本文關(guān)鍵詞：筑壩土料的水利工程性質(zhì)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

第一章 文獻(xiàn)綜述

1.1 研究背景
新中國(guó)成立至今已有六十余年的歷史，經(jīng)過這六十余年的發(fā)展，中國(guó)在政治、經(jīng)濟(jì)、科技、文化等各方面都已經(jīng)取得了翻天覆地的歷史性變化，特別是改革開放后，國(guó)民生產(chǎn)總值從 1978 年的 3645.2 億元增長(zhǎng)到了 2008 年的 30.067 萬億元，增長(zhǎng)了八十多倍，綜合國(guó)力躍居世界第三位，人民生活水平不斷改善和提高，人均國(guó)民收入已跨入了中等發(fā)達(dá)國(guó)家水平。不過也應(yīng)當(dāng)看到，由于我國(guó)人口多，底子薄，在經(jīng)濟(jì)、科技、文化的發(fā)展程度上與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在較大差距，城鄉(xiāng)二元經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的矛盾在日益加劇，東西差距也有擴(kuò)大的趨勢(shì)。為了改變中國(guó)這種不協(xié)調(diào)的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，黨中央在本世紀(jì)之初提出了西部大開發(fā)戰(zhàn)略，西部大開發(fā)是擴(kuò)大國(guó)內(nèi)有效需求，實(shí)現(xiàn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速增長(zhǎng)的重要途徑和戰(zhàn)略舉措，根本目的是要改變目前中國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)上的二元結(jié)構(gòu)，縮小城鄉(xiāng)差距，東西差別，建立和諧中國(guó)社會(huì)，實(shí)現(xiàn)中華民族的偉大復(fù)興。在西部大開發(fā)戰(zhàn)略中，水電開發(fā)是其中的重要組成部分，我國(guó)西部地區(qū)地勢(shì)高差較大，蘊(yùn)藏有大量的水利水能資源，而且具有極大的開發(fā)潛力，我國(guó)水能資源居世界首位，其中大部分集中在四川、貴州、云南、廣西、甘肅和青海等西部省區(qū)，水能資源總量占全國(guó)水能資源的 70%以上。但由于受資金和市場(chǎng)等條件的制約，我國(guó)水能資源的開發(fā)利用率還不高，特別是西部地區(qū)潛力巨大。
隨著三峽水利水電工程的建成，我國(guó)水能資源開發(fā)量有了大幅提升，截至 2008 年底，中國(guó)水電總裝機(jī)容量雖已達(dá)到 1.72 億千瓦，已成為世界上最大的水力發(fā)電國(guó)家，但我國(guó)水能資源理論蘊(yùn)藏量為 6.76 億千瓦，其中可開發(fā)量 3.78 億千瓦，目前已開發(fā)量只占全部可開發(fā)裝機(jī)總?cè)萘康?45%左右，還有許多開發(fā)條件很好的水電資源需盡快開發(fā)。水電是可再生的清潔能源，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家大都把水電發(fā)展放在能源開發(fā)的優(yōu)先位置，我國(guó)目前還有 55%的水電資源可以開發(fā)利用，同時(shí)東部發(fā)達(dá)地區(qū)工業(yè)發(fā)展較快，電力資源短缺，有極大的需求市場(chǎng)，水電資源這種對(duì)環(huán)境無污染的天然可再生能源具有廣闊的市場(chǎng)前景，應(yīng)當(dāng)及時(shí)充分利用，因而國(guó)家提出了優(yōu)先發(fā)展水電能源建設(shè)的戰(zhàn)略舉措。作為一名水利水電科學(xué)研究工作者，應(yīng)當(dāng)積極響應(yīng)，為祖國(guó)的水利水電事業(yè)貢獻(xiàn)力所能及的力量。

