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守口堡水库胶凝砂砾石筑坝材料强度试验研究武晓菲【摘要】为确保守口堡水库大坝运行安全、验证胶凝砂砾石材料的可靠性,本文通过试验对其强度进行研究.采取大坝拟定的配合比,制取胶凝砂砾石及富浆胶凝砂砾石大小试件,进行抗压强度检测,试验结果满足设计要求.并对胶凝砂砾石大试件进行抗拉强度劈裂试验,其检测结果合格,可满足大坝强度的要求.【期刊名称】《水利建设与管理》【年(卷),期】2018(038)008【总页数】4页(P26-28,5)【关键词】守口堡大坝;胶凝砂砾石;抗压强度【作者】武晓菲【作者单位】山西省水利水电科学研究院,山西太原 030002【正文语种】中文【中图分类】TV541胶凝砂砾石坝是在碾压混凝土坝和面板堆石坝的基础上发展而来的一种新坝型。
它的施工方法与碾压混凝土坝相似，其特点是将少量胶凝材料和水掺入天然砂砾石材料中，采用经拌合设备拌和而成的一种低强度的材料来筑坝。
胶凝砂砾石坝具备面板坝和碾压混凝土坝两者的优点，除此之外还具有缩小坝体断面、简化施工、缩短工期、减少费用等特点。
由于胶凝砂砾石坝安全性高，抗震性强，对施工工艺及地基条件要求低，而且可就地取材，造价低廉，基本实现零弃料，对环境的负面影响小，在国际坝工界已经得到了普遍的重视[1]。
目前，中国胶凝砂砾石坝的应用仅为围堰工程等一些临时工程的试验性应用，在永久性工程中没有应用先例[2]。
山西省守口堡水库枢纽工程是中国第一座将胶凝砂砾石坝运用在永久工程中的水利工程，目前大坝尚在建设中，对其进行筑坝材料强度试验研究对于胶凝砂砾石坝的推广应用意义重大。
1 工程概况守口堡水库位于山西省大同市阳高县，坝址位于黑水河上游段，坝控面积291km2，是一座小(1)型水库，水库总库容为980万m3，主要用于工业供水、农业灌溉及防洪等。
大坝的主体为胶凝砂砾石，采用150mm×150mm×150mm 的立方体试件180天龄期的极限抗压强度，设计强度为C6。
胶凝砂砾石层面抗剪参数试验研究王莎; 贾金生; 任权; 张德全; 杨会臣【期刊名称】《《中国水利水电科学研究院学报》》【年(卷),期】2019(017)001【总页数】7页(P32-38)【关键词】胶凝砂砾石; 室内试验; 原位试验; 抗剪【作者】王莎; 贾金生; 任权; 张德全; 杨会臣【作者单位】中国水利水电科学研究院北京 100038; 大同市人民政府防汛抗旱指挥部办公室山西大同037000; 大同市御河水利管理处山西大同037000【正文语种】中文【中图分类】TV641 研究背景胶凝砂砾石坝是一种断面介于碾压混凝土和堆石坝之间的新型坝［1］，其特点是利用天然河床骨料，无需对骨料进行加工，单位体积的胶凝材料用量大幅降低，符合“宜材适构”筑坝理念［2］。
由于其造价较低，环境友好、断面合理、地基适应性强，近年来在我国的坝工建设中得到了快速发展，国内已建顺江堰溢流坝、猫猫河山塘等永久工程及洪口等围堰工程，在建的有61.6m高的守口堡大坝、33.0m高的金鸡沟大坝等一批永久工程，但其试验研究滞后于工程实际。
胶凝砂砾石坝采用碾压工艺进行快速施工，碾压层面处理工艺、层面的抗滑（剪）参数、层面的抗滑稳定、抗渗安全成为大坝设计的关键［3-4］。
但目前胶凝砂砾石的层面抗剪试验未见报道，基于此，本文开展了胶凝砂砾石层面室内抗剪试验及富浆胶凝砂砾石原位抗剪试验，旨在提供层面抗剪的室内参数和原位试验参数，提出胶凝砂砾石层面的处理方式，对指导工程实践具有重要意义。
2 室内抗剪试验室内试验骨料采用守口堡工程坝址区坝基开挖砂砾料及上游1km范围河床覆盖层，剔除其中150mm以上粒径，由于40mm以上大石偏少，且含泥较多，为克服上述缺点，本次试验外掺25%道路开挖石，具体配合比参数详见表1。
