联合室内和现场试验确定土体本构模型参数的方法

任务来源：

技术领域：水利工程建设与管理

技术来源：自主研发。

技术原理

由于覆盖层中的砂土或砂砾石地质年代长，应力应变历史复杂，原位结构性性强，目前室内试验不能反映这种结构性效应。对于坝料，采用天然的砂砾石料或爆破开采的堆石料，最大粒径达800mm以上。室内缩尺模拟试验确定的本构模型参数难以反映实际级配的坝体材料特性。本研究提出了联合室内和现场试验，采用数值方法和智能优化理论，综合反演确定覆盖层土体和原级配筑坝堆石料本构模型参数的方法。包括依据现场旁压试验曲线反演确定覆盖层土体本构模型参数的方法，以及依据现场碾压层大型载荷试验曲线反演确定原级配筑坝堆石料本构模型参数的方法，为考虑覆盖层原位结构效应和筑坝堆石料的尺寸效应确定相应的工程力学特性参数和本构模型参数开辟了新的途径，可为土石坝工程设计提供更可靠的依据。

技术特色

（1）准确性：综合了室内和现场试验的优势，能考虑覆盖层原位结构效应和筑坝原级配料的尺寸效应。
（2）时效性：克服了依靠土石坝原型观测资料反分析确定覆盖层地基和筑坝堆本构模型参数滞后于当前工程设计的缺点，所确定参数可及时用于指导工程设计。
（3）经济性：可以结合现场勘测或筑坝堆石料现场碾压试验进行，基本不增加勘测工作量。

技术指标

（1）旁压试验曲线，试验深度达90m；
（2）载荷试验曲线，承载板Φ130cm；
（3）变形模量。
（4）极限承载力。
（5）本构模型参数，如邓肯-张 E-B模型参数，包括弹性模量系数和弹性模量指数，以及体积模量系数和体积模量指数等。

应用范围及前景

该项技术可推广应用于深厚覆盖层上土石坝、闸坝、水闸等水利水电工程建设项目，以及深厚覆盖层上水运工程建设项目。
截至2017年12月，采用本项技术联合室内试验和现场钻孔旁压试验确定了新疆察汗乌苏、甘肃九甸峡、四川乌东德和苏洼龙、西藏ML等大型工程建设项目的坝基覆盖层土体的本构模型参数；采用本项技术依据室内试验和公伯峡面板堆石坝筑坝堆石料碾压层大型载荷试验，在设计阶段确定了青海公伯峡面板堆石坝筑坝堆石料的邓肯-张E-B模型参数。
相关成果已提供设计参考使用或为工程预可研或可研论证提供了科学依据，产生了很好的社会和经济效益。

联系我们

常凊睿

13331028332/010-68781072

中国水利水电科学研究院

,