1.2 研究目的和意義
水利水電工程建設(shè)中，土是運(yùn)用最多的建筑材料，同時(shí)也是工程建筑物不可回避的地質(zhì)環(huán)境，可以說，土是大自然賜予人類最好的天然禮物。水利水電工程中的擋水建筑物─大壩，絕大多數(shù)是由各種土料堆積碾壓而成的，在水泥發(fā)明以前，可以說土是大壩建設(shè)唯一的建筑材料，即便是混凝土壩也會(huì)用到大量的粗顆粒砂石料作為混凝土骨料。巖石出露地表，在物理、化學(xué)、生物等單因素或多因素的共同作用下，形成了性質(zhì)各異的眾多土類，不同類型的土?xí)嬖谄湎鄳?yīng)的工程特性，不同的工程建筑物中，對(duì)土的性質(zhì)的利用也會(huì)不同。為了更加全面深入的認(rèn)識(shí)不同天然土的水利工程性質(zhì)，使土這種天然建筑材料在工程建設(shè)中充分發(fā)揮其不同特性，對(duì)水利工程建設(shè)用土進(jìn)行理論和試驗(yàn)研究是一項(xiàng)認(rèn)識(shí)和改造自然的基礎(chǔ)課題。土的研究屬于巖土工程研究范疇，我國(guó)巖土工程科學(xué)在世界上起步較晚，許多研究還不很成熟，而在水利水電巖土工程中的用土，除了承受普通的垂向荷載外，常常還會(huì)承受水的水平荷載或動(dòng)荷載，因此對(duì)土的要求更高。建國(guó)初期，由于對(duì)土的水利水電工程性質(zhì)認(rèn)識(shí)不夠全面和深入，所建大壩存在許多設(shè)計(jì)和施工問題，有 60％左右的中小型土石壩處于病險(xiǎn)狀態(tài)。而在目前的建壩過程中，雖考慮到大壩作用的重要性和特殊性，但設(shè)計(jì)又過度保守，存在極大的浪費(fèi)現(xiàn)象，這給國(guó)家和人民造成了不應(yīng)有的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)和損失，加快巖土工程的研究步伐，提高對(duì)筑壩土料水利水電工程性質(zhì)的認(rèn)識(shí)，建設(shè)既安全可靠，又經(jīng)濟(jì)合理的水利水電工程，為國(guó)家節(jié)約資金，加快社會(huì)發(fā)展是水利水電工作者、巖土工作者肩負(fù)的歷史使命。開展筑壩土料的水利水電工程性質(zhì)的深入研究不僅可以豐富水利水電工程、巖土工程科學(xué)的學(xué)科理論，而且可以直接減輕國(guó)家在基礎(chǔ)建設(shè)上的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，因而具有十分重要的理論指導(dǎo)意義和現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)意義。

1.3 研究歷史與現(xiàn)狀

1.3.1 研究歷史
筑壩土料的水利工程性質(zhì)研究是巖土工程科學(xué)研究發(fā)展的分支，，是在巖土工程實(shí)踐與技術(shù)發(fā)展歷史長(zhǎng)河中形成的，也必將在這個(gè)過程中發(fā)展壯大，可以說，巖土工程研究的歷史與土的水利工程性質(zhì)研究歷史是一致的。巖土工程國(guó)際著名的土力學(xué)家 B.BBroms 曾說過:“巖土工程的歷史是非常令人激動(dòng)的”(高大釗 2001)。巖土工程或巖土科學(xué)技術(shù)是隨著人類的出現(xiàn)與發(fā)展不斷獲得進(jìn)步的工程技術(shù)，巖土工程活動(dòng)的歷史可追溯到史前時(shí)期，它是人類賴以生存和發(fā)展的必要條件，是經(jīng)過漫長(zhǎng)的知識(shí)積累和升華的歷史過程，具有現(xiàn)代意義的巖土工程學(xué)科至今還不到一百年的發(fā)展歷史。巖土工程是一門綜合性學(xué)科，是在許多其他學(xué)科先后發(fā)展了的基礎(chǔ)上逐步融合而形成的，它的形成是一個(gè)學(xué)科綜合與交叉的過程，在綜合之中又衍生出一些新學(xué)科，因此，巖土工程科學(xué)包括基本學(xué)科和交叉學(xué)科兩類，基本學(xué)科有土力學(xué)與基礎(chǔ)工程學(xué)、巖石力學(xué)與工程和工程地質(zhì)學(xué)三門主要學(xué)科，交叉學(xué)科有建筑工程學(xué)、礦山工程學(xué)、水利工程學(xué)等邊緣學(xué)科，目前交叉學(xué)科還正在形成和發(fā)展。