为了克服剪切荷载下胶凝砂砾石试块的剪胀作用而导致的垂直压应力变化，本次试验采用中国水科院自主研发的WHY-500/1000型混凝土抗剪试验仪，通过计算分析优化剪断过程中水平和垂直荷载的分布，实现了两向荷载作用在同一断面上，有效消除抗剪过程中的压剪破坏现象，确保了试验数据的可靠性。
坝料动残余变形特性试验凌华;傅华;蔡正银;刘汉龙【摘要】为研究筑坝材料的动残余变形特性,在大型动力三轴仪上进行了动残余变形试验.试验结果表明:残余体积变形随围压和动应力比的提高而增大,固结应力比(或应力水平)对残余体积变形的影响不大;残余剪切变形随围压和动应力比的提高而增大,受固结应力比的影响较大,随固结应力比的提高而增大.为反映不同固结应力比对残余剪切变形的影响,在沈珠江动残余变形模型的基础上提出了经验修正公式,讨论了残余剪切变形的影响因素,分析了小于5 mm粒径颗粒含量对动残余体积变形的影响.【期刊名称】《河海大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2010(038)005【总页数】6页(P532-537)【关键词】坝料;动应力;残余体积变形;残余剪切变形【作者】凌华;傅华;蔡正银;刘汉龙【作者单位】南京水利科学研究院岩土工程研究所,江苏,南京,210024;南京水利科学研究院岩土工程研究所,江苏,南京,210024;南京水利科学研究院岩土工程研究所,江苏,南京,210024;河海大学岩土工程科学研究所,江苏,南京,210098【正文语种】中文【中图分类】TU435土石坝的建设多位于我国西部地区.西部地区地质条件复杂，地震烈度高，一旦失事，将产生灾难性的后果.震害资料表明，土石坝的裂缝、震陷、滑坡等与地震的残余变形有关[1].关于残余变形的研究成果近年较多[2-3].残余变形模型一般可分为两类:一类是仅考虑剪切变形的模型[4-5]，另一类是不仅考虑剪切变形，也考虑体积变形的模型[6-8].工程学术界对永久变形预测中是否同时计入残余体积变形存有争议[9].但若不考虑残余体积变形，动力分析时相应的计算结果表明，地震后下游坝坡大量向外鼓出，坝顶的沉降小于水平位移，这与震后观测资料明显不符，特别是自由排水的堆石体在反复剪切作用下，棱角破碎严重，残余体积变形十分明显.因此对于土石坝工程设计与计算而言，后一类残余变形模型更符合实际情况[6-7].根据试验结果，分析了围压、固结应力比(或应力水平)和动应力对动残余剪切变形和动残余体积变形的影响，探讨了试样大小和小于5mm粒径颗粒含量对动残余体积变形特性的影响规律.1 实验简介为减少缩尺效应的影响，试验在南京水利科学研究院大型动力三轴仪上进行.试样直径300mm，高700mm，最大允许粒径60mm.依据SL237—006《土工试验规程》，采用等量替代或等量替代和相似级配混合法进行级配缩制，具体试验试样级配及干密度见表1.表1 试样密度与级配Table 1 Densities and gradations of samples注:心墙掺配比为1∶1(砾与土的质量比).试样母岩成分干密度/ (g◦cm-3)各粒径颗粒质量分数/% 60～40mm 40～20mm 20～10mm 10～5mm 5～2mm 2～0.5mm0.5～0.075mm＜0.075mm过渡料花岗岩 2.107 20.4 29.7 18.8 14.1 9.0 8.0下游堆石料花岗岩 2.078 21.2 30.5 23.7 13.6 6.0 5.0反滤Ⅰ 花岗岩 2.033 6.0 8.0 16.040.0 28.0 2.0覆盖层第③层覆盖层砂砾料 2.170 22.0 24.4 18.1 11.7 21.8 1.50.4 0.1坝基砂层覆盖层砂砾料 1.520 0.1 0.2 0.2 0.7 13.6 50.1 35.1心墙掺砾料花岗岩 2.150 23.7 33.3 20.8 17.2 5.0试验围压σ3分别为500kPa，1200kPa，1800kPa和2500kPa.