岩土本构模型的研究现状及进展_王伟
隧道与地下工程数值模拟作业岩土体本构模型及适用条件
岩土体本构模型及适用条件0引言岩土材料的本构理论是现代岩土力学的基础。
广义上说，本构关系是指自然界的作用与由该作用产生的效应两者之间的关系。
土体是一种地质历史产物，具有非常复杂的非线性特征。
在外荷作用下，表现出的应力—应变关系通常具有弹塑性、黏性以及非线性、剪胀性、各向异性等性状。
土体本构模型就是在整理分析试验结果的基础上，用数学模型来描述试验中所发现的土体变形特性。
采用数值方法分析岩土工程问题时，关键技术就是模拟岩土介质的本构响应。
作为天然材料的岩土是由固体颗粒、水、空气组成的三相介质，具有弹性、塑性、粘性以及非线性、剪胀性、磁滞性、各向异性等性状，其应力—应变关系非常复杂。
自Roscoe等创建Cam- clay模型至今，已出现数百个本构模型，得到工程界普遍认可的却极少，严格地说还没有。
事实上，试图建立能反映各类岩土工程问题的理想本构模型是困难的，甚至是不可能的。
另一方面，岩土介质具有各向异性特征早已为人们熟知，但对其开展深入研究却很少。
同时，随着人类工程活动范围和规模的扩大，对岩土的渗透特性与水力耦合作用的研究显得尤为紧迫。
因此开展考虑各向异性和渗流—应力耦合作用的岩土本构模型的研究具有重要的理论价值和实际工程应用背景。
1传统的岩土本构模型1.1 弹性模型对于弹性材料，应力和应变存在一一对应的关系，当施加的外力全部卸除时，材料将恢复原来的形状和体积。
弹性模型分为线弹性模型和非线性弹性模型两类。
线弹性模型和非线性弹性模型，其共有的基本特点是应力与应变可逆，或者说是增量意义上可逆。
这类模型用于单调加载时可以得到较为精确的结果。
但用于解决复杂加载问题时，精确性往往不能满足工程需要，因此引发了弹塑性本构模型的发展。
1.2 弹塑性模型弹塑性模型的特点是在应力作用下，除了弹性应变外，还存在不可恢复的塑性应变。
应变增量。
分为弹性和塑性两部分，弹性应变增量用广义虎克定律计算，塑性应变增量根据塑性增量理论计算。
岩土本构综述
文章编号（黑体加粗）：1000－7598－(2003) 02―0304―03（编号用Times New Roman）饱和土本构模型研究进展摘要：自20世纪50年代以来，随着计算机技术的发展，许多能够描述饱和土体复杂力学行为的本构模型相继被提出来，但由于模型数量较多，很多模型较为复杂，因此不被工程师们所接受。
综述近60年来饱和土体静力本构和动力本构的发展情况，对每种模型进行简单的介绍，以求尽可能多的囊括近年来较为成熟的各类模型，便于工程师与科研工作者对这些模型有所了解，并能在工程中进一步完善和应用。
关键词：中图分类号：TU 443（Times New Roman）文献标识码：AAdvance in research on constitutive model of saturated soilAbstract: s ince 1950’s, with the development of computer science, many constitutive models were proposed to describe the complicated nature of saturated soil. However, the number of the new model is too large and many of them are not accepted by engineers. We review the development of saturated soil constitutive and soil dynamics constitutive in nearly 60 years, and introduce as many relevant maturity models briefly as possibly in order to make engineers and scientists know about these models and utilize them in real projects.Key words:1.引言土作为一个自然形成的天然材料，具有复杂的物理力学性质，普遍认为用统一的土的本构模型完全模拟土的物理力学性质是十分困难的[1]，现有的模型普遍都具有局限性。
土动本构模型研究现状综述