第二章 土的工程分類與定名

2.1 概述
土的工程分類與定名是地基勘查、設(shè)計(jì)、施工的前提，是勘察、設(shè)計(jì)規(guī)范化的首要問題，也是對(duì)土進(jìn)行系統(tǒng)研究的必要條件，土的定名與分類緊密相關(guān)。土的分類與定名歷來各國(guó)不完全相同，同一國(guó)家的不同行業(yè)也存在差異，這使得不同國(guó)家和行業(yè)在交流中存在一定分歧，因此土的工程分類與定名成為了巖土工程界普遍關(guān)心的問題，是巖土工程標(biāo)準(zhǔn)化的基本內(nèi)容之一。二十世紀(jì)初期，瑞典土壤學(xué)家阿太堡提出了土的粒組劃分方法和土的液限、塑限的測(cè)定方法為近代土的分類系統(tǒng)形成奠定了基礎(chǔ)。在二十世紀(jì)四十年代末五十年代初，土的工程分類已逐步走向成熟，八十年代到九十年代制定的一批規(guī)范發(fā)展和豐富了土的分類系統(tǒng)。五十多年來，我國(guó)巖土的分類體系經(jīng)歷了一個(gè)變化發(fā)展的過程，但到二十世紀(jì)末，我國(guó)的巖土分類尚未達(dá)到統(tǒng)一。新中國(guó)成立以前，由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)和科技相對(duì)落后，談不上對(duì)土進(jìn)行系統(tǒng)的科學(xué)研究，就更談不上對(duì)土進(jìn)行科學(xué)的分類與定名。
建國(guó)初期，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)科技建設(shè)主要依靠前蘇聯(lián)的幫助，因而各行各業(yè)對(duì)巖土的分類與定名主要采用前蘇聯(lián)的巖土分類體系。這個(gè)分類體系對(duì)粗粒土采用粒度成分分類法，對(duì)細(xì)粒土則采用塑性指數(shù)分類法，由于這個(gè)分類體系未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，因此在我國(guó)形成了不同的分類標(biāo)準(zhǔn)。為了不同部門間的交流與合作，同時(shí)與國(guó)際接軌，國(guó)家各部委聯(lián)合編寫了一些國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，考慮到國(guó)外工程標(biāo)準(zhǔn)與我國(guó)自然條件相適應(yīng)的問題，國(guó)外工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與我國(guó)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策相適應(yīng)問題，以及國(guó)外工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與我國(guó)工程經(jīng)驗(yàn)相適應(yīng)問題，國(guó)家規(guī)范中保留了多種分類指標(biāo)，同時(shí)為了發(fā)揮工程人員的能動(dòng)性，便于科學(xué)研究的發(fā)展，規(guī)范中對(duì)其中的分類指標(biāo)或量值有的采取浮動(dòng)計(jì)量。總的來說，土的分類系統(tǒng)是把不同的土分別安排到各個(gè)具有相近性質(zhì)的組合中去，其目的是為了人們有可能根據(jù)同類土已知的性質(zhì)去評(píng)價(jià)相近土的相關(guān)工程性質(zhì)或?yàn)楣こ處熖峁┮粋�(gè)可采用的描述與評(píng)價(jià)土的方法。

