專利名稱：模擬堆石體長期變形的試驗方法
技術領域：
本發明涉及水利水電工程和巖土工程技術領域，具體的說是一種模擬堆石體長期變形的試驗方法。
背景技術：
已建堆石壩的原型觀測資料表明，在蓄水后大壩變形并未結束，在相當長的一段時間內還會繼續增加。長期變形對堆石壩的安全運行有負面影響，例如過大的長期變形會導致混凝土面板破壞，從而影響其防滲性能，甚至危及壩體的安全。研究堆石體長期變形對于掌握混凝土面板堆石壩體的應力與變形規律、實行大壩與止水系統的運行監控和安全評估、科學指導壩工建設、保障工程質量安全等方面有著重要的指導意義。在面板堆石壩的應力與變形分析中，選用合理的堆石體本構模型以及準確的模型參數是整個分析的關鍵，堆石體的參數一般由室內或現場試驗獲得，然而受試驗條件、縮尺效應的限制和堆石材料自身性質的離散性，使得測定的力學特性參數與實際值存在一定的差異，由此計算的堆石壩應力與變形與實測值差別較大，如室內流變試驗一般幾個月就完成了，而壩體的后期變形往往持續數年。在堆石體流變的室內試驗中，由于試樣尺寸及其最大粒徑的限制，高接觸應力-破碎和顆粒重新排列-應力釋放、調整和轉移的循環過程很快結束，并進入單純的顆粒重新排列過程，同樣由于試樣體積有限，這種單純顆粒重新排列過程引起的變形效應難以測出，所以堆石體的室內流變試驗宏觀上表現為變形迅速平穩。且受試驗儀器的限制，室內試驗難以對堆石細觀組構進行動態觀測。而新興的模擬試驗方法可以實時觀察顆粒在加載過程中的滑移、旋轉和破碎，方便地提取各個組構量，是研究堆石體長期變形的有效手段。
發明內容
本發明的目的是提供一種模擬堆石體長期變形的試驗方法，該方法可模擬堆石料的長期變形這一復雜的、非線性演化問題，可以實時觀察顆粒在加載過程中的滑移、旋轉和破碎，方便地提取各個組構量，是研究堆石料長期變形的有效手段。本發明模擬堆石體長期變形的試驗方法，其步驟如下(I)根據室內三軸試驗獲取的堆石體等時應力應變曲線，建立強度劣化模型(I. I)取樣，對堆石體試樣進行三軸試驗，繪制等時應力應變曲線；(I. I. I)試樣安裝；(I. 1.2)啟動電動機，控制剪切應變速率，開始剪切；試樣每產生一定的軸向應變，測計一次測力計讀數和軸向變形值；(I. 1.3)當測力計讀數出現峰值時，剪切繼續進行，至超過5%的軸向應變為止；當測力計讀數無峰值時，剪切進行 到軸向應變為15% 20% ；(I. 1.4)關閉電動機，拆除試樣，整理數據，繪制等時應力應變曲線；(I. 2)根據等時應力應變曲線建立時間變化與堆石顆粒的強度、劣化程度、劣化速度之間的等量關系，得到以下公式
權利要求
1.一種模擬堆石體長期變形的試驗方法，其特征在于包括如下步驟 (1)根據室內三軸試驗獲取的堆石體等時應力應變曲線，建立強度劣化模型 (I. I)取樣，對堆石體試樣進行三軸試驗，繪制等時應力應變曲線； (I. 2)根據等時應力應變曲線建立時間變化與堆石顆粒的強度、劣化程度、劣化速度之間的等量關系，得到以下公式
2.根據權利要求I所述的模擬堆石體長期變形的試驗方法，其特征在于所述侵入關系的判別準則為當凸多面體A所有頂點在凸多面體B任意一個面的一側，而凸多面體B的形心在該面的另一側，則這兩個凸多面體是互不侵入的。
3.根據權利要求I所述的模擬堆石體長期變形的試驗方法，其特征在于所述侵入關系的判別準則為當兩顆粒球心的距離大于兩顆粒最大極半軸之和時，則這兩個凸多面體是互不侵入的。
全文摘要
一種模擬堆石體長期變形的試驗方法，其步驟包括⑴根據室內三軸試驗獲取的堆石體等時應力應變曲線，建立強度劣化模型；⑵三維堆石顆粒集合的隨機模擬；⑶利用堆石顆粒隨機模型和強度劣化模型計算并繪制堆石顆粒流變的長期變形曲線。其優點是本發明的模擬試驗方法可以實時觀察顆粒在模擬流變過程中的滑移、旋轉和破碎，方便地提取各個組構量，通過試驗數據繪制堆石體的長期變形曲線，可更加準確地求取非線性應力應變參數，為堆石壩的數值計算提供依據，并能對一些堆石壩工程的長期變形問題等的研究提供一定的參考依據和理論指導。
文檔編號G01N15/00GK102621009SQ20121007632
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月21日 優先權日2012年3月21日
發明者周偉, 常曉林, 胡超, 馬剛 申請人:武漢大學