主要 有砂土液化 、 滑坡等 。例如 ， ２ ０ ０ ８年汶川 地震所触 发的滑坡 、 崩塌 在 ５万余 处 以上 ， 其 中对 城镇 、 乡村带来 直 接危 害和 间接威
大量模 型被提 出 ， 其中， 单调 加载条件下所 建立 的 Ｄ ｅ ｓ ａ ｉ 模 解决其他 岩土工程问题 的基础 ， 因此正确 建立土 的动本构 关系模 随后 ， 型是一个 相 当普遍 的本构模 型 ， 但 Ｄ ｅ ｓ ａ ｉ 模型 的参 数需要 大量 的 型对 正确分析土的工程 问题具有重大 的理论 意义和现实意义 。 使 其 在 应 用过 程 中具 有很 大 的局 限性 ， 因 通 过总结 国内外现有文献 ， 目前 国内外 学者研究 已建 立 的具 工程实践 才 能确 定 ， 此 ， 基于其他 理 论 基础 建 立 的 塑性 场 模 量理 论 应 用较 为广 泛 。 体动本构模 型已有 相 当的数量 ， 但 根据 其理论 基础 ， 可将 现 有模
第４ ０卷 第 ３ ５期 ２ ０ １ ４年 １ ２月
山 西 建 筑
ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ ＴＥＣＴＵＲＥ
Ｖｏ １ ． ４０ Ｎｏ． ３ ５
Ｄｅ ｃ ． ２ ０ １ ４
・９ ５・
文章编号 ： １ ０ ０ ９ — ６ ８ ２ ５ （ ２ ０ １ ４） ３ ５ — ０ ０ ９ ５ — ０ ２
以弹塑性理论 为基 础 建立 的土 的动 本 构模 型有 ： 双线 性 模
双 曲线模 型 、 １ ｗ ａ ｎ模 型 、 多屈 服 面模 型 、 单 屈服 面模 型 、 剑 桥 的动本 构模型几乎 是不 现实 的 ， 只能结 合工 程实 际 ， 具 体 问题具 型 、 ９ ６ ０年临界状 态模型被 提 出以来 ， 土体 弹塑 性变 形 体分析 。虽然现在计算 机如 此发 达 ， 但是 ， 不 合理 的动 本构 模 型 模型 等。 自 １ 标 志着 土 本构 理 论 的 发展 进 入新 的 阶段 。 仍然是 限制土动力学应力分析 的主要 因素 。此 外 ， 动本构 关系是 特性被 理论性 证 明，
土结构性本构模型研究现状综述
J ournal o f E ngineering G eology 工程地质学报 1004-9665/2006/14(05) 0620 07土结构性本构模型研究现状综述*王国欣 肖树芳( 中国建筑第八工程局技术中心上海200135)(吉林大学建设工程学院长春130026)摘 要 土本构模型的建立是一个重要而又复杂的问题,到目前为止,国内外学者们已提出数以百计的土本构模型,诸多文献也对这些模型进行了评述和归纳。
然而这些土本构模型多是在扰动土或砂土的基础上发展和建立起来的,它们难以描述由于土结构性引起的各种非线性行为,其计算结果与实际情况相差甚远。
天然土体一般都具有一定的结构性,所以有必要建立考虑土结构性影响的土本构模型。
针对这个现实,目前有些学者已基于各种理论和方法,提出了一些可以考虑土结构性影响的土本构模型,并得了较好的应用。
但在目前的文献中还很少有对土的结构性本构模型研究进行归纳,基于此,本文简要介绍了一下目前土的结构性本构模型研究现状,并提出了这些本构模型在应用中所存在的问题。
关键词 土 本构模型 结构性中图分类号:P642.1 文献标识码:AREV IE W ON CURRENT SITUAT I ON OF S O I L STRUCTURAL CON S T ITU TIVE MODEL SWANG Guox in XI AO Shu fang( D epart men t of G eotechnical E ngineer i ng,T ongj i Un i ver sit y,Shangha i200092)(onstruction Engineer i ng Colle g e,J ili n University,Changchun130026)Abst ract It is an i m portant and co m p lex task to constr uct so il constit u ti v e m ode.l Up to no w,t h ere are hundreds of so il constituti v e mode ls wh ich have been pr ov i d ed by scho lars in China and abroad.These m ode ls