长江科学院土工离心机的应用与发展

土工离心机是研究复杂岩土工程问题的大型专用设备,长江科学院（以下简称长科院）早在 20 世纪 80 年代建成了当时国内最大的总容量300g-t 、有效容量180g-t 的土工离心机,为我国离心机研制和离心模型试验技术的发展奠定了重要基础。简要总结了国内外土工离心机的发展历史,介绍了长科院第一代土工离心机的研制过程和意义,回顾了第一代离心机所开展的重要研究工作及所取得的成果;详细叙述了长科院第二代土工离心机的研制过程和性能。在此基础上,对近期完成的几个离心模型试验成果进行介绍,并通过多项试验研究验证了试验系统的可靠性。     

瀑布沟水电站砾石土心墙料碾压试验研究

瀑布沟水电站心墙堆石坝采用砾石土心墙防渗料,为了确定心墙料达到设计填筑压实标准经济合理的施工参数,在大坝填筑前对砾石土料及其与粘土掺合料的渗透、压实特性以及坝体心墙料填筑施工质量控制的快速检测方法等进行了试验研究,针对土料特性,提出了适宜的碾压方案及质量控制的快速检测方法.     

土工离心模型的试验原理

 简要阐述了土工离心模型试验的原理， 包括土工离心模型试验一系列常用的比尺关系、离心力场的特性、模型在离心力场中的运动状态及离心模型试验中若干误差问题。     

纤维改性膨胀岩加筋作用试验研究

对掺改性聚丙烯单丝纤维改性后的膨胀岩进行了力学特性研究,通过不同纤维掺量、不同压密度等的无侧限抗压强度试验进行对比分析,研究了纤维改性膨胀岩的加筋作用、破坏模式,试验结果表明膨胀岩掺改性聚丙烯单丝纤维改性后,本构关系呈双折线硬化型,其转折点为纤维发挥作用的临界应变点。     

高土石坝离心模型试验技术研究

为探讨高土石坝离心模型试验技术，针对小浪底斜墙堆石坝的离心模型试验，选定模型率ｎ－２５０，模型箱尺寸Ｌ×Ｗ×Ｈ＝１１００×２０８×５００（ｎｍ）；采用准相似级配法制备试验用坝壳堆石料和地基砂卵石料；依据模型与原型抗弯刚度相似的原则，试验中用铝板模拟原型混凝土防渗墙；用标点法测量坝体位移，电阻应变计测量防渗墙的应变。本文是上述工作的总结，详细叙述了模型设计，材料的模拟技术与量测技术。     

砾质土钻孔灌砂工艺三轴试验效果研究

 对砾质土心墙料渗透性较差的试样,若按传统方法进行三轴试验,要保证试样饱和、固结、剪切过程中排水充分,试验周期将很长,无论是从大型三轴试验仪设备性能还是试验时间上都是难以接受的。为提高三轴试验效率,研制改进了三轴排水工艺,并进行了三轴 CD 试验的验证。试验成果表明：1 ％～3 ％置换率的“砂井”,对加速三轴试样的饱和、固结排水和孔压消散等过程起到了显著的效果,试验效率提高了2～3倍,但对应力应变基本无影响;从无孔样到有孔样,c值具有离散性,φ值依次增加,但变化幅度不大;试样周边、顶底粘贴滤纸条,再结合试样内部钻孔灌砂,是改善三轴试验排水路径的一种科学合理的、有效简便的好方法,能够获得准确、可靠的抗剪强度指标和E-B模型参数。     

渣场松散碎石土应力-应变特性研究

对取自某渣场边坡坡顶和坡底的2种松散碎石土试样,开展了4组大型三轴固结排水剪切试验,研究了松散碎石土剪切破坏过程中的应力与应变、体应变与轴向应变、实测泊松比随应力水平变化的关系以及邓肯-张E-ν和E-B模型的适用性。研究结果表明:①渣场松散碎石土应力-应变曲线基本呈硬化型、无显著峰值、强度参数φ与选取的应变标准关系密切且随应变标准的增加而变大;②松散碎石土在剪切破坏过程中基本呈单调剪缩,表明剪切过程中试样内部以颗粒平动引起的结构压缩为主,而由颗粒转动和力链调整引起的剪胀基本可忽略;③松散碎石土实测泊松比与应力水平基本呈线性关系,且坡顶与坡底料有较明显的差异。从实测泊松比与邓肯-张模型比较结果来看,邓肯-张E-B模型对坡顶料有较好的适用性,而坡底料比较适用于邓肯-张E-ν模型。     

丹江口水库加高工程筑坝材料工程特性试验研究

为优化丹江口大坝加高工程设计,确保工程质量,按照国标及规程、规范的要求,对心墙防渗料和坝壳砂砾石料进了工程特性试验研究.结果表明:五峰岭、陈家港及艾家沟料场中土料的现有贮量及质量满足防渗料的使用要求,大部分土料可在天然含水量下直接使用;羊皮滩料场砂砾料P5含量约80%～90%,达密实状态后是较好的坝壳材料.在此研究基础上,提出了相应的填筑控制参数和设计指标的建议值.     

高土石坝廊道与防渗墙定向支座连接型式研究

建在深厚覆盖层上的高土石坝,混凝土廊道与防渗墙的应力变形性状十分复杂,针对深厚覆盖层上高土石坝防渗体系的受力特点,提出对廊道与防渗墙之间可设置定向支座连接型式,并开展了有限元分析,研究了刚接、定向支座两种不同的连接型式以及定向支座接头嵌固时机对防渗墙应力变形的影响。结果表明:定向支座型式的主要优点是在完建期允许防渗墙能自由伸入廊道,与防渗墙顶端刚接廊道的传统结构型式相比,能充分减小上部坝体的巨大自重经过廊道传递给防渗墙的压应力;防渗墙顶端蓄水前受到一定的压应力是有益的,可避免防渗墙在水压力作用下产生较大的拉应力;提出对于定向支座连接型式,应在坝体填筑到一定高度后将廊道与防渗墙顶端嵌固起来,使得蓄水后防渗墙的拉压应力处于合理范围内。     

不同含水率泥皮对接触面力学特性影响的试验研究

 通过长江科学院研制的大型叠环单剪仪,进行了基于同厚度不同含水率泥皮对接触面力学特性影响的相关试验研究。试验结果表明：泥皮含水率的变化引起夹泥皮接触面剪切应力-剪切位移关系曲线形式的改变。当泥皮含水率较低时,其剪应力与相对剪切位移呈现出较好的双曲线关系;当泥皮含水率较高时,接触面剪切破坏阶段后切向变形表现出明显的刚塑性变形特征。泥皮含水率的变化对接触面抗剪强度及法向应力线性关系影响不大,两者仍保持很好的线性关系。泥皮含水率对法向位移及接触面摩擦角都有一定影响,随着泥皮含水率的增加,法向位移增大,接触面摩擦角减小。