浇筑式、碾压式与组合式沥青混凝土心墙特性研究

摘要

采用沥青混凝土心墙作为当地材料坝的防渗体系经过一系列的世界范围内建设发展，成为很有应用前景的一种坝型。它具有一定的强度、良好的适应变形能力、低的透水性、抗冲蚀能力和抗老化能力，且可以在任何恶劣环境下和任何海拔高度使用。大量工程实践均表明此种坝型具有很好的易施工性及稳定性，可以广泛的应用，但到目前为止，每一个工程都要花费大量时间进行配合比试验，其大坝设计评价及建设也是经验性的，因而限制了该坝型的发展。
　　通过采用有限元软件研究不同施工方式组成的沥青混凝土心墙其应力应变规律，对于以后工程设计具有重要意义。本文主要结论如下:
　　1.总结了国内外的浇筑式及碾压式沥青混凝土的物理力学工程特性，实践证明应用这些指标的工程性状良好，则当工程规模较小的时候，可不做配合比试验，直接选用类似工程的指标用于工程建设，减少时间和造价。
　　2.通过数值模拟，对比研究浇筑式和碾压式沥青混凝土，对心墙的应力应变特性影响;同时研究了坝壳料与心墙之间的相互作用对其应力应变性状的影响。结果表明:当坝壳填筑料相同，而心墙分别采用不同施工方式的浇筑式或碾压式沥青混凝土时，大坝及心墙的应力应变性态基本相同;当采用不同坝壳材料，而相同的心墙沥青混凝土材料时，大坝的应力应变性态差异较大，明显的受控于坝壳料性状。这表明沥青混凝土心墙并不是受力构件，仅仅只为防渗体，采用何种类型沥青混凝土均不影响心墙的应力应变状态。也证明采用浇筑式的心墙和碾压式相同，均可修建高沥青混凝土心墙坝。
　　3.通过有限元分析对沥青混凝土心墙与过渡层相互作用的研究，明确了过渡层的结构尺度和材料性能对心墙应力应变性状的影响，结果表明:不论是单层还是双层过渡层，其性质和几何尺度对沥青混凝土心墙性态影响不大，因而可以简化过渡层结构，为过渡层设计提供了定量的设计依据。
　　4.提出组合式沥青混凝土心墙坝的设计方案，并通过有限元分析，对比其与浇筑式及碾压式沥青混凝土心墙坝的应力应变特性同异，证明组合式心墙方案是可行的，不失为一种性能安全可靠、满足快速施工的经济坝型。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 沥青和沥青混凝土

1．2 沥青混凝土心墙坝的发展现状

1．2．1 国外的发展状况

1．2．2 国内的发展状况

1．2．3 沥青混凝土坝待研究课题

1．3 本论文的主要内容

第2章 已建工程沥青混凝土材料的工程特性

2．1 防渗心墙沥青混凝土材料选型与配合比

2．1．1 沥青选择

2．1．2 沥青混凝土的配合比

2．2 防渗心墙沥青混凝土材料的力学性质

2．2．1 沥青混凝土的马歇尔稳定度和流值

2．2．2 沥青混凝土的压绾性能

2．2．3 沥青混凝土的弯曲性能

2．2．4 沥青混凝土的拉伸性能

2．2．5 沥青混凝土的剪切性能

2．2．6 已建工程沥青混凝土常规力学性能统计

2．2．7 沥青混凝土的防渗性能

2．2．8 沥青混凝土材料的应力应变性能

2．3 本章小结

第3章 浇筑式与碾压式沥青混凝土心墙坝应力应变性态

3．1 计算模型与计算参数

3．1．1 坝体材料的本构模型

3．1．2 计算模型与方案

3．2 浇筑式与碾压式沥青混凝土心墙坝应力应变性状分析

3．2．1 位移

3．2．2 应力

3．2．3 沥青混凝土心墙的应力水平

3．3 坝壳料工程特性对沥青混凝土心墙坝应力应变性状的影响

3．4 本章小结

第4章 过渡层与沥青混凝土心墙相互作用

4．1 坝体材料本构关系及有限元模型

4．2 过渡层与沥青混凝土心墙相互作用

4．2．1 单层过渡层与沥青混凝土心墙相互作用

4．2．2 双层过渡层与沥青混凝土心墙相互作用

4．3 本章小结

第5章 组合式沥青混凝土心墙坝应力应变性态

5．1 坝体材料本构关系及有限元模型

5．2 组合式沥青混凝土心墙坝应力应变特性

5．2．1 位移

5．2．2 应力和应力水平

5．3 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢

作者简历