have been re vie w ed and docum ented i n m any literatures.H o w ever,because they w ere constr ucted and developed m ainly on the basis of dist u rbed soils or sandy soils,these m ode ls are not ab le to descri b e the var i o us nonli n ear behav ior induced by structural property o f so i.l Subsequen tl y,t h e calcu lated resu lts can g reatl y d ifferentw ith the resu lts o f tests per f o r m ed i n situ.Genera ll y,natura l so ils have struct u ra l property.So it is necessary to construct so il constit u ti v e m ode ls wh ich can take account o f the so il structura l property.So m e scholars have proposed soil constitutive m odels t h at can take account o f struct u ra l property on the basis of a llk i n ds of theories and m ethods,and have ach ieved sat isfactory resu lts.But up to now,there are fe w literatures to g ive a state o f the art revie w on so il struct u ral constit u ti v e m odels.Therefore,the paper presents a rev ie w on thethe current situation of so il str uctural constitutive m ode ls, po i n ts out so m e issues i n use o f the so il structura l constit u ti v e m odelsK ey w ords Soi,l Constitutive m ode,l Structura l pr operty,So ilm echanics,Geotechn ica l engineeri n g*收稿日期:2005-12-12;收到修改稿日期:2006-05-17.基金项目:国家自然科学基金资助项目(40172092),国家博士后科学基金资助项目(2003034276).第一作者简介:王国欣(1976-),男,博士,主要从事地质工程.Ema i:l cyx w gx@126.co m1引 言近年来,土的结构性研究引起了人们的广泛关注。
岩土工程发展现状及进展
浅谈岩土工程发展现状及进展摘要：根据岩土工程学科特点、工程建设对岩土工程发展的要求、以及相关学科的发展趋势,分析了12个应予以重视的研究领域,展望了21世纪岩土工程的发展。
关键词：岩土工程,发展,展望引言岩土工程研究的对象是岩体和土体。
岩体在其形成和存在的整个地质历史过程中，经受了各种复杂的地质作用，因而有着复杂的结构和地应力场环境。
而不同地区的不同类型的岩体，由于经历的地质作用过程不同，其工程性质往往具有很大的差别。
岩石出露地表后，经过风化作用而形成土，它们或留存在原地，或经过风、水及冰川的剥蚀和搬运作用在异地沉积形成土层。
在各地质时期各地区的风化环境、搬运和沉积的动力学条件均存在差异性，因此土体不仅工程性质复杂而且其性质的区域性和个性很强。
岩石和土的强度特性、变形特性和渗透特性都是通过试验测定。
在室内试验中，原状试样的代表性、取样过程中不可避免的扰动以及初始应力的释放，试验边界条件与地基中实际情况不同等客观原因所带来的误差，使室内试验结果与地基中岩土实际性状发生差异。
在原位试验中，现场测点的代表性、埋设测试元件时对岩土体的扰动，以及测试方法的可靠性等所带来的误差也难以估计。
