沈珠江院士岩土工程研究中如何创新

阐述岩土材料的塑性变形摘要:岩土材料的塑性变形即岩土界所谓土的本构关系.众所周知,土体是一种具有压硬性和剪胀(缩)性的摩擦型固体颗粒材料,存在原生各向异性和应力诱发的各向异性,所以土的应力应变关系非常复杂.文章主要介绍土的塑性变形机理和本构关系.关键词:塑性变形本构关系各向异性沈珠江院士指出[1]:现代土力学的核心部分是理论土力学,而理论土力学的核心部分是土的强度和本构关系的研究.人们把模拟土体应力-应变关系的数学表达式称为土体的本构模型.土的力学性质是建立土的本构关系的基础,进而土的本构关系的研究又促进了人们对土的力学特性的认识.土体是一种具有压硬性和剪胀(缩)性的摩擦型固体颗粒材料,存在原生各向异性和应力诱发的各向异性,所以土的应力应变关系非常复杂[2]。

本构模型发展已经有很多年的时间了,这些模型被用于有限元法和有限差分法等数值计算中.任何本构模型都以力学准则为基础得到了详细的阐述,它们中有些建立在试验的基础上,而另外有些建立在理论基础上.2 经典本构模型的优缺点分析复杂应力状态下的土体本构模型主要有:变弹性模型;非线性弹性模型;弹塑性模型;坐标直接变换法.(1)变弹性模型基于广义胡克定律,数学方法相对简单,试验参数测定比较方便,容易为工程界所理解和掌握,因此具有广泛的实用性,其中较常用的是Duncan-张双曲线模型.其突出优点是能反映土体变形特性中最重要的应力应变非线性,主要缺点是不能反映土体的剪胀性和不考虑中主应力的影响,尤其不能反映应力应变关系的各向异性。

(2)线性弹性理论是根据张量对称原理或能量假设而建立的,如次弹性(Hypoela stic)理论,假设应力增量不但与应变全量有关还和应变增量有关,是更一般的形式.它可以表达非线性、剪胀性、应力路径的影响及应力引起的各向异性等,但参数较多,无直接和明确的物理意义,不易合理和唯一的确定,而且次弹性模型的弹性矩阵非对称性,不能保证解的唯一性和稳定性。

混凝土面板堆石坝在我国的发展摘要：我国的面板堆石坝在引进、消化、吸收的过程中积累了丰富的经验。

总结在实际运用中取得的主要成果及存在的主要问题对于我们今后的面板堆石坝的建设和发展具有重要意义。

目前我国建立了较为完备的具有自身特色的技术标准体系和工业化体系，在此框架下我国的筑坝技术正在向更高更难方向发展。

关键词：混凝土面板堆石坝；进步；问题；发展1 前言混凝土面板堆石坝（CFRD，或简称面板堆石坝）是以碾压堆石体（含垫层区、过渡层区、主堆石体和次堆石体）为支承结构，并在其上游表面设置混凝土面板（含面板下的趾板和灌浆帷幕）为防渗结构的堆石坝。

这种坝型与一般土坝相比，具有抗滑、抗渗稳定性好，施工方便，坝体经济等特点，因而是一种极具竞争力的坝型。

面板堆石坝在我国经过了“引进消化、自主创新、突破发展”三个阶段。

通过不断总结经验教训，我国在面板堆石坝设计、施工、科研、监测和特殊条件下建坝等方面取得了瞩目的成就，建立了较为完备的具有自身特色的技术标准体系和工业化体系。

如今我国面板堆石坝不仅数量多、最大坝高、工程规模和技术难度都处于世界前列。

据不完全统计．截至2018年底，我国混凝土面板堆石坝坝高300m以上已建成约170座，在建或拟建各约40座，总数约250座。

如目前已建最高的面板堆石坝坝高233m的水布垭坝，坝体填筑规模最大的天生桥一级面板堆石坝填筑量约1800万m3，深厚覆盖层上建的最高坝-九甸峡坝，坝高136.5m趾板下覆盖层厚度28m,等等一大批新技术、高难度的混凝土面板堆石坝拟建或在建，筑坝技术正在向更高更难方向发展。

2混凝土面板堆石坝的进步2019年是我国引进现代筑坝技术建设混凝土面板堆石坝的第34年，如今面板堆石坝工程几乎遍布全国，涉及各种不利的地形、地质条件和气候条件，积累了大量经验，形成了中国特色的面板堆石坝筑坝技术。