固结应力比Kc覆盖层第③层为2.5，砂层和心墙掺砾料为1.5，过渡料、下游堆石料、反滤Ⅰ均分别为1.5和2.5，分别对其进行了动残余变形试验.各初始应力状态下，在排水条件下施加2～3级轴向循环荷载，荷载频率为0.1Hz，共30振次.2 动三轴残余变形试验在σ3，Kc初始状态下(σ3=1800kPa)，动应力σd作用下产生残余的剪切应变γr 和体积应变εvr曲线见图1和图2.为清楚起见，图中试验点为某振次的平均应变. 图1 下游堆石料动残余变形试验曲线Fig.1 Curves of dynamic residual deformation of downstream rockfill materials图2 反滤Ⅰ动残余变形试验曲线Fig.2 Curves of dynamic residual deformation of filterⅠ由图1和图2可知:(a)动残余体积变形随围压和动应力比的提高而增大，固结应力比对体积变形的影响不大.(b)动残余剪切变形随动应力比和围压的提高而增大.与残余体积变形不同，动残余剪切变形受固结应力比的影响较大，随固结应力比的提高而增大.(c)由图1可以发现:当Kc=1.5时，残余体积应变与剪切应变大致相当;当Kc=2.5时，残余体积应变要小于剪切应变.对于反滤Ⅰ试样，无论Kc是1.5或2.5，残余体积应变要小于剪切应变.下游堆石料与反滤Ⅰ2种试样母岩相同，围压相同，施加的轴向动应力基本相同，试验结果却有明显差别.沈珠江动残余变形模型[6]中仅有5个参数，且参数物理意义明确，直接或间接考虑了围压、应力水平、动应力等影响土体动残余变形的主要因素，在国内土石坝设计与计算中运用广泛.沈珠江等[4]认为γr和εvr的发展大体上符合半对数衰减规律，即其中式中:Cvr，Cdr——εvr～lg(1+N)和γr～lg(1+N)关系曲线的斜率;εar——残余轴向应变;μd——动泊松比，取0.33.和应是初始应力状态和动应力σd的函数.将Cvr和Cdr表示为第10振次下动剪应变幅值γd的函数.为表达清晰、方便计算，用应力水平Sl(=τ/τf)代替Kc，本文建议的经验修正公式为式中:c1——Cvr～γd双对数关系曲线γd=1%处的直线截距;c2——拟合曲线的斜率双对数关系曲线γd=1%处的直线截距;c5——拟合曲线的斜率.研究结果表明，Sl对Cvr影响很小，故可假定Sl对Cvr无影响，即式(3)中的c3= 0.当以10为底进行参数整理时，c1和 c4要乘以0.4343.确定模型参数后可用增量法计算动残余体积应变和残余剪切应变.由试验结果整理得到的沈珠江动残余变形模型参数见表2，下游堆石料和反滤Ⅰγd～Cvr曲线及γd～Cdr/S2l曲线见图3和图4.表2 动残余变形特性试验参数Table 2 Parameters for tests on dynamic residual deformation characteristics过渡料 0.43 0.64 7.38 0.73 0.79 0.72下游堆石料 0.68 0.76 9.55 0.56 1.05 0.81反滤Ⅰ 0.21 0.57 7.82 0.33 0.76 0.59坝基第③层 0.31 0.54 4.30 0.49 0.63 0.56坝基砂层 0.1 0.49 27.80 0.58 1.59 0.74心墙掺砾料 0.04 0.18 22.45 0.95 1.42 0.90试样 c1/% c2沈珠江动残余变形模型本文建议公式c4/% c5 c4/% c5图3 γd～Cvr曲线Fig.3 Cur ves of γd～Cvr图4 γd～Cdr/曲线Fig.4 Curves of γd～Cdr/由图3可见，Sl对残余体积变形影响不大，式(3)能较好地反映试验结果.