岩土材料及其试验的上述特性决定了岩土工程学科的特殊性。
岩土工程是一门应用科学，在岩土工程分析时不仅需要运用综合理论知识、室内外测试成果、还需要应用工程师的经验，才能获得满意的结果。
岩土工程是20世纪60年代末至70年代初，将土力学及基础工程、工程地质学、岩体力学三者逐渐结合为一体并应用于土木工程实际而形成的新学科。
岩土工程的发展将围绕现代土木工程建设中出现的岩土工程问题并将融人其他学科取得的新成果。
岩土工程涉及土木工程建设中岩石与土的利用、整治或改造，其基本问题是岩体或土体的稳定、变形和渗流问题。
2 岩土工程的概念我国的大百科全书中，对岩土工程的定义[1]是:“以工程地质学、土力学、岩石力学及地基基础工程学为理论基础，以解决和处理在建设过程中出现的与所有与岩体和土体有关的工程技术问题的新的专业学科。
岩土工程地基处理分析与应用 王威
置换垫层法，可以将地基之中软土的部分及时的去除，之后利用透水率较好以及结构稳定的砂土阿里替代，进一步的强化地基的安全稳定性。置换垫层法比较适宜用在地基较浅或者是软土地基处理，首先需要做的就是要将软土层来利用人工的方式来去除，用较为稳定的原材料来填垫。通常情况下，填垫的原材料就是卵石、砂石等结构透水率好、硬度高以及坚固的材料，可以有效的强化地基的安全稳固性，加大地基承载的限度，缩减地基沉降的速率，值得注意的就是还可以有效的加大地基水排放的速度。（1）在正式进行填垫之前，要及时的将基坑内部之中的杂物清理干净，假使坑内存有积水，那么就得要派出，之后在清理积水遗留下来的各类杂物，之后再将基坑周边土层实施必要的加固，这些都处理好之后就可以进行填垫作业。（2）在进行填垫作业时，要严格依照相应的施工规范来实施，首先需要做的就是将需要填垫的原材料均匀搅拌，其次再实施铺平、捣实作业，并将其中的接头处理好，使得接头呈现出来斜坡状，其中填垫的每一层都要保持一定的间距。
岩土工程地基处理分析与应用王威
摘要：随着我国的国民经济在高速的发展，社会在不断的进步，岩土工程是建筑工程项目施工中的重要一环，在岩土工程的施工过程中地基是建筑的主要承载基础，岩土工程地基施工中要注意确保地基承载能力和沉降量符合相关的设计标准。在工程项目岩土工程地基的施工过程中由于岩土工程的复杂性使其容易受到工程项目地的地质情况以及周边环境的影响，因此需要在分析工程项目的地质情况的基础上对岩土工程的地基进行合理的处理以确保地基具有足够的承载能力。文章在分析岩土工程地基处理中常见方法的基础上对岩土工程地基处理方法的应用进行了分析阐述。
关键词：岩土工程；地基；处理方法
引言：
岩土工程是建筑工程项目施工中的重要一环，在岩土工程的施工过程中地基是建筑的主要承载基础，岩土工程地基施工中要注意确保地基承载能力和沉降量符合相关的设计标准。在工程项目岩土工程地基的施工过程中由于岩土工程的复杂性使其容易受到工程项目地的地质情况以及周边环境的影响，因此需要在分析工程项目的地质情况的基础上对岩土工程的地基进行合理的处理以确保地基具有足够的承载能力。
岩土工程中深基坑支护问题及对策 王伟
岩土工程中深基坑支护问题及对策王伟摘要：岩土工程在深基坑支护施工过程中对于专业性要求非常强，其原因在于深基坑工程中环节较多，如深基坑工程结构、施工工艺技术、地质、施工管理等，在不同阶段都会受到不同因素的影响，从而使岩土工程中深基坑支护施工质量安全上会受到不同程度影响。
从目前该工作现状来看还有很多问题需要解决，从这个角度出发，本文针对岩土工程深基坑支护中存在问题做系统分析，并根据不同问题提出不同改善建议，望能够对于该类工程施工水平提高有一点帮助。
关键词：岩土工程、深基坑支护、问题、对策引言：当前，随着我国经济发展，各行业发展都随着迅速发展，尤其在经济条件支持下，竞争者越来越多，对于工程企业来说要想在日益加剧的市场竞争中脱颖而出，必须在自身施工实力方面一定要过硬，而工程施工质量是考验工程企业实力最基本条件，岩土工程深基坑支护在这里年扮演的角色就是对于岩土工程质量起决定性作用，因此，本文就深基坑支护意义进行阐述，并针对当前施工存在的问题提出相应改进建议。
1.深基坑支护意义深基坑支护对于岩土工程来说意义重大，其主要作用是在于能够保证施工过程能够顺利、安全进行，在施工过程中通过一些必要支护措施，可以有效避免在施工过程中发生基坑塌方事故的出现，对于整个工程来说就是为其能够顺利进行打下基础。