纵观我国在这期间的工程，取得了许多长足进步：（1）合理坝体分区坝体材料的合理分区早期经验认为下游堆石的变形对面板性状没有影响，因而在坝体材料的分区上，凭经验做出分区，这是不正确的。

1.1998年第一讲黄文熙讲座主讲人：沈珠江院士题目：软土工程特性和软土地基设计单位：南京水利科学研究院土工所主讲内容摘要：在总结南京水利科学研究院在软土地基方面部分研究成果的基础上，重点介绍了有关天然软土结构性的最新研究成果和有效固结应力法的设计方法,并提出了建立软土结构性模型的新思路。

2. 1999年第二届黄文熙讲座主讲人：周镜院士题目：岩土工程中的几个问题单位：铁道部科学研究院主讲内容摘要：介绍多年来在工作中遇到的,对岩土工程有普遍意义的3个问题:①长江中下游片状砂的工程特性,它与石英质砂有较大差异,原来建立在石英砂研究基础上的一些经验,不完全适用于片状砂;②深基础的临界深度;③载荷板承载力的尺寸效应。

承载力中的临界深度和尺寸效应现象,并非传统土力学理论所能解释,尚待进一步研究探讨。

为此,笔者建议应加强土的基本性质和基础工程性状的试验研究,为土力学理论的发展和实践提供科学依据。

3. 2000年第三届黄文熙讲座主讲人：方晓阳教授题目： 21世纪环境岩土工程展望单位：美国麻省州立大学环境工程和科技中心主讲内容摘要：论述了对环境岩土工程进行评价的重要性,同时讨论了常规岩土工程方法不适用研究土与环境相互作用问题的原因。

阐述了笔者于80年代末提出的粒子能场理论,并特别强调其在敏感性生态岩土工程方面的应用:①土的干湿、胀缩和冻融循环机理;②土的污染和清污机理及过程;③放射性核废料和氡气的控制。

最后,用两个最具挑战性的环境岩土工程为例来说明环境岩土工程问题的关联性和复杂性。

4. 2001年第四届黄文熙讲座主讲人：谢定义教授题目：试论我国黄土力学研究中的若干新趋向单位：西安理工大学主讲内容摘要：在分析已有文献资料的基础上,对黄土的分类定名,黄土的水敏性,黄土的结构性,黄土的动力特性,黄土土力学的理论基础,黄土工程的设计,黄土地基的处理,黄土规范的框架等问题研究中的新趋向进行了探讨,提出了笔者倾向性的看法,总结给出了需要进一步研究的课题。

简析岩土工程技术创新方法与实践摘要：岩土工程是土木工程的重要分支领域，涉及到土壤和岩石的力学性质、地下水流动、地震作用等多个方面。

随着工程规模的不断扩大和复杂性的增加，岩土工程技术创新显得尤为重要。

本文旨在探讨岩土工程技术创新的方法与实践，为岩土工程领域的研究者和从业人员提供参考。

关键词：岩土工程；技术创新方法；实践一、岩土工程技术创新方法岩土工程技术创新是指在传统方法的基础上，通过引入新的思路、新的技术和新的方法，以解决传统方法所存在的局限性，并提高岩土工程的设计、施工和监测水平。

下面将从传统方法的局限性、创新方法的定义和特点以及创新方法的分类等方面进行讨论。

（一）传统方法的局限性传统的岩土工程方法在实践中存在一些局限性，主要表现在以下几个方面：（1）经验主义：传统方法主要依赖于经验总结和规范指导，缺乏科学的理论支撑，容易受到个人经验和主观因素的影响[1]。

