粗粒土與土工格柵接觸面靜動(dòng)力變形和強(qiáng)度特性研究項(xiàng)目摘要

土工格柵加固措施具有經(jīng)濟(jì)性和便于施工等優(yōu)勢，近幾年來為一些強(qiáng)震區(qū)高土石壩的設(shè)計(jì)方案所采用，但其抗震加固機(jī)理目前尚不清楚，難以進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。課題擬利用顆粒圖像速度（particle image velocimetry，PIV）識(shí)別技術(shù)和分布式光纖傳感器，采用大型直剪儀，探討土工格柵排列方式、顆粒尺寸和填筑密度對粗粒土與土工格柵間的接觸面變形和強(qiáng)度的影響；分析荷載特性對界面動(dòng)力特性的影響。從宏觀和細(xì)觀上研究粗粒土與土工格柵接觸面的靜、動(dòng)力變形和強(qiáng)度特性，闡明土工格柵加筋作用機(jī)理，建立適用于粗粒土與土工格柵的接觸面彈塑性模型，揭示模型參數(shù)物理意義，建議參數(shù)確定方法。在此基礎(chǔ)上，對高土石壩土工格柵抗震加固措施進(jìn)行深入系統(tǒng)研究，為高土石壩土工格柵抗震加固設(shè)計(jì)方法提供理論參考。

土工格柵加固措施具有經(jīng)濟(jì)性和便于施工等優(yōu)勢，近幾年來為一些強(qiáng)震區(qū)高土石壩的設(shè)計(jì)方案所采用，但堆石料與土工格柵等接觸面的變形和強(qiáng)度特性試驗(yàn)研究不多。項(xiàng)目采用某在建的土石壩筑壩料為實(shí)驗(yàn)材料，采用大型直剪儀，研究了土工格柵排列方式等對粗粒土與土工格柵間的接觸面變形和強(qiáng)度的影響，揭示了界面強(qiáng)度發(fā)揮機(jī)制，建立了基于廣義塑性框架的接觸面彈塑性模型。在此基礎(chǔ)上，對高土石壩土工格柵抗震加固措施進(jìn)行研究，綜合評(píng)價(jià)土工格柵加筋后高土石壩的抗震性能。 2100433B

膠結(jié)粗粒土是利用天然砂卵石、開挖料或者其它容易獲得的巖石類材料，通過加入適量的水和膠凝材料拌和，形成的巖土材料。膠結(jié)粗粒土作為一種新材料，具有低耗能、節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又具有強(qiáng)度高、耐久性強(qiáng)、抗震性能等安全性能，在土木工程領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。與粗粒土的研究相比，膠結(jié)粗粒土力學(xué)特性的研究不多見，膠結(jié)粗粒土的研究則明顯滯后于實(shí)際工程。鑒于此，本項(xiàng)研究擬采用自行研制的高精度中型三軸儀（200×510），研究膠結(jié)粗粒土的變形和強(qiáng)度特性，并與無膠結(jié)的粗粒土平行試驗(yàn)比較，以初始模量、峰值強(qiáng)度、破壞應(yīng)變、殘余強(qiáng)度、破壞形態(tài)為著力點(diǎn)，探明膠結(jié)粗粒土材料膠結(jié)作用機(jī)理，在此基礎(chǔ)上，建立膠結(jié)粗粒土應(yīng)力應(yīng)變模型，進(jìn)而研究膠結(jié)粗粒土變形和強(qiáng)度特性影響因素以及膠結(jié)粗粒土增強(qiáng)措施，發(fā)展能夠反應(yīng)復(fù)雜應(yīng)力條件下的膠結(jié)粗粒土應(yīng)力變形分析方法，為膠結(jié)粗粒土構(gòu)筑物或地基的應(yīng)力變形分析提供依據(jù)。 2100433B

砂礫料具有滲透系數(shù)較大、壓縮性低、抗剪強(qiáng)度和變形模量高以及施工易壓實(shí)等諸多優(yōu)良工程特性，因而被廣泛應(yīng)用于人工填海、大壩填筑和高速公路的路基填筑。以往液化后問題的研究主要是針對飽和砂土和粉土進(jìn)行的，對于砂礫土液化后變形與強(qiáng)度特性的研究尚不多見。本項(xiàng)目擬運(yùn)用自行研制的高精度中型動(dòng)三軸儀，研究飽和砂礫土液化后單調(diào)加載變形與強(qiáng)度特性。以強(qiáng)度恢復(fù)轉(zhuǎn)折點(diǎn)應(yīng)變、不同階段模量和殘余強(qiáng)度為著力點(diǎn)，總結(jié)飽和砂礫土液化后變形與強(qiáng)度發(fā)展的宏觀規(guī)律；采用顆粒流方法對三軸試驗(yàn)進(jìn)行數(shù)值模擬，研究砂礫土液化后單調(diào)加載過程中顆粒的接觸、旋轉(zhuǎn)、滑移、重組以及孔隙水壓力的演化規(guī)律，探明飽和砂礫土液化后變形的細(xì)觀機(jī)理；建立飽和砂礫土液化后實(shí)用非線性應(yīng)力應(yīng)變模型，借鑒商用液化后變形分析程序ALID的思路，將本項(xiàng)研究建議的飽和砂礫土液化后應(yīng)力應(yīng)變模型引入課題組自行開發(fā)的有限元程序中，為砂礫土場地和地基的地震液化后應(yīng)力變形分析提供依據(jù)