岩土工程深基坑支护在进行设计和施工时需要全方面考虑能够对基坑产生影响的一切因素，具体上包括工程地质条件、排水条件、水文地质条件和基坑类型及挖掘深度，在进行设计时一定要保证其合理、安全、经济[1]。
2.施工过程中深基坑支护技术存在的问题2.1深基坑土体取样缺乏整体性相关设计人员在设计深基坑支护结构之前，首先应该进行地基土层的随机取样，并对采样样本进行分析，以便于对地基土体在进行构建时能够在物理力学指标上有数据支撑，设计时也就能更加科学合理。
但在这一点上来说，虽然对于岩土工程土质有进行勘察，但在土体取样时利用随机取样法使样本存在一定随机性和不完全性，缺乏整体性，有时候得到结果并不具有代表性。
工程地质勘察技术中存在的问题及措施研究
工程地质勘察技术中存在的问题及措施研究发布时间：2023-02-20T01:56:18.638Z 来源：《城镇建设》2022年第19期第10月作者：王伟[导读] 在对工程地质勘察技术进行分析时，要重视结合勘察工作开展实际王伟广东省岩土勘测设计研究有限公司广东广州 510000摘要：在对工程地质勘察技术进行分析时，要重视结合勘察工作开展实际，有针对性地采取更加完善的工作对策，从而才能不断提高工程地质勘察水平，通过进一步研究，作为相关工作人员，要不断加强技术实践与创新，从而才能迎合新时期发展，不断为地质勘察技术水平提高提供有效保证。
关键词：工程地质；勘察技术；存在问题；进行探析引言：地质勘察属于工程建设过程中一个非常重要的内容，这一工作质量的高低与建筑工程质量、安全以及工程造价有着紧密的关系。
在科学技术高速发展的今天，地质勘察工作的理念、方法均需要进行改革与创新，也就是说地质勘察工作即将迎来变革，因此为了更好地完成建筑工程地质勘察工作就需要了解当前这一工作开展存在的不足与问题，并针对性地分析出具体的解决措施。
一、建筑工程开展地质勘察的目的建筑工程在进行中，需要做好地质勘察工作，这对于建筑工程的质量水平影响比较大。
地质勘察工作是建筑工程的重要基础性工作，其主要的作用了解地质条件信息，掌握各项数据信息，收集与掌握全面的信息，以便于对于施工现场的地质条件展开全面的分析，实现综合性的评价与分析，出具详尽、完善的地质数据信息，保证建筑工程的质量合格。
二、工程地质勘查的内涵和性质工程地质勘察是为查明影响工程建筑物的地质因素而进行的地质调查研究工作。
所需勘察的地质因素包括地质结构或地质构造：地貌、水文地质条件、土和岩石的物理力学性质，自然（物理）地质现象和天然建筑材料等。
这些通常称为工程地质条件。
查明工程地质条件后，需根据设计建筑物的结构和运行特点，预测工程建筑物与地质环境相互作用（即工程地质作用）的方式、特点和规模，并作出正确的评价，为确定保证建筑物稳定与正常使用的防护措施提供依据。
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文章编号:1007-7596(2008)04-0063-01岩土本构模型的研究现状及进展王 伟(富锦市幸福灌区实验站,黑龙江富锦156100)摘 要:在土木和水利工程问题中,求解的精度很大程度上取决于所用本构模型是否合理。
由于变形机制的复杂性和多样性,致使岩土本构模型研究长盛不衰。
文章阐明了岩土本构模型研究的理论和工程意义;介绍了传统的弹性模型和弹塑性模型,近期新兴的广义塑性力学理论、微观结构性模型、内时模型、分级模型等;并展望了岩土本构模型未来的发展方向。
关键词:本构模型;塑性;有限元;岩土;发展方向中图分类号:T U 45 文献标识码:A1 岩土本构模型研究的工程意义广义上说,本构关系是指自然界的作用与由该作用产生的效应两者之间的关系。
土体是一种地质历史产物,具有非常复杂的非线性特征。
在外荷作用下,表现出的应力-应变关系通常具有弹塑性、黏性以及非线性、剪胀性、各向异性等性状[1,2]。
土体本构模型就是在整理分析试验结果的基础上,用数学模型来描述试验中所发现的土体变形特性。
2 传统的岩土本构模型2.1 弹性模型对于弹性材料,应力和应变存在一一对应的关系,当施加的外力全部卸除时,材料将恢复原来的形状和体积。
弹性模型分为线弹性模型和非线性弹性模型两类。
线弹性模型和非线性弹性模型,其共有的基本特点是应力与应变可逆,或者说是增量意义上可逆。
这类模型用于单调加载时可以得到较为精确的结果。
但用于解决复杂加载问题时,精确性往往不能满足工程需要,因此引发了弹塑性本构模型的发展。
2.2 弹塑性模型弹塑性模型的特点是在应力作用下,除了弹性应变外,还存在不可恢复的塑性应变。