第三章 土的最大干密度研究........... 36-60
    3.1 土的最大干密度有關(guān)問題簡(jiǎn)介........... 36-39
    3.2 含水率對(duì)粘性土的最大干密度控制...........39-44
    3.3 單點(diǎn)擊實(shí)法擊實(shí)試驗(yàn)研究........... 44-49
    3.4 超粒徑粗粒土最大干密度試驗(yàn)研究........... 49-54
        3.4.1 概述........... 49-50
        3.4.2 剔除延伸法試驗(yàn)研究........... 50-54
        3.4.3 研究結(jié)論........... 54
    3.5 超粒徑粗粒土的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)研究...........54-59
    3.6 本章小結(jié)...........59-60
第四章 土的水力學(xué)性質(zhì)研究........... 60-80
    4.1 粗粒土的滲透系數(shù)規(guī)律研究........... 60-68
    4.2 粗粒土的滲透變形規(guī)律研究........... 68-73
    4.3 粘土與礫質(zhì)土的裂縫沖刷試驗(yàn)........... 73-79
    4.4 本章小結(jié) ...........79-80
第五章 非飽和粘土的剪切與拉伸強(qiáng)度........... 80-90
    5.1 概述........... 80
    5.2 非飽和土的抗拉強(qiáng)度研究現(xiàn)狀........... 80-83
        5.2.1 直接拉伸試驗(yàn)........... 82
        5.2.2 間接拉伸試驗(yàn)........... 82-83
    5.3 非飽和粘性土的剪切與拉伸........... 83-89
5.4 本章小結(jié)........... 89-90

結(jié)論

通過對(duì)筑壩土料最大干密度、滲透系數(shù)、滲透變形、裂縫沖刷、抗拉強(qiáng)度等水利工程性質(zhì)問題的專題研究，總結(jié)出以下結(jié)論。
（1）筑壩土料的最大干密度主要受擊實(shí)功能和含水率兩個(gè)因素的影響，在含水率一定的情況下，干密度隨擊實(shí)功能增大而增加，但增量逐漸減小。在擊實(shí)功能一定的情況下，土體的干密度與含水率緊密相關(guān)，二者呈現(xiàn)出正態(tài)曲線關(guān)系，在某一適中含水率下土體干密度最大，即存在一個(gè)最優(yōu)含水率和最大干密度。土體的最大干密度受含水率的限制，其最大干密度不會(huì)超過土體含水率下?lián)魧?shí)達(dá)到飽和狀態(tài)所限制的干密度，在增大擊實(shí)功條件下，土體的最優(yōu)含水率會(huì)降低，最大干密度會(huì)增大，增大幅度同樣受含水率對(duì)干密度的限制。
（2）通過剔除法逐步剔除粗粒土大粒徑料，對(duì)剩余料進(jìn)行了最大干密度試驗(yàn)的研究，分析了粗粒土最大干密度與剔除量、剩余量之間的關(guān)系，得出粗粒土最大干密度與剔除量、剩余量之間存在較強(qiáng)的線性相關(guān)規(guī)律。提出以此規(guī)律進(jìn)行外推，從而間接求出超粒徑粗粒土的最大干密度思想，由于試驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差的絕對(duì)性，外推中必然產(chǎn)生累積誤差，根據(jù)不同情況，提出了減小試驗(yàn)結(jié)果外推累積誤差的不同方法。根據(jù)超粒徑粗粒土壓實(shí)后密度仍呈不均勻性的特點(diǎn)，對(duì)壓實(shí)過程中土的干密度變化情況分析，得出超粒徑粗粒土壓實(shí)過程是細(xì)料處于最后被壓實(shí)，壓實(shí)后各部分土體仍處于密度極不均勻的結(jié)論。提出以剔除巨粒組的細(xì)料最大干密度試驗(yàn)為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)施工壓實(shí)質(zhì)量進(jìn)行細(xì)料最小干密度控制的觀點(diǎn)。

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  本文關(guān)鍵詞：筑壩土料的水利工程性質(zhì)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。