土石坝沥青混凝土心墙材料蠕变特性研究

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沥青混凝土作为土石坝防渗系统在世界范围内得到了广泛应用,沥青混凝土心墙坝也成为了重要的坝型之一。堆石料与沥青混凝土都属于蠕变材料,大坝竣工蓄水后,坝体与沥青混凝土心墙都会产生蠕变变形,蠕变变形会引起心墙的应力应变重分布,甚至造成心墙的破坏。因此有必要开展关于水工沥青混凝土心墙材料蠕变特性方面的研究。本文在广泛阅读相关研究资料的基础上,结合目前水工沥青混凝土蠕变研究中的不足,依据某工程配合比设计方案,确定了本文的研究路线为:水工沥青混凝土分别加载与分级加载蠕变试验研究。鉴于水工沥青混凝土材料的孔隙率一般小于3%,其体积蠕变变形很小,因此本文仅研究了剪切蠕变的规律。主要研究内容及研究成果如下:1、进行了水工沥青混凝土原材料性能及配合比设计试验研究。研究表明:沥青混凝土配合比设计的主要控制参数为级配指数r、填料用量F和沥青含量B。其中r、F、B的不同直接影响沥青混凝土的基本性能。2、进行了水工沥青混凝土静力三轴试验研究。确定了三轴试验破坏强度参数,为下一步蠕变试验提供了强度参数。3、进行了水工沥青混凝土蠕变试验研究。以静三轴试验破坏强度为依据,分别进行了以应力水平为0.2、0.4、0.6、0.8的分级加载和分别加载蠕变试验。对分级加载的试验数据采用Boltzmann线性叠加原理和“陈氏法”进行处理。分级加载和分别加载蠕变试验比较研究表明:采用分级加载进行沥青混凝土蠕变试验是合理有效的,采用“陈氏法”处理分级加载蠕变试验数据更为合理。4、采用长江科学院提出的六参数蠕变模型和经典的Burgers四参数流体模型对蠕变试验数据进行了回归分析。分析表明:在低应力水平下两个模型都能很好的模拟水工沥青混凝土蠕变第一阶段(速率衰减蠕变阶段),但随着应力水平的增加,两种模型对试样速率衰减蠕变阶段的拟合误差亦有所增大;无论应力水平的高低,二者都能很好的模拟水工沥青混凝土蠕变第二阶段(稳态蠕变阶段)。从整体上来看,长江科学院六参数蠕变模型拟合误差更小,更适合模拟水工沥青混凝土三轴蠕变试验特征。
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