应变增量d εi j分为弹性和塑性两部分,弹性应变增量d εi je用广义虎克定律计算,塑性应变增量d εi j p根据塑性增量理论计算。
塑性增量理论主要包括3个方面:关于屈服面的理论;关于流动法则的理论和关于硬化(或软化)的理论。
应用塑性增量理论计算塑性应变,首先要确定材料的屈服条件,对加工硬化材料,需要确定初始屈服条件和后继屈服条件(或称加载条件)。
其次,需要确定材料是否服从相关联流动法则。
若材料服从不相关联流动法则,还需要确定材料的塑性势函数。
然后,确定材料的硬化或软化规律。
最后可运用流动规则确定塑性应变增量的方向,根据硬化规律计算塑性应变增量的大小。
弹塑性本构方程可表示为d σi j =D i j k l e p d εk l ,其中D i j k le p是弹塑性刚度矩阵,它的一般表达式为:D i j k l e p=D i j k l -D i j p q ( g / σp q )( f / σr s )D r s k l A +( f / σm n )D m n u v ( g / σu v)(1)式中:g 是塑性势函数,f 是屈服函数,D 是弹性模量张量,A 是硬化参数,根据选用的硬化规律确定。
屈服准则是判断材料弹塑性的判据,现有的屈服面大体上可分为两类:①为单一开口的屈服面,也称锥体屈服面;②就是目前广泛采用的闭合屈服面,也称帽子屈服面。
开口的锥形屈服面主要反映塑性剪切变形,大多数经典屈服面都属于这一类型,如T r e s c a 准则、V o nM i s e s 准则等。
但岩土材料不同于金属材料的显著特点之一就是单纯的静水压力也能产生塑性体积应变,而单一开口的屈服面不能反映这种塑性体积应变。
所以近年来无论是对原有屈服面的修正,还是提出的新屈服面,多为帽子屈服面,它克服了单屈服面的一些缺点,能较为真实地描述土体的性状和恰当地拟合多种加载途径下的试验资料。
现有的帽子屈服面,在π平面上都是外凸的,大多数以余茂宏建议的双剪应力强度理论为外边界;而在子午面上的形状,有两端都是圆的蛋形、一头尖一头圆的水滴形和两头尖的橄榄形。
实验证明,许多岩土材料并不属于相关联塑性流动。
这样,就促成了非关联流动塑性力学模型的发展。
在非关联流动模型中,通过修正、调节屈服函数得到了势函数。
于是,由材料的某些特性(如晶粒间摩擦、材料各向异性)所引起的对关联流动法则的偏离就能得到较好的模拟。
3 近期发展的新型岩土本构模型3.1 广义塑性力学理论国内学者郑颖人等人在广义塑性力学理论方面做了很多工作。
广义塑性力学认为,传统塑性理论的3个假设:遵守关联流动法则、传统塑性位势理论和不考虑应力主轴旋转,都不符合岩土材料的变形机制。
广义塑性力学从寻找和消除这些假设入手,提出了一些新的观点[2]。
3.2 微观结构性模型传统岩土本构模型是建立在宏观现象学基础上的关系。
若将土体的变形过程看作由原状土经损伤向扰动土逐渐转化的过程,可以采用损伤力学理论建立弹塑性损伤模型,并进一步引申为结构性模型。
通过微观结构的研究,使得众多结构研究成果与其力学性状发生定量意义上的联系,对解释宏观力学现象具有重要意义。
3.3 内时模型在经典塑性理论中,总是假设存在着与硬化或软化过程相适应的屈服面或加载面。
但岩土材料的实验证明,土体无论在压缩还是剪切时,都没有理论上所描述的明显的屈服点,而且往往从加载一开始就会出现残余变形。
所以,从这个意义上讲,简化的屈服面理论常常是与土体变形的真实情况有出入的。
2008年 第4期(第36卷) 黑 龙 江 水 利 科 技H e i l o n g j i a n g S c i e n c ea n d T e c h n o l o g y o f Wa t e r C o n s e r v a n c y N o .4.2008(T o d a l N o .36)DOI :10.14122/j .cn ki .hskj .2008.04.088文章编号:1007-7596(2008)04-0064-01白云水库溢洪道地基防渗与排水设计朱雪丽(黑龙江省水利水电勘测设计研究院,哈尔滨150080)摘 要:在工程设计中针对工程中的渗透水流情况加以控制,设计出工程合理的防渗和排水系统,是保证水工建筑物安全运行的重要条件。
文章介绍了白云水库溢洪道地基防渗排水系统的设计。