由图4可见，对于本文坝料试验结果，每个Kc情况下的曲线形成了2个狭长的带状体，式(4)不能很好地描述不同Kc下的动残余剪切变形情况，文献[9-10]也得出了类似的结论.鉴于沈珠江动残余变形模型的突出优点，建议延用式(4)的形式，采用式(5)描述残余剪切变形:由式(5)，等向固结时，Cdr和γr为0，这与已有的研究成果相符合.固定指数 n整理得到的c′4和c′5见表3，表中 R为相关系数.由表3可见，n在0.4～0.6范围内曲线拟合较好，建议n取0.5.当n取0.5时过渡料的拟合结果也比较理想.下游堆石料和反滤曲线见图5.由图5可见，式(5)能较好地反映试验情况，其余各坝料和覆盖层的c4和c5见表2.在进行动力反映分析时原有计算程序仅略为修改即可进行动残余变形计算.表3 不同n时的c′4和c′5Table 3 Values of c′4and c′5under different values of n?图5 曲线Fig.5 Curves of3 动力残余变形特性初探3.1 动力残余体积变形特性分析由图1、图2和表2可见，对于残余体积变形，下游堆石料的c1要大于过渡料和反滤Ⅰ，坝基第③层要远大于砂层，心墙掺砾料最小.这主要是因为级配和渗透特性引起的.SL 237—1999《土工试验规程》规定，在进行静力三轴压缩CD试验时，对于无黏性粗颗粒材料剪切速率为每分钟0.1%～0.5%应变，黏质粗颗粒材料剪切速率仅为每分钟0.012%～0.003%应变.这样规定，能通过剪切速率使试样在剪切过程中充分排水和消散超孔隙水压力.但是模拟地震情况的动力三轴试验要求在很短的时间内完成.无论是无黏性粗颗粒土还是黏质粗颗粒土甚至黏土，循环荷载施加时间基本相同.如本文试验每级动应力30振次，频率为0.1Hz，动应力施加过程为300s.因此对于非自由排水体，即使上下排水阀门都已打开，若不能充分排水，仍然会产生超孔隙水压力，这是导致砂层、心墙掺砾料和反滤Ⅰ产生的动残余体积变形远小于下游堆石料和坝基第③层的原因之一.国内动力试验一般试样最大允许颗粒粒径仅为60mm，因此室内试验时首先应对坝料进行级配缩制.缩尺效应使室内试验成果与现场实际坝料力学特性之间存在差异[11].已有研究表明，小于5mm颗粒质量分数P5是影响土料力学性能的重要参数[12].P5对动力残余体积变形的影响如图6所示.图6表明，随着P5的增加，残余体积变形明显减小.目前坝体填筑材料的最大允许颗粒粒径已经提高至1000mm，造成了试验级配没有设计级配优良，最大颗粒粒径减小，P5要有所增加.也就是说，一般室内试验得出的残余体积变形要比现场原位土体的残余体积变形小.图6 P5对残余体积变形的影响Fig.6 Effect of P5on residual volume deformation3.2 动残余剪切变形特性分析心墙掺砾料和砂层的渗透系数低，在动残余变形试验过程中，孔隙水压力仅能部分消散，产生了动孔隙水压力，导致残余剪切变形较大.过渡料、下游堆石料和反滤Ⅰ母岩成分相同，其动残余剪切变形相差不大，但出现了粗颗粒质量分数最大的下游堆石料c4最大这一现象.这些都表明动残余剪切变形的影响因素众多，除了围压、固结应力比和动应力，还包括了母岩特性、密度、级配、粗细颗粒质量分数等.这些影响规律应依据大量试验，进行进一步研究.4 结论a.动残余体积变形随围压和动应力比的提高而增大，固结应力比(或应力水平)对体积变形的影响不大;动残余剪切变形随动应力比、围压的提高而增大，与残余体积变形不同，动残余剪切变形受固结应力比的影响较大，随固结应力比的提高而增大.b.