（2）数据不足：传统方法在数据获取方面存在困难，往往只能依赖有限的现场观测数据和试验数据，难以全面准确地了解工程地质和岩土性质。

（3）保守性：传统方法在设计和施工中往往采用保守的安全系数和经验公式，导致工程成本的增加和效益的降低。

（4）缺乏灵活性：传统方法对于复杂地质条件和工程问题的处理能力有限，难以满足工程的多样化需求。

（二）创新方法的定义和特点创新方法是指在岩土工程领域中引入新的思路、新的技术和新的方法，以解决传统方法所存在的局限性，并提高工程的质量和效益。

创新方法具有以下几个特点：（1）科学性：创新方法基于科学理论和先进技术，能够更准确地分析和评估工程地质和岩土性质，提高工程设计的科学性和可靠性。

（2）数据驱动：创新方法注重数据的收集和分析，通过大量的实验室试验、数值模拟和现场监测，获取更多的数据支持，提高工程设计和施工的精确性。

（3）灵活性：创新方法能够根据不同的地质条件和工程问题，灵活选择适合的技术和方法，提高工程的适应性和可操作性[2]。

1修正剑桥模型介绍土体本构理论是岩土工程学科的重要基础理论。

随着对土体力学特性的不断深入，塑性理论逐渐被应用于土体本构关系的研究中来。

Roscoe 于1963 年提出著名的剑桥粘土模型，是应用塑性理论的代表，被看做现代土力学的开端，在本构理论研究发展过程中, 各种建模思想不断涌现，出现了各种不同形式的土体本构模型，但弹塑性模型中得到公认的还只有剑桥模型。

现在国际岩土本构的一大发展趋势是又回到剑桥模型，在剑桥模型基础上进行改进和修正，修正剑桥模型是由罗斯科（Roscoe）和伯兰特（Burland）于1968年对剑桥模型作了修正后提出的一个土的弹塑性模型。

主要是对剑桥模型的弹头形屈服面形状作了修正，认为屈服面轨迹应为椭圆。

修正后的模型通常称为修正剑桥模型。

随后又修正了剑桥模型认为在完全状态边界面内土体变形是完全弹性的观点。

认为在完全状态边界面内，当剪应力增加时，虽不产生塑性体积变形，但产生塑性剪切变形。

这可认为是对修正剑桥模型的再次修正。

剑桥模型是英国剑桥大学的Roscoe和Burland根据正常固结粘土和弱超固结粘土的三轴试验，采用状态边界面的概念，由塑性理论的流动法则和塑性势理论，采用简单曲线配合法，建立塑性与硬化定律的函数。

它考虑了静水压力屈服特性、压硬性、剪缩性，但破坏面有尖角，该点的塑性应变方向不易确定。

其假定的弹性墙内加载仍会产生塑性变形。

原始的剑桥模型中存在一个缺点，即p'轴上各向同性压缩的屈服点p'的屈服面正交方x向（塑性流动方向）与水平坐标轴方向不一致。

这会导致各向同性加载（初始固结）所产生的塑性（体积）应变增量方向（它应该与水平坐标p'轴的方向一致）与屈服面的正交方向（塑性流动方向）不一致，如图1所示，图中虚线为原始剑桥模型的屈服面。

这是原始剑桥模型的屈服面与试验结果不一致的地方，也是该屈服面不足的地方。

图1 原始剑桥模型和修正剑桥模型在点处的流动情况纵观剑桥模型40 多年的发展，总结其局限性主要有：（1）受制于经典塑性理论，采用Drucker公设和相关联的流动法则，在很多情况下与岩土工程实际状态不符；破坏面有尖角，该点的塑性应变方向不易确定。

湖南省特殊性岩土（软土）分布及其相关特性研究发布时间：2022-08-19T07:50:20.936Z 来源：《工程建设标准化》2022年第37卷4月第7期作者：王兴光1 周旗俊2[导读] 本文通过收集、整理湖南省各地市州大量资料、数据，推荐了我省软土的承载力；划分了我省软土的分布区域；总结了我省软土的勘察手段、勘察方法、相应工程处理措施及处理效果，对后续我省区域建设工程的勘察、设计、施工起到一定的参考作用。

王兴光1 周旗俊21湖南省工程地质矿山地质调查监测所 2湖南省勘查设计研究院有限公司长沙 410014摘要：本文通过收集、整理湖南省各地市州大量资料、数据，推荐了我省软土的承载力；划分了我省软土的分布区域；总结了我省软土的勘察手段、勘察方法、相应工程处理措施及处理效果，对后续我省区域建设工程的勘察、设计、施工起到一定的参考作用。

关键词：特殊性岩土；软土；分布；特性一、软土定义软土是指天然孔隙比大于或等于1.0，天然含水量大于液限，具有高压缩性、低强度、高灵敏度、低透水性和高流变性，且在较大地震作用下可能出现震陷的细粒土。

软土包括淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土等。

对软土的定义、特征、成因类型，不同的行业、技术部门的解释大同小异。

根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）的规定，软土的分类标准：淤泥为在静水或缓慢的流水中沉积，经生物化学作用而形成，其天然含水量大于液限、天然孔隙比≧1.5的黏性土。