关键词:溢洪道;防渗;排水;帷幕灌浆;排水软管中图分类号:T V651.1 文献标识码:B1 基本资料嫩江县白云水库位于科洛河支流大坡路古河上,距嫩江县城约89k m,水库控制流域面积54k m2,总库容1089万h m2。
是以灌溉为主,兼顾防洪、养鱼、旅游等综合利用的中型水库。
水库始建于1971年,由中华人民共和国解放军总后勤部嫩江基地铁道兵修建管理,嫩江基地现为中储粮北方农业开发有限公司。
中储粮北方农业开发有限公司位于世界三块黑土区之一的黑龙江省嫩江县和内蒙古自治区莫力达瓦达翰尔自治旗境内,占地4.7万h m2,以盛产小麦、大豆和天然野生产品闻名,年产优质麦豆1亿多k g。
水库1973年建成以来为农业发展,减轻下游村屯(2个)人口5000人及耕地7333h m2洪涝灾害,发挥了很大作用。
由于溢洪道从进口至出口无工程防护措施,泄洪时,出口段冲坑向上游逐年发展,工程泄洪不安全,在2003年重新修建。
水库枢纽工程由土坝、溢洪道和输水洞组成。
溢洪道是水库工程的重要组成部分,其地基的防渗排水系统设计是溢洪道安全运行的关键之一。
2 白云水库溢洪道的防渗和排水系统设计溢洪道的防渗和排水设施的布设应满足下列要求:减少堰基的渗漏和绕渗;防止软弱夹层、断层破碎带、岩体裂隙软弱充填物及其它抗渗变形性能差的地基中产生渗透破坏;降低建筑物的扬压力;具有可靠的连续性和足够的耐久性;防渗帷幕不得设置在建筑物底面的拉力区;在严寒地区,排水设施防止冰冻破坏。
白云水库溢洪道为河岸开敞式有闸控制溢洪道,溢洪道布置在右岸紧邻右坝肩,堰体坐落在强风化安山岩基础上,为中～强透水层。
根据基本情况,在设计中,采用水泥灌浆帷幕的防渗措施,并与大坝的防渗一同考虑,形成整体防渗系统。
因此,堰体下防渗帷幕设计为单排帷幕灌浆,灌浆深度10m,孔距1.5m,帷幕左侧通过刺墙与坝体防渗帷幕相连,右端向山体延伸10m。
为防止下泄水流经建筑物分块间的接缝处渗入,在边墙、底板的纵横缝内设置橡胶止水及膨胀止水条。
堰基底宜设1排主排水孔,应布设在防渗帷幕下游的廊道或集水沟内,与帷幕灌浆孔的间距在基底不宜<2m。
在白云水库溢洪道地基的排水设计中,依据以上原则,在堰体末端设一排水孔,孔距2.5m,深4m,距防渗帷幕3m,在边墙、底板纵横缝下设纵横排水沟(不骑缝布设),断面尺寸0.3m×0.3m,沟内设排水软管,周围回填碎石。
其中,纵向排水沟3条,由消力坎下通出。
纵、横向排水沟相互连通,构成互相贯通的排水设施,使排水畅通,不至于个别地方淤塞而影响整个排水系统。
白云水库溢洪道的施工图设计中,非常重视地基的防渗排水,采用整体防渗排水系统有效地降低地下水位,以保证溢洪道的安全,且必将在今后的实际应用中发挥其作用。
参考文献:[1] 水利部天津水利水电勘测设计研究院.S L253-2000溢洪道设计规范[S].北京:中国水利水电出版社,2000.3.4 分级模型D e s a i及同事们提出了用于发展一般土的本构模型的分层建模概念。
该方法以服从关联流动法则的简单各向异性强化模型开始,模型级数逐渐递增,较高等级的模型则是通过引入非关联流动法则、各向异性强化法则和应变强化或软化法则得到的。
该模型只包括一个屈服面,这与前面所讨论的双面帽盖模型或多面模型不同。
3.5 黏性模型单纯的塑性理论难以全面反映土的客观性质。
S c i b e l、P o m p,D e u t l e r和H a r d i n g等分别采用各种材料进行试验,证实了岩土材料具有弹性、塑性和黏性性质。
为了全面反映土的本构关系,就必须同时考虑以上几点。
描述土体的黏性(即应力一应变关系受时间的影响),需要采用与时间有关的模型,如黏弹性模型、黏塑性模型、黏弹塑性模型等,其中最简单的是黏弹性模型。
4 岩土本构模型的未来发展方向①大多数现有模型都局限在简单的加载条件下。
实际的工程条件比室内试验要复杂的多,建立复杂加载条件下的本构模型体系是今后需要研究的一个方向;此外,还应该深入探讨各种模型参数的测定问题。
②自然界的岩土体种类繁多,性状差异非常大,在现阶段建立一种涵盖所有土体应力变形特性的本构模型是不现实的,但有望建立一系列用于解决不同实际工程问题的实用模型。
③今后还应该加强试验积累,通过试验观察不同种类岩土体在各种受力状态下,其应力-应变曲线与相应的微观结构变化规律。
将宏观力学和微观结构相结合是岩土本构模型今后研究的一个重要方向。
④大量研究己经证明,应力路径对土体的本构关系影响甚大。
在用于计算实际工程问题时,如果有条件应该根据工程中土体所经受的实际应力路径进行试验模拟,进而确定相应的模型参数。