西霞院水库软岩硬土工程特性试验研究

摘要

软岩硬土是一种介于岩石和土之间的过渡型岩土体。世界上不少国家在工程建设中都遇到过这种岩土体及其引起的工程地质问题，这些问题已经引起了国内外一些专家学者的兴趣，成为了岩土工程界近几年来研究的重要课题之一。 本文在广泛查阅国内外有关软岩硬土文献的基础上，以西霞院电站厂房软岩硬土地基为研究背景，采用土工试验和岩石试验相结合的方法对西霞院软岩硬土特殊工程性质及变形特征进行研究。针对目前软岩硬土还没有统一完善的试验方法与评价标准，研究过程中设计并开展仿真试验，对其进行摸索和探讨，并对仿真试验进行有限元分析。主要结论如下： 1．通过试验方法，对上第三系软岩硬土的物理化学性质、膨胀特征、膨胀性与物性指标之间的关系以及单轴抗压强度等特性进行较为系统详尽的分析，并将上第三系软岩硬土和工程软岩进行对比分析。 2．软岩硬土的力学特性研究。针对西霞院电站厂房软岩硬土地基，以现场试验为基础，结合理论计算、室内试验、地层的具体组合和性状、工程经验和类比综合，对其抗剪强度和地基承载力进行测试，并对各种方法得出的软岩硬土力学指标进行分析比较，给出数值模拟计算的参考值。 3．不同尺寸的软岩硬土的强度和变形特征存在力学差异。取六种不同直径的试件进行试验，得出试件尺寸与单轴抗压强度之间的关系及围压变化与强度之间的关系。 4．设计并开展仿真试验，对软岩硬土的研究方法进行探讨。结合土工试验、岩石试验和现场试验结果，对仿真试验结果的可靠性进行分析。 5．仿真试验有限元分析。利用ANSYS的结构分析来模拟仿真试验，对仿真试验预压荷载和中心荷载分级施加、试样尺寸分别进行数值模拟，分析应力和变形的特征，并对有关参数进行敏感性比较分析。 本文的研究基于西霞院反调节水库，有明确的工程实践背景，紧密结合实际工程。本文所取得的研究成果，为西霞院反调节水库的设计与施工提供了重要的参考价值，对其它类似工程具有较大的指导意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2国内外研究现状及发展

1.2.1软岩硬土的确认研究

1.2.2软岩硬土的工程地质特性研究

1.2.3软岩硬土强度特征的研究现状

1.2.4软岩硬土工程中变形问题的研究

1.2.5软岩硬土研究中存在问题

1.3西霞院电站地基的地质条件及工程地质问题

1.3.1地层产状及分类

1.3.2西霞院软岩硬土的工程问题

1.4问题的提出和研究内容

1.4.1问题的提出

1.4.2主要研究内容

第二章西霞院软岩硬土的基本工程性质

2.1软岩硬土的物质成分

2.2西霞院软岩硬土的物理性

2.2.1软岩硬土颗粒分析

2.2.2软岩硬土的物性试验

2.2.3软岩硬土一些基本指标的工程特征

2.2.4软岩硬土的胀缩特征

2.3软岩硬土的单轴抗压强度

2.4西霞院软岩硬土的鉴定

2.5上第三系软岩硬土和工程软岩的对比

2.5.1工程软岩的界定

2.5.2上第三系软岩硬土和工程软岩的异同

2.6本章小结

第三章软岩硬土的力学特性试验研究

3.1软岩硬土的抗剪强度

3.1.1软岩硬土的抗剪强度形成机理

3.1.2影响抗剪强度的主要因素

3.1.3软岩硬土抗剪强度实验

3.1.4软岩硬土的抗剪强度

3.1.5软岩硬土抗剪强度参数综合确定

3.2软岩硬土的地基承载力

3.2.1地基承载力的影响因素

3.2.2不同研究方法的结果对比

3.3本章小结

第四章软岩硬土力学特性仿真试验研究

4.1软岩硬土的尺寸效应

4.1.1软岩硬土材料的非均质性

4.1.2材料尺寸效应的理论研究

4.1.3软岩硬土尺寸效应的试验研究

4.2软岩硬土的仿真试验

4.2.1试验标准及方法

4.2.2试验测试系

4.2.3试验成果及分析

4.3研究方法探讨

4.4本章小结

第五章西霞院软岩硬土仿真试验有限元分析

5.1有限元基本原理及求解步骤

5.2仿真试验数值模拟

5.2.1有限元分析模型

5.2.2材料本构模型及参数选取

5.2.3网格划分及计算荷载

5.2.4数值模拟结果与分析

5.3参数的敏感性分析

5.3.1影响因素

5.3.2位移和应力的敏感性分析

5.3.3加载增量的影响

5.4本章小结

第六章结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