膠凝砂礫石材料力學特性、耐久性及壩型研究

前言

第1章 緒論

1．1 研究背景及意義

1．2 國外膠凝砂礫石壩發(fā)展狀況

1．3 國內膠凝砂礫石壩發(fā)展狀況

1．4 存在的問題與研究內容

第2章 膠凝砂礫石材料力學性能研究

2．1 試驗材料選取及性能

2．2 配合比設計

2．3 試驗標準及試件制備

2．4 立方體抗壓強度試驗方法及強度影響因素分析

2．5 劈裂抗拉強度、軸心抗壓強度、抗彎強度影響因素分析

2．6 三軸抗剪試驗研究

2．7 本章小結

第3章 膠凝砂礫石材料耐久性試驗研究

3．1 試驗目的及內容

3．2 膠凝砂礫石材料外觀損傷分析

3．3 質量損失規(guī)律

3．4 相對動彈性模量變化規(guī)律

3．5 本章小結

第4章 膠凝砂礫石壩剖面形式研究

4．1 按土石壩設計理論分析

4．2 按重力壩設計理論分析

4．3 本章小結

第5章 膠凝砂礫石材料本構模型

5．1 膠凝砂礫石材料應力應變關系特性分析

5．2 鄧肯一張模型

5．3 摩爾-庫侖軟化模型

5．4 彈塑性損傷模型

5．5 多線性隨動強化模型

5．6 本構模型對比分析

5．7 本章小結

第6章 膠凝砂礫石壩的有限元分析

6．1 有限元分析理論

6．2 膠凝砂礫石壩的非線性計算

6．3 膠凝砂礫石壩的線性計算

6．4 本章小結

第7章 模型試驗及評價

7．1 研究背景

7．2 模型相似關系

7．3 模型設計與制作

7．4 模型試驗結果

7．5 本章小結

第8章 膠凝砂礫石結構凍融仿真及工程應用

8．1 計算原理

8．2 計算模型和假定

8．3 計算參數與設定

8．4 凍融仿真試驗研究

8．5 工程應用

8．6 本章小結

參考文獻2100433B

《膠凝砂礫石材料力學特性、耐久性及壩型研究》總結了膠凝砂礫石的發(fā)展歷程和研究現狀；針對影響膠凝砂礫石材料力學特性的主要因素進行了試驗研究，并分析了膠凝砂礫石材料強度隨之變化的規(guī)律；研究了膠凝砂礫石材料在溫度變化和凍融影響下的耐久性能；研究了膠凝砂礫石壩體剖面的變化形式和相應的控制標準；介紹了虛加彈簧法的鄧肯一張模型、摩爾一庫侖軟化模型、彈塑性損傷模型和多線性隨動強化模型及其在膠凝砂礫石壩中的應用；以線性和非線性有限元方法研究了不同壩高及邊坡對膠凝砂礫石壩體應力與位移的影響；通過模型試驗研究和驗證了膠凝砂礫石壩體的應力分布規(guī)律；采用有限元數值分析手段研究了不同氣候條件下膠凝砂礫石壩的抗凍融性能和工程措施。

《膠凝砂礫石材料力學特性、耐久性及壩型研究》可供從事膠凝砂礫石材料科研、設計與工程相關技術人員使用，也可供大專院校相關專業(yè)師生學習參考。

膠凝砂礫石料（膠凝堆石料）作為膠凝砂礫石壩的筑壩材料，其力學特性相關研究較少，一直是科研工作者需努力解決的問題之一。為了更系統深入地研究膠凝砂礫石料的力學特性并在此基礎上提出合理的彈塑性本構模型，首先進行了不同膠凝摻量的大三軸系列試驗，膠凝砂礫石料強度變形特性分析驗證了膠凝摻量60kg/m3-100kg/m3的膠凝砂礫石料更適用于膠凝砂礫石壩的實際工程。隨后選取膠凝摻量60kg/m3的膠凝砂礫石料試驗結果，得出了膠凝砂礫石料的彈性參數，構造出適用于膠凝砂礫石料的剪切屈服面與體積屈服面方程，建立了適用于膠凝砂礫石料的彈塑性本構模型且利用多組試驗結果模型計算結果進行對比，驗證新的膠凝砂礫石料彈塑性本構模型的通用性與合理性。同時進行膠凝砂礫石壩離心模型試驗研究。最后進行了膠凝砂礫石壩的工作性態(tài)研究。上述研究成果為膠凝砂礫石壩的推廣與應用提供了參考。 2100433B

膠凝堆石壩是在總結面板堆石壩與碾壓混凝土壩優(yōu)點基礎上發(fā)展起來的一種新壩型，具有更好的安全性和經濟性，且是一種環(huán)保型的水工建筑物。該壩型在國外已得到成功應用，壩高已突破100m，國內的研究與應用起步較晚，目前僅在水庫圍堰工程上得到初步應用。膠凝堆石料是介于堆石料與混凝土之間的一種具有明顯彈塑性性質的新材料，但由于對該壩料的應力應變規(guī)律缺乏基礎研究，膠凝堆石壩在荷載作用下工作性態(tài)響應的預測結果尚不能令人滿意，其設計依賴于經驗，缺乏可靠依據。隨著該壩型筑壩規(guī)模與高度的增加，壩體應力變形工作性態(tài)的預測分析變得更為重要，因此建立合理正確的膠凝材料應力應變本構模型成為大壩設計首要解決的基礎問題。本項目擬進行膠凝材料的系統試驗，經數學、力學歸納、演繹、抽象，建立膠凝堆石料合適的應力應變彈塑性本構模型，以更準確地反映膠凝堆石壩的實際工作性態(tài)，為結構設計提供依據，從而推動該壩型在我國的實質性應用.

在建筑材料中，經過一系列物理作用、化學作用，能從漿體變成堅固的石狀體，并能將其他固體物料膠凝材料膠結成整體而具有一定機械強度的物質，統稱為膠凝材料。

膠凝材料是指通過自身的物理化學作用，由可塑性漿體變?yōu)閳杂彩癄铙w的過程中，能將散粒活塊狀材料粘結成為整體的材料，亦稱為膠結材料 。2100433B