胶凝堆石坝坝料弹塑性本构模型研究

胶凝堆石坝是在总结面板堆石坝与碾压混凝土坝优点基础上发展起来的一种新坝型，具有更好的安全性和经济性，且是一种环保型的水工建筑物。该坝型在国外已得到成功应用，坝高已突破100m，国内的研究与应用起步较晚，目前仅在水库围堰工程上得到初步应用。胶凝堆石料是介于堆石料与混凝土之间的一种具有明显弹塑性性质的新材料，但由于对该坝料的应力应变规律缺乏基础研究，胶凝堆石坝在荷载作用下工作性态响应的预测结果尚不能令人满意，其设计依赖于经验，缺乏可靠依据。随着该坝型筑坝规模与高度的增加，坝体应力变形工作性态的预测分析变得更为重要，因此建立合理正确的胶凝材料应力应变本构模型成为大坝设计首要解决的基础问题。本项目拟进行胶凝材料的系统试验，经数学、力学归纳、演绎、抽象，建立胶凝堆石料合适的应力应变弹塑性本构模型，以更准确地反映胶凝堆石坝的实际工作性态，为结构设计提供依据，从而推动该坝型在我国的实质性应用.

胶凝砂砾石料（胶凝堆石料）作为胶凝砂砾石坝的筑坝材料，其力学特性相关研究较少，一直是科研工作者需努力解决的问题之一。为了更系统深入地研究胶凝砂砾石料的力学特性并在此基础上提出合理的弹塑性本构模型，首先进行了不同胶凝掺量的大三轴系列试验，胶凝砂砾石料强度变形特性分析验证了胶凝掺量60kg/m3-100kg/m3的胶凝砂砾石料更适用于胶凝砂砾石坝的实际工程。随后选取胶凝掺量60kg/m3的胶凝砂砾石料试验结果，得出了胶凝砂砾石料的弹性参数，构造出适用于胶凝砂砾石料的剪切屈服面与体积屈服面方程，建立了适用于胶凝砂砾石料的弹塑性本构模型且利用多组试验结果模型计算结果进行对比，验证新的胶凝砂砾石料弹塑性本构模型的通用性与合理性。同时进行胶凝砂砾石坝离心模型试验研究。最后进行了胶凝砂砾石坝的工作性态研究。上述研究成果为胶凝砂砾石坝的推广与应用提供了参考。