大型接触面直剪试验仪的改造及其应用

摘要

土体与结构间的接触面问题广泛存在于土木、水利等工程问题中，随着越来越多的高土石坝建立，例如紫坪铺面板坝（高度为158m）、江坪河面板坝（高度为219m）、猴子岩面板坝（高度为223m）等，粗粒土与防渗结构间的接触面问题已经成为了当前岩土工程中一个重要的研究方向。
　　目前粗粒土和结构面间的接触面试验大都是基于直剪试验仪完成的，虽然传统的直剪试验仪具有构造简单、试验过程简单、操作容易等优点，但是已有的试验中接触面板一般都放在土颗粒的下面，法向力是通过上侧土体传递到接触面板上的。由于土颗粒的不均匀性，传递到接触面板上的力不均匀。另一方面，传统的直剪试验仪器的尺寸较小，只能进行颗粒较小的砂土试验，不能研究粗粒土与结构物接触面的试验特性。基于以上情况，参考国内外研制的接触面试验仪器，对大连理工大学抗震研究所的大型直剪试验仪器进行改造，使改造后的直剪试验仪器可进行不同边界条件下的单调和循环接触面试验。最后，采用某大坝的筑坝材料，采用光滑的木板与钢板作为接触面板，开展了不同结构面板与粗粒土的接触面试验研究。
　　在国家自然科学基金项目（51508071）支持下，本文展开了以下工作：
　　（1）通过前期对大型直剪试验仪器的测试，总结出采用该试验仪器开展接触面试验时的缺陷，并且结合接触面试验的需求，对剪切盒进行改造和升级，改造后的仪器较好的解决了法向应力不均匀性、接触区域法向剪胀测量及接触变形可视化试验研究等问题。
　　（2）开展了不同法向边界条件下的接触面试验，对试验仪器的可行性进行验证，接触面板分别为光滑的木板与钢板，剪切类型为单调与循环剪切，并且初步分析了接触面板分别为木板与钢板的试验结果。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究的背景及其意义

1.2 国内外接触面问题研究现状

1.3 本文主要研究任务

2 接触面试验仪器的改造

2.1 国内外试验设备

2.2 本实验室大型直剪试验仪介绍及试验设备的不足

2.3 接触面直剪试验仪器改造

2.4 试验仪器的强度与变形验算

2.5 小结

3 粗粒土与结构面单调剪切试验

3.1 试验方案

3.2 木板、钢板与粗粒土单向剪切试验

3.3 木板、钢板与粗粒土剪切试验结果分析

3.4 小结

4 粗粒土与结构面循环剪切试验

4.1 法向常应力边界条件下的循环剪切试验

4.2 法向常位移边界条件下的循环剪切试验

4.3 小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