【摘要】：為了研究非對稱剖面的膠凝砂礫石壩在完建和正常蓄水時(shí)不同坡度對壩體的穩(wěn)定性和安全性的影響,以山西守口堡膠凝砂礫石壩為例,根據(jù)模型試驗(yàn)建立應(yīng)變軟化模型,運(yùn)用有限差分法對膠凝砂礫石壩體的受力特性進(jìn)行分析,并采用水頭超載法對不同剖面壩體的超載能力及破壞模式進(jìn)行研究,得到不同剖面壩體的超載系數(shù)及破壞模式的規(guī)律。結(jié)果表明:隨壩坡變緩,壩體位移和應(yīng)力差別不大,壩體的超載能力逐漸增大;不同剖面壩體最先出現(xiàn)破壞位置不同,但壩體最終破壞模式相同,均表現(xiàn)為沿壩基面的貫穿性裂縫導(dǎo)致壩體整體失穩(wěn)。
【圖文】：

確定粘聚力c、摩擦角φ和ε1之間的關(guān)系。2應(yīng)變軟化模型參數(shù)的確定根據(jù)三軸試驗(yàn)結(jié)果，繪制不同的Mohr-Coulomb圓，確定相應(yīng)的值。本次膠凝砂礫石材料三軸試驗(yàn)采用GCTSSTX-600型動(dòng)三軸壓縮儀進(jìn)行，試樣尺寸為Ф150mm×300mm圓柱體，膠凝材料的配合比為50kg/m3的C42.5水泥和40kg/m3的二級(jí)粉煤灰，砂率為0.418，水膠比為1.58，試件養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期(28d)后，從養(yǎng)護(hù)室取出進(jìn)行三軸試驗(yàn)。試驗(yàn)中施加圍壓分別為200、400、600、800kPa，試驗(yàn)過程中采用應(yīng)變控制，加載速率為0.2%/min。不同圍壓下應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線如圖1所示。圖1膠凝砂礫石材料應(yīng)力—應(yīng)變曲線根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，繪制不同的Mohr-Coulomb圓得出應(yīng)力峰值后強(qiáng)度參數(shù)隨應(yīng)變的軟化規(guī)律。應(yīng)變由2%增加到9%，對應(yīng)的凝聚力值由682kPa遞減至251kPa;摩擦角由45.3°遞減至43°，呈冪函數(shù)形式遞減。應(yīng)變達(dá)到6%之前，摩擦角數(shù)值減小速度較快，達(dá)到6%之后，減小速度變緩。

、1∶0.4、1∶0.5、1∶0.6四種不同坡比的數(shù)值模型。壩體材料密度2.35g/cm3，彈性模量5GPa，體積模量11.9GPa、泊松比0.29。壩基長度取3倍壩底寬度，壩基深為1倍壩高;壩基底部采用全約束，兩端采用法向約束。4結(jié)果分析根據(jù)建立的應(yīng)變軟化模型，分析不同壩坡坡比時(shí)壩體在完建工況和正常蓄水工況下的位移和應(yīng)力分布形式。豎向變形向上為正;應(yīng)力以受拉為正，受壓為負(fù)。4.1位移分析4.1.1完建工況完建工況下，不同上游坡度壩體的最大豎向位移均為5mm，出現(xiàn)位置在1/3壩高處。壩坡越陡，最大位移越接近上游壩坡(見圖2a)，隨著壩坡坡比變緩，最大位移位置向下游偏移，當(dāng)為對稱剖面時(shí)位移成對稱分布(見圖2b)。圖2壩體豎向位移等值線4.1.2正常蓄水工況正常蓄水工況時(shí)，壩體在水壓力作用下，豎向最大位移沉降均有所增大，較完建工況沉降值各增加0.5、1、1、1mm，最大沉降位置與完建工況相反偏向下游，亦在1/3壩高處。隨上游坡度變緩，位移分布與完建時(shí)相同，亦呈對稱分布。4.2應(yīng)力分析完建工況時(shí)，壩趾、壩基面中央、壩踵的豎向應(yīng)力與坡度基本呈線性關(guān)系，壩趾和壩基面中央的豎向應(yīng)力隨坡度的減緩逐漸減小，數(shù)值分別由－0.2、－0.95MPa減小至－0.3、－1.05MPa，壩踵的豎向應(yīng)力隨壩坡的減緩逐漸增加，由－0.6MPa增加至－0.3MPa。正常蓄水工況時(shí)，壩踵和壩趾的豎向應(yīng)力隨坡度的減緩基本保持不變，分別為－0.3MPa和－0.5MPa。壩基面中央應(yīng)力隨坡度的減緩而減小，應(yīng)力值介于－1～－1.2MPa之間。5破壞模式分析為了研究不同坡比下壩體的超載能力和破壞形式，采用超載法對上游壩坡施加水壓力，直到壩體出現(xiàn)完全破壞。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，壩體上游坡比不同，壩體的破壞過程有所不同，但最終破壞形式相同，均是壩基面塑性區(qū)貫通導(dǎo)?

3MPa。正常蓄水工況時(shí)，壩踵和壩趾的豎向應(yīng)力隨坡度的減緩基本保持不變，分別為－0.3MPa和－0.5MPa。壩基面中央應(yīng)力隨坡度的減緩而減小，應(yīng)力值介于－1～－1.2MPa之間。5破壞模式分析為了研究不同坡比下壩體的超載能力和破壞形式，采用超載法對上游壩坡施加水壓力，直到壩體出現(xiàn)完全破壞。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，壩體上游坡比不同，壩體的破壞過程有所不同，但最終破壞形式相同，均是壩基面塑性區(qū)貫通導(dǎo)而致壩體整體失穩(wěn)破壞。坡比為1∶0.3和1∶0.4時(shí)，下游壩趾最先出現(xiàn)塑性區(qū)，隨著水荷載的增加，上游壩踵出現(xiàn)塑性區(qū)，圖3塑性區(qū)發(fā)展過程(坡比1∶0.3)

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4 ;[J];;年期

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