当天然含水量≥液限，天然孔隙比≤1.5但≧1.0的黏性土、粉土为淤泥质土。

含有大量未分解的腐殖质，有机质含量≧60%的土为泥炭，有机质含量≥10%且≦60%的土为泥炭质土。

《公路工程地质勘察规范》(JTG C20-2011)定义为：在静水或缓慢流水环境中沉积，具有以下工程地质特性的土，应判定为软土：天然含水率≥液限，天然孔隙比≧1.0，压缩系数a0.1-0.2 ≥0.5MPa-1，标准贯入试验击数≤3 击，静力触探比贯入阻力≦750KPa，十字板抗剪强度≤35KPa。

科技创新推动岩土工程发展技术发展岩土现状引言岩土工程是涉及岩石、土壤和地下水等领域的综合性工程技术。

随着科技进步，岩土工程领域取得了长足的发展，为工程建设提供了重要的技术支撑。

本文将详细介绍岩土工程领域的现状及发展趋势，主要涉及勘探与取样、土力学与岩石力学基础、地质工程理论、数值分析与模拟、监测与检测技术、环境保护与可持续发展以及信息化与智能化技术等方面。

1.勘探与取样随着地球物理和地球化学等勘探技术的发展，勘探精度和效率得到了显著提高。

遥感技术、地质雷达和瞬态面波等技术的应用，使得深部地质构造和地层结构的勘探更加准确。

此外，钻探和取样技术也得到了不断的改进，如高压旋挖钻机、数字全景钻孔摄影等技术的应用，使得取样过程更加高效、准确。

2.土力学与岩石力学基础在土力学方面，研究内容已经从简单的力学行为向更复杂的耦合效应转变。

岩石力学的研究则更加注重多场耦合以及细观结构分析。

数值计算方法如有限元、离散元等方法的应用也更加广泛，可以更好地模拟材料的力学行为和工程响应。

3.地质工程理论地质工程理论得到了进一步的完善和发展，涉及到地质体稳定性的评价、预测和优化设计等方面。

在此基础上，针对复杂地质条件和重大工程实践，还发展出了诸多新的分析方法和计算模型，如有限元、极限平衡和数值流体力学等。

4.数值分析与模拟数值模拟技术在岩土工程领域的应用日益广泛。

针对岩土材料的复杂性和不确定性，数值计算方法可以实现对岩土体的应力、应变和渗流等物理过程的精细模拟。

有限元法、离散元法、无单元法等数值方法在岩土工程问题的求解中得到了广泛应用。

同时，针对大规模复杂计算问题，并行计算技术的发展也极大地提高了计算效率和准确性。

5.监测与检测技术随着传感器技术和数据采集技术的发展，岩土工程的监测与检测技术得到了显著提升。

各种高精度、高灵敏度的传感器被广泛应用于位移、应力、应变以及地下水位等参数的监测。

同时，以物联网、云计算为代表的大数据处理技术的发展，使得大量监测数据的远程传输、实时分析和预警成为可能。

土木工程中的十大创新技术土木工程是一门综合应用科学，涉及到建筑、道路、桥梁、隧道、水利等领域。

在过去的几十年里，土木工程经历了巨大的发展变革，出现了许多创新的技术。

本文将介绍土木工程中的十大创新技术，并探讨这些技术对行业和社会的影响。

一、高性能混凝土高性能混凝土是一种相对于传统混凝土更为坚固、耐用的材料。

它拥有更高的抗压强度和耐久性，广泛应用于大型建筑、桥梁等重要工程。

高性能混凝土的创新使得土木工程可以设计更加复杂、更具挑战性的工程，为人们提供了更安全、高品质的建筑环境。

二、预应力技术预应力技术是一种通过在混凝土结构中增加应力来提高其强度和稳定性的方法。

通过在混凝土构件内部预先施加拉力，可以有效减少结构受力时的变形和应力。

这项技术使得桥梁、楼房等大型工程能够更好地抵抗自重和外部荷载，在抗震、抗风等方面具备更强的稳定性。

三、钢管混凝土结构钢管混凝土结构是一种将钢管与混凝土相结合的新型建筑技术。

通过在钢管内注入混凝土，形成具备钢结构强度和混凝土抗压性能的结构体系，既减轻了建筑重量，又增加了结构的抗震能力。

这一技术在高层建筑和大跨度建筑中得到广泛应用，为城市的现代化建设提供了重要支持。

四、三维打印技术三维打印技术是一种利用特殊设备将数字模型转化为实体模型的技术。

在土木工程领域，三维打印技术可以用于制造建筑构件、制图等工作。

这项技术使得土木工程的设计和施工过程更加高效和精确，同时降低了人力成本，提高了建筑质量。

五、智能化监测技术智能化监测技术是指利用先进的传感器、数据处理和通信技术对建筑物、桥梁等结构进行实时监测和分析的技术。

通过监测各种参数，如应力、变形、温度等，可以及时发现结构的异常情况，并采取相应的维修和加固措施。

智能化监测技术的发展提高了结构的安全性和可靠性，为工程师提供了有力的工具。

六、地下空间利用技术地下空间利用技术指的是将地下空间开发利用起来，满足城市发展的需要。

通过挖掘地下空间，可以建设地下商场、停车场、地铁等设施，有效缓解城市的交通和资源压力。

