,有时甚至出现坝体开裂等问题。除了初次蓄水会引起坝体的湿化变形外,大坝运行期因库水位涨落和降雨造成的干湿循环作用也能导致坝体发生类似于初次蓄水时的湿化变形,这种变形也属于坝体长期变形之列,这里称之为干湿循环变形。

堆石料的湿化变形问题已经受到国内外专家的重视,并针对坝体初次蓄水的特点进行了比较多的试验研究工作。

1973年,Nobari和Duncan[2]首先用三轴试验研究了这种湿化变形,并且提出了在非线性有限元法计算中考虑湿化变形的方法,成功地应用于分析Oroville土坝的浸水变形。

保华富、屈智炯[3]通过对天生桥及鲁布革堆石料的等压和剪切湿化试验研究认为:浸水时间是影响湿化变形及其发展的一个重要因素,并且湿化使得变形参数均发生变化。

李广信[4]对小浪底堆石料进行了比较系统的三轴湿化试验,认为单线法比双线法更符合土体湿化变形的实际情况,单线法的湿化变形比双线法明显偏大;同时他们还对小浪底堆石料进行了湿化变形的试样缩尺效应研究,研究堆石料的最大粒径比实际缩小了50倍和12.5倍,其湿化变形试验结果表明,大试样的变形比小试样要小得多,其湿化轴向应变为小试样的一半左右。……