本书围绕土石坝安全评价方法，介绍有关粗粒料与土石坝研究成果。研发大旁胀量旁压仪，首次试验证明触探试验杆长修正服从牛顿弹性碰撞理论而非波动理论，在此基础上结合室内模型旁压试验，提出“旁压模量当量密度法”，成功地解决了深厚覆盖层天然密度测试和粗粒料室内试验缩尺方法难题；首次研发粗粒料CT三轴仪，结合DDA数值分析，探讨粗粒料类颗粒聚合体组构问题，并确认最小能比系数为颗粒聚合体合理的综合组构量，为粗粒料本构研究架起宏细观研究间的桥梁；为建立粗粒料复杂应力试验设备，攻克了微摩擦加载技术，研发了大型微摩擦真三轴仪，揭示了粗粒料复杂应力条件下力学特性，提出粗粒料的K-K-G本构模型；针对面板堆石坝和混凝土心墙堆石坝两种典型土石坝，对其工程特性进行了深入探讨，揭示了不同因素作用下的坝体变形的耦合规律，首次提出了水循环荷载是引起堆石坝长期变形的重要因素而非坝体蠕变作用，深入揭示了混凝土防渗墙与周边土体相互作用机理，提出混凝土防渗墙端部接触算法，论述了两类土石坝有关应力变形的关键问题。
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取得国家科技进步二等奖1项，省部级特等奖1项、一等奖3项、二等奖4项。
目录
第一章 绪论 1
1.1 概述 2
1.2 土石坝研究难点 2
1.3 土石坝研究历程 5
13.1 试验设备研制 5
1.3.2 深厚砂砾石覆盖层力学参数测试方法 7
1.3.3 粗粒料本构模型 8
1.3.4 大坝填料的蠕变与湿化 10
13.5 土石坝数值分析 11
1.4 对土石坝研究的寄语 14
参考文献 17
第2章 粗粒料试验设备 19
2.1 概述 20
2.2 旁压试验 21
2.2.1 技术与原理 21
2.2.2旁压试验成果的再认识 22
2.2.3设备改进 24
2.3 动力触探试验 25
2.3.1 动力触探试验的困惑 25
23.2 试验方法 27
2.3.3 动力触探杆长修正系数 28
2.4 常规三轴试验 30
2.4.1 常规三轴仪的缺陷 30
2.4.2 减摩技术 31
2.4.3 砂芯加速滲透技术 37
2.5 CT三轴试验 39
2.5.1 CT 工作站 39
2.5.2 CT 三轴仪 41
2.5.3 CT技术在岩土试验中的应用 43
2.6 真三轴试验 49
2.6.1 真三轴仪的工作原理 49
2.6.2 大型真三轴仪的研制 49
2.6.3 大型真三轴仪结构 51
2.6.4 关键技术 54
参考文献 57
第3章 深厚覆盖层试验方法 61
3.1 概述 62
3.2 当量密度法 63
3.2.1 模型试验系统 63
3.2.2 模型的概化 63
3.2.3 当量密度的确定方法 65
3.3 当量的比较 66
3.3.1 探索历程 66
3.3.2 双江口水电站深厚覆盖层 66
3.3.3 第②层的试验成果 67
3.3.4 第③层的试验成果 68
3.3.5 力学特性试验 69
3.4 方法验证 71
3.4.1 地基指标的随机性 71
3.4.2 乌东德水电站深厚覆盖层 71
3.4.3 深厚覆盖层级配 72
3.4.4 深厚覆盖层密度 73
3.4.5 现场试坑法检测 74
参考文献 77
第4章 粗粒料缩尺方法 79
4.1 概述 80
4.2 “缩尺当量问题”试验论证 81
4.2.1旁压模量与密度的相关性 81
4.2.2 “缩尺当量问题”试验论证一 81
4.2.3 “缩尺当量问题”试验论证二 86
4.2.4 “缩尺当量问题”的解 88
4.3 旁压模量当量密度法的工程实践 88
4.3.1 堆石体中百米深孔旁压试验 88
4.3.2 当量密度 92
4.3.3 力学特性指标 93
参考文献 94
第5章 粗粒料组构与本构 95
5.1 概述 96
5.2 球形颗粒集合体力学特性 98
5.2.1 试验方法 98
5.2.2 应力应变关系 98
5.2.3 抗剪强度 100
5.3 组构试验 101
5.3.1 二维模型试验 101
5.3.2 CT三轴试验 109
5.3.3 DDA数值试验 117
5.3.4 综合组构量 124
5.4 真三轴试验 126
5.4.1 强度特性 127
5.4.2 变形特性 130
5.5 K-K-G本构模型 134
5.5.1 理论基础 134
5.5.2 模型表达式推导 134
5.5.3 刚度系数矩阵 137
5.5.4 应力变形分析软件 140
5.5.5 试验与验证 141
参考文献 144
第6章 粗粒料蠕变特性 147
6.1 概述 148
6.2 室内蠕变试验 149
6.2.1 试验方法 149
6.2.2 试样及试验条件 150
6.3 蠕变与时间的关系 152
6.4 蠕变与加载过程的关系 155
6.4.1 应力增量较大时的蠕变过程 155
6.4.2 应力增量较小时的应力应变不确定性 156
6.5 蠕变模型及模型参数 160
6.5.1 蠕变量的确定 160
6.5.2 轴向蠕变 160
6.5.3 体积蠕变 162
6.5.4 模型参数 164
参考文献 164
第7章 粗粒料湿化特性 165
7.1 概述 166
7.2 堆石料的湿化特性 167
7.2.1 试验材料 167
7.2.2 试验设备与试验方法 167
7.2.3 试验成果分析 168
7.2.4 湿化模型及模型参数 170
7.3 砾石土心墙料的湿化特性 173
7.3.1 试验难点及方法 173
7.3.2 外体变测量与修正 175
7.3.3 砾石土的基本特性 177
7.3.4 湿化试验步骤与过程控制 178
7.3.5 湿化试验及成果 180
7.3.6 湿化试验成果的离散性 180
7.3.7 湿化试验的应力饱和现象 181
7.3.8 砾石土湿化模型与参数 182
7.4 湿化变形的局部硬化 186
参考文献 188
第8章 土石坝之混凝土面板堆石坝 189
8.1 概述 190
8.2 混凝土面板堆石坝监测分析 191
8.2.1 混凝土面板堆石坝及监测方法 191
8.2.2 坝体变形 194
8.2.3 面板应力 203
8.2.4 面板缝位移 206
8.3 混凝土面板堆石顼数值分析 210
8.4 混凝土面板堆石坝展望 221
参考文献 224
第9章 土石坝之二：混凝土心墙堆石坝 225
9.1 概述 226
9.2 三峡工程二期上游围堰 227
9.2.1 工程概况 227
9.2.2 研究历程 228
9.3 围堰材料及结构 229
9.3.1 风化砂堰体 229
9.3.2 防渗墙 235
9.3.3 土工膜 242
9.4 防渗墙 246
9.4.1 防渗墙应力与变形 246
9.4.2 防渗墙端部接触算法 253
9.4.3 防渗墙应力变形反分析 259
参考文献 261
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