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. Experimental study on dynamic deformation properties of saturated tailings material[J].Journal of Hydraulic Engineering，2003(4):24-29.(in Chinese))[4]孔宪京，韩国成.粗粒料动应力-应变关系试验研究[R].大连:大连理工大学，1994.[5]贾革续，孔宪京.粗粒土动残余变形特性的试验研究[J].岩土工程学报，2004，26(1):26-30.(JIA Ge-xu，KONG Xian-jing. Study on residual deformation characteristics of coarse-grained soils[J].Chinese Journal of Geotechnical Engineering，2004，26(1):26-30.(in Chinese)) [6]沈珠江，徐刚.堆石料的动力变形特性[J].水利水运科学研究，1996，6(2):143-150.(SHEN Zhu-jiang，XU Gang.Deformation behavior of rock material under cyclic loading[J].Hydro-Science and Engineering，1996，6(2):143-150.(in Chinese))[7]迟世春，林皋，孔宪京.堆石料残余体应变对计算面板堆石坝永久变形的影响[J].水力发电学报，1998，60(1):59-67.(CHI Shi-chun，LIN Gao，KONG Xian-jing.Influence of residual volumetric strain of rockfill material on calculated permanent deformation of concretefaced rockfill dams[J].Journal of Hydroelectric Engineering，1998，60(1):59-67.(in Chinese))[8]阮元成，陈宁，常亚屏.察汗乌苏水电站坝体料残余变形特性试验研究[J].水利水电技术，2004，35(10):75-77.(RUAN Yuan-cheng，CHEN Ning，CHANG Ya-ping.Experimental study onthe residual deformation properties of fill materials for the concretefaced dam of Chahanwusu Hydropower Station[J].Water Resources and Hydropower Engineering，2004，35(10):75-77.(in Chinese))[9]郭兴文，王德信，燕立群，等.水布垭混凝土面板堆石坝地震永久变形分析[J].河海大学学报:自然科学版，2001，29(6):56-60.(GUO Xing-wen，WANG De-xin，YAN Li-qun，et al.Analysis of earthquake induced permanent deformation for high concrete face rockfilldams[J].Journal of Hohai University:Nature Science，2001，29(6):56-60.(in Chinese)) [10]邹德高，孟凡伟，孔宪京，等.堆石料残余变形特性研究[J].岩土工程学报，2008，30(6):808-812.(ZOU De-gao，MENG Fanwei，KONG Xian-jing，et al.Residual deformation behavior of rock-fill[J].Chinese Journal of Geotechnical Engineering 2008，30(6): 808-812.(in Chinese))[11]郦能惠，朱铁，米占宽.小浪底坝过渡料的强度与变形特性及缩尺效应[J].水电能源科学，2001，19(2):39-42.(LI Neng-hui， ZHU Tie，MI Zhan-kuan.Strength and deformation propertiesof transition zone material of Xiaolangdi Dam and scale effect[J]. International Journal Hydroelectric Energy，2001，19(2):39-42.(in Chinese))[12]饶锡保，何晓民，刘鸣.粗粒含量对砾质土工程性质影响的研究[J].长江科学院院报，1999，16(1):21-25(RAO Xi-bao，HE Xiao-min，LIU Ming.Influence of coarse-grained content on engineering properties of gravelly soil[J].Journal of Yangtze River Scientific Research Institute，1999，16(1):21-25.(in Chinese))。