对沈珠江动残余变形模型关于残余剪切变形的内容，提出了经验修正公式，以反映不同固结应力比情况下的残余剪切变形特性.c.初步探讨了残余体积变形和剪切变形的影响因素.另外试验结果也表明，残余体积变形随着P5的增大呈现变小的规律.参考文献:【相关文献】[1]王昆耀，常亚屏，陈宁.往返荷载下粗粒土的残余变形特性[J].土木工程学报，2000，33(3):48-53.(WANG Kun-yao，CHANG Ya-ping，CHEN Ning.Residual deformation characteristicsof coarse-grained soils under cyclic loading[J].China Civil Engineering Journal，2000，33(3):48-53.(in Chinese))[2]陈存礼，何军芳，胡再强，等.动荷作用下饱和尾矿砂的孔压和残余应变演化特性[J].岩石力学与工程学报，2006，25(增刊2):4034-4039.(CHEN Cun-li，HEN Jun-fang，HU Zai-qiang，et al.Developing characteristics of pore water pressure and residual deformation of tailing sands under cyclic load[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2006，25(Sup2):4034-4039.(in Chinese))[3]阮元成，郭新.饱和尾矿料动力变形特性的试验研究[J].水利学报，2003(4):24-29.(RUAN Yuan-cheng，GUO Xin. 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砂-粘土抗剪强度的三轴试验研究
马东梅;梁鸿;高明星
【期刊名称】《黑龙江交通科技》
【年(卷),期】2016(039)001
【摘要】通过室内不固结不排水的三轴压缩试验，在最佳含水率的条件下对不同
剪切速率，不同砂土掺量的红粘土进行研究。
根据摩尔—库仑破坏准则，运用
“理正土工试验软件”绘制应力莫尔圆包络线求其抗剪强度的两大主要参数：内摩擦角Φ和粘聚力 C。
通过分析可得：红粘土中砂土含量不变时，随着剪切速率的
增加，粘聚力 C 逐渐减小，内摩擦角Φ逐渐增大，抗剪强度呈增大趋势；剪切速率一定时，红粘土中随着砂土含量的增加，粘聚力 C 逐渐减小，内摩擦角Φ逐渐增大，抗剪强度发生变化，在砂土与红粘土质量比为3：1时抗剪强度达到最大值，为514．9325 kPa。
【总页数】4页(P1-4)
【作者】马东梅;梁鸿;高明星
【作者单位】内蒙古农业大学能源与交通工程学院，呼和浩特 010018;内蒙古农
业大学能源与交通工程学院，呼和浩特 010018;内蒙古农业大学能源与交通工程
学院，呼和浩特 010018
【正文语种】中文
【中图分类】U411
【相关文献】
1.二长岩节理抗剪强度三轴试验研究 [J], 樊立敏;符文熹;魏玉峰;周洪福
2.二长岩节理抗剪强度三轴试验研究 [J], 樊立敏;符文熹;魏玉峰;周洪福;
3.轻量砂抗剪强度特性三轴试验研究 [J], 侯天顺;徐光黎;楼建东
4.红土镍矿尾渣三轴抗剪强度试验研究 [J], 王希萌;郭利杰;李文臣;张志红
5.围压和渗透压对花岗岩残积土抗剪强度影响的三轴试验研究 [J], 胡华